Устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (t» f 005 1 36

//» — — с (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9 886030 (22) Заявлено 31. 12. 80 (21) 3228009/18-24 с присоединением заявки Ж (23) Приоритет

Опубликовано 150333 Бюллетень Но 10

Дата опубликования описания 15.03. 83

РЦМ g+ з

6 08 С 15/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

tel УДК 621. 398 (088.8) Солецкий, В.П. Грибок, Ю.Д. Ивасеико и А.М. Воловик

i -4 " -"""-

f гд., с 1

1 й)" ЛЦf": ". л — - . 3. Ю Я ачм;, (72) Авторы изобретения

С.В (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОЙ ВРЕМЕННОЙ

ДИСКРЕТИЗАЦИИ СИГНАЛОВ

Устройство относится к информационно-измерительной технике и.может быть испЬльэовано в измерителъных системах с сжатием данных, а также в случаях, когда требуется сокращение избыточной информации.

По основному авт. св. Р 886030 известно устройство для адаптивной временной дискретизации .сигналов, содержащее первый ключевой элемент, информационный вхбд которого объединен с информационным входом первого элемента задержки и подключен к входной шине, выход первого ключевого элемента соединен с информационным входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с первым входом блока разности, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, управляемый генератор импульсов, выход которого соединен с управляющими входами первого ключевого элемента, фильтра нижних частот и первого элемента задержки, а также дифференцирующий блок, блок управле-.-: ния, второй ключевой элемент и второй элемент задержки, выход первого элемента задержки соединен через второй элемент задержки с информационным входом второго ключевого элемента и через дифференцирующий блок — с первым входом блока управления, второй и третий входы которого соединены

5 соответственно с выходом блока разности и шиной управления, выход блока управления соединен со входом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с управляющим

10 входом второго ключевого элемента, выход которого подключен к выходной шине P1).

Это устройство, в котором основным элементом является управляющий фильтр нижних частот (ФНЧ), обеспечивает точную дискретизацию измерительных сигналов при изменении частоты в широких пределах и переходных процессов при переходе от одной частоты к другой, Однако использование такого устройства в многоканальных вариантах приводит к неоправданному росту частоты дискретизации в моменты переключения каналов за счет инерцйонности

ФНЧ, что резко снижает Эффективность работы всего устройства. Переходные процессы на выходе ФНЧ происходят при значительных изиерениях постоянных составляющих коммутируемых сигналов. В результате за счет изменения

100 5136 р, зностного сигнала в момент переходного процесса частота дискретизации увеличивается независимо от частоты регистрируемого снгнала, В многоканальных вариантах с частым переключением каналов это может 5 привести к такому росту избыточных дискретных сигналов, при котором эффективность использования известного устройства окажется крайне низ:кой, что сужает область его примене- fp ния.

Целью изобретения является расширение области применения устройства.

Эта цель достигается тем, что в устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов введены коммутатор, формирователь импульсов, усилитель мощности, блок ключевых элементов и дополнительные входные шины, информационные входы 20 коммутатора подключены к входным шинам, первый выход коммутатора соединен с информационным входом первого ключевого элемента. и через-усилитель мощности - с информационным входом 25 блока ключевых элементов, второй выход коммутатора через формирователь соединен с управляющим входом блока ключевых элементов. выход которого соединен со вторым управляющим вхо- у» дом фильтра нижних частот.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — принципиальная схемы фильтра нижних частот и блока ключевых элементов, на фиг. 3 — эпюры напряжения, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит (фиг. 1) ключевой элемент 1 фильтр 2 нижних частот(ФНЧ), блок 3 разности, первый ,элемент 4 задержки, дифференцирую- 40 щий блок 5, управляемый генератор б импульсов, блок 7 управления, второй элемент 8 задержки, второй ключевой элемент 9, коммутатор 10, формиро- ватель 11,импульсов, усилитель 12 45 мощности, блок 13 ключевых элементов, входные шины 144 - 14И, выходную шину 15 и шину 16 управления. Фильтр нижних частот (фиг. 2) содержит детектор 17, информационный вход 18, gp управляющий вход 19, выход 20 (выходная эпюра 20}; кроме того, показаны управляющий вход 21 и информационный вход 22 блока 13.

Устройство работает следующим образом.

Информационные сигналы от источ-: ников информации через шины 141

14> поступают на коммутатор 10, с выхода которого сигналы (фиг. 3, эпира 20) поступает на ключевой эле" мент 1, элемент 4 задержки и усилитель 12 мощности. После дискретизации с частотой импульсов, поступающих с выхода генератора 6 импульсов,: сигнал поступает на фильтр 2 (вы- Я ход 18), который осуществляет операцию восстановления входного сигнала по его дискретным значениям, т. е. на выходе 20 фильтра 2 напряжение пропорционально модели входного сигнала. По управляемому входу 19 фильтра 2 с помощью детектора 17 (фиг. 2) производится настройка полосы пропускания фильтра в соответствии с максимальной частотой спектра сигнала в каждый момент времени.

Применение фильтра 2 эквивалентно применению аппроксимирующего полинома высокого порядка, что позволяет получить высокие коэффициентй сжатия.

При этоМ ширина полосы пропускания фильтра 2 пропорциональна частоте импульсов генератора б. Частота им ;.пульсов определяется величиной погрешности аппроксимации входного сигнала, которая задается через шину 16, в блоке 7 управления.

С элемента 4 задержки и фильтра

2 сигналы поступают на блок 3 разности, который формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный разности этих сигналов. Элемент 4 задержки служит для учета задержки, вносимой филвтром 2. Задержка фильтра 2 меняется в зависимости от полосы частот, поэтому время задержки элемента 4 должно изменяться в соответствии с частотой генератора б. .С выхода блока 3 сигналы проходят в блок 7 управления. Блок 7 управления состоит (на фиг. 1 не показаны» из последовательно включенных сумматоров сигналов, поступающих с блоков 3,5 и шины 16, и ячейки памяти сигнала управления генератором б, а также подключенного к ячейки памяти генератора, периодически понижающего уровень сигнала управления, поступающего на генератор б импульсов (который является функцией сиг-. налов блока 3, дифференцирующего блока 5 и заданного сигнала ошибки с шины 16). При отсутствии сигнала с блока 3 и 5 выходной сигнал с блока 7 управления автоматически уменьшается до.появления разрешенного сигнала разности, что ведет к пропорциональному снижению частоты импульсов дискретизации генератора б и уменьшению избыточности в сообщениях, Дифференцирующий блок 5 повышает быстродействие блока 3 разности и расширяет его динамический диапазон в области малых сигналов (так как при малых уровнях сигналов с фильтра

2 и элемента 4 затруднено получение эффективного разностного сигнала с . выхода блока 3) . Информационный сигнал после временного сдвига элементами 4 и 8 задержки еще раз дискретизируется с помощью ключа 9 импульсами, которые вырабатывает генератор б (в результате обработки сообщений

1005136 фильтром 2 и блоками 3, 5 и 7), и поступает на выходную шину 15. Элемент 8 необходим для сдвига информационного сигнала на время, необходимое для обработки сообщений в блоках 3, 5 и 7 ° 5

В результате при резком изменении сигнала на входе 14 с помощью ключевого элемента 1, фильтра 2 блоков

3, 5 и 7 и элемента 4 .задержки изменяется частота дискретизации и так 10 как входной сигнал задерживается на время их реакции, новый устанавли-. вающийся сигнал дискретизации попадает в требуемую зону и дискретизация входного сигнала производится с заданной точностью (фиг. 3).

Со второго выхода коммутатора

10 в моменты переключения информационных каналов поступают тактовые импульсы на формирователь 11, с выхода которого сформированные по длительности импульсы поступают на вкод

21 блока 13 ключевых элементов фиг. 1, 2) . В результате усиленный по мощности информационный сигнал через вход 22 и ключи блока 13 быстро перезаряжает конденсаторы ФНЧ до необходимого уровня (эпюры 20,23)

;и устройство вырабатЫвает сигнал управления на генератор 6, который, в свою очередь, формирует импульсы ЗО дискретизации требуемой частоты (фиг. 3, эпюра 19) в момент переходного процесса (фиг. 3, эпюра 24),.

Введение в устройство дополнительной схемы подавления переходных про- 35 цессов ФНЧ сокращает число дискретных выборок до нормы. Таким образом, предлагаемое устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов позволяет производить оптимальную дискретизацию и в многоканальном варианте, что расширяет область его применения.

Формула изобретения устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов по авт. св. М 886030, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены коммутатор, формирователь импульсов, усилитель мощности, блок ключевых элементов и дополнительные входные шины, информационные входы коммутатора подключены к входным шинам, первый выход коммутатора соединен с информационным входом первого ключевого элемента и через усилитель мощности — с информационным входом блока ключевых элементов второй выход коммутатора через формирователь импульсов соединен с управ ляющим входом блока ключевых элементов, выход которого соединен с вторым управляющим входом фильтра нижних частот.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 886030, кл. G 08 С 15/06, 1980 (прототип) .

1005136

Составитель Н. Бочарова

Техред Т.Фанта Корректор Ю. Макаренко

Редактор С. Тимохина

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1906/68 Тираж 616

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5