Адаптивный аналого-цифровой преобразователь

 

АДАПТИВШЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий два реверсивных счетчика, регистр сдвига, блок цифрового задания апертуры, блок переключения, цифровой компаратор, блок совпадения нулей, генератор импульсов, блок переноса кода, два триггера, два элемента И, два элемента ИЛИ и формирователь импульсов, блок сдвига совпадающих импульсов, первый вход которого соединен с входной шиной и первым входом регистра сдвига, второй вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов и с вторым входом блока сдвига совпадаю1цих импульсов, третий вход которого подключен к выходу регистра сдвига, третий вход которого соединен с шиной с входами установки в О первого и второго триггеров, с первыми входами первого реверсивного счетчика и первого элемента ШШ, второй вход которого соединен с выходом цифрового компаратора, а выход - с первым входом второго реверсивного счетчика, первый выход которого через блок совпадения нулей соединен со счетным входом первого триггера, первой выходной шиной и первьм входом второго элемента ИЛИ, второй выход - с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого соединен с первым выходом блока цифрового задания апертуры, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом блока переноса кода, выход которого соединен с второй йыходной шиной, а второй вход i с выходом первого реверсивного (Л С счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом блока сдвига совпадающих импульсов, первым входом первого элемента И и входом установки в положение 1 второго триггера, третий вход - с вторым выходом блока сдвига совпадающих импульсов и первым входом второго элемента И, второй вход котосо 00 рого соединен с выходом второго триггера и входом первого формиросо со вателя импульсов, а выход - с первым входом блока переключения, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым вы} одами первого триггера и с третьей и четвертой выходными шинами , а выходы - с вторым и третьим входами второго реверсивного счетчика , отличающийся тем, что, с целью повьш1ения информативности , в него введены три счетчика импульсов и дополнительно два цифровых компаратора, триггер, форми

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1109899 зсю Н 03 К 3 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3577076/18-21 (22) 20.01.83 (46) 23.08.84. Бкл. и 31 (72) Т. К. Исмаилов, Ф.М ° Аллахвердов, Ю. В. Каллиников и Г. И. Закон (71) Институт космических исследований природных ресурсов Научно— производственного объединения космических исследований при

AH Азербайджанской ССР (53) 68 1.3?5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 443479, кл. Н 03 К 13/20, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N9 864552, кл . Н 03 К 13/02, 1979 (прототип). (54) (57) АДАПТИВНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий два реверсивных счетчика, регистр сдвига, блок цифрового задания апертуры, блок переключения, цифровой компаратор, блок совпадения нулей, генератор импульсов, блок переноса кода, два триггера, пва элемента И, два элемента ИЛИ и формирователь импульсов, блок сдвига совпадающих импульсов, первый вход которого соединен с входной шиной и первым входом регистра сдвига, второй вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов и с вторым входом блока сдвига совпадающих импульсов, третий вход которого подключен к выходу регистра сдвига, третий вход которого соединен с шиной Пуск" ис входами установки в "0" первого и второго триггеров, с первыми входами первого реверсивного счетчика и первого элемента KlH, второй вход которого соединен с выходом цифрового компаратора, а выход — с первым входом второго реверсивного счетчика, первый выход которого через блок совпадения нулей соединен со счетным входом первого триггера, первой выходной шиной и первым входом второго элемента ИЛИ, второй выход — с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого соединен с первым выходом блока цифрового задания апертуры, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом блока переноса кода, выход которого соединен с второй выходной шиной, а второй вход с выходом первого реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом блока сдвига совпадающих импульсов, первым входом первого элемента И и входом установки в положение "1" второго триггера, третий вход — с вторым выходом блока сдвига совпадающих импульсов и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера и входом первого формирователя импульсов, а выход — с первым входом блока переключения, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вто- . рым выходами первого триггера и с третьей и четвертой выходными шинами, а выходы — с вторым и третьим входами второго реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повьппения информативности, в него введены три счетчика импульсов и дополнительно два цифровых компаратора, триггер, форми1109899 рователь импульсов, два элемента

ИЛИ, три элемента И, причем первый вход первого дополнительного элемента ИЛИ соединен с входом уста-, новки в положение "1" второго триггера, второй вход — с выходом первого дополнительного цифрового компаратора и первым входом первого дополнительного счетчика, а выход — с первым входом первого дополнительного элемента И, второй вход которого соединен с первым выходо:-. дополнительного триггера и с первым входом второго дополнительного элемента И, а выход — с первым входом второго дополнительного эле-мента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход — с четвертым входом блока переключения, второй выход допол— нительного триггера соединен с вторым входом первого элемента И, с первым входом третьего дополнительного элемента И и через дополнительный формирователь импульсов с пя— той выходной 1пиной, с первым входом второго дополнительного счетчика импульсов и вторым входом второИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для эффективного сжатия преобразуемой информации .

Известен адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содержащий два счетчика, один из которых реверсивный, два блока переноса кода, формирователь временного интервала, элементы совпадения единиц и нулей, два триггера, генератор импульсов, два формирователя импульсов, два элемента И, два элемента ИЛИ и блок задержки (1g.

Недостатком преобразователя является низкий коэффициент сжатия информации.

Известен также адаптивный аналого-цифровой преобразователь, содер,жащий генератор импульсов, блок переноса кода, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а вторые входы — с выхо5

20 го элемента ИЛИ, вход установки в "0 — с в |ходом формирователя импульсов, а счетный вход — с выходом цифрового компаратора, второй вход второго дополнительного элемента И соединен с BTopbIM выходом генератора импульсов и с первым входом третьего дополнительного счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом второго дополнительного цифрового компара— тора и вторым входом третьего до;олнительного элемента И, а выход с первым входом второго дополнительного цифрового компаратора, второй вход которого соединен с вторым выходом блока задания цифровой апертуры, второй вход второго дополнительного счетчика импульсов соединен с выходом третьего дополнительного элемента И, а выход — с первым входом первого дополнительного цифрового компаратора, второй вход которого соединен с выходом первого дополнительного счетчика импульсов, второй вход которого соединен q выходом второго дополнительного элемента И. дами разрядов первого реверсивно—

ro счетчика, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и клеммой нПуск", два управляющих триггера, входы устанонки в "0" которых соединены с клеммой "Пуск", при этом счетный вход первого управляющего триггера соединен с выходом блока совпадения нулей и с первым входом первого элемента ИЛИ, а выход второго управляющего триггера — с первыми входами двух элементов И и входом формирователя импульсов, Выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом второго реверсивного счетчика, первые выходы которого соединены с входами блока совпадения нулей, регистр сдвига, блок цифрового задания апертуры, цифровой компаратор, блок сдвига сов1109899

55 падающих импульсов и блок переключения, при этом входная клемма устройства соединена с первыми входами блока сдвига совпадающих импульсов и регистра сдвига, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и с вторым входом блока сдвига совпадающих импульсов, третий вход которого подключен к выходу регистра сдвига, а два выхода соединены со счетными входами первого реверсивного счетчика и с вторыми входами двух элементов И, выходы которых соединены с информационными входами блока переключения, управляющие входы которого соединены с вьгходами первого триггера, а выходы — с равнозначными счетными входами второго реверсивного счетчика, вторые входы которого соединены с первыми входами цифрового компаратора, вторые входы которого соединены с выходами разрядов блока цифрового задания апертуры, а выход цифрового компаратора — с третьим входом первого элемента ИЛИ и с вторым входом второго элемента ИЛИ, первый выход блока сдвига совпадающих импульсов соединен с единичным входом второго триггера, а клемма "Пуск" с третьим входом регистра сдвига (2.1.

Недостатком известного преобразователя является то, что он реализует принцип адаптивного сжатия информации с помощью экстраполятора нулевого порядка, поэтому имеет невысокий коэффициент сжатия, особенно для преобразования процессов, имеющих участки с изменением параметра, близкого к линейному. К таким процессам относится вертикальная структура изменения температуры в морях и океанах с явно выраженным линейным участком термоклина (слой скачка температуры). Так как на этом участке отмечается резкое изменение температуры, иногда досО тигающее 1,5 С/м, то известный преобразователь формирует много лишних отсчетов практически при изменении глубины в пределах погрешности измерителя глубины, что усложняет восстановление структуры и собирает большой объем излишней информации.

Цель изобретения — повышение информативностии устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптив««ый аналого-цифровой преобразователь, содержащий два реверсивных счетчиКа, регистр сдвига, блок цифрового задания апертуры, блок переключения, цифровой компаратор, блок совпадения нулей, генератор импульсов, блок переноса кода, два триггера, два элемента И, два элемента ИЛИ, формирователь импульсов, блок сдвига совпадающих импульсов, первый вход которого соединен с входной шиной и первым входом регистра сдвига, второй вход которого соединен с перв»«м выходом генератора импульсов и с вторым входом блока сдвига совпадающих импульсов, третий вход которого соединен с выходом регистра сдвига, третий вход которого соединен с ши— ной "Пуск" преобразователя и с входа ми установки в "О первого и второго триггеров, с первыми входами первого реверсивного счетчика и пер— вого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом цифрового компаратора, а выход — с первым входом второго реверсивного счетчика, первый выход которого через блок совпадения ««улей соединен со счетным входом первого триггера, первой; выходной шиной и первым входом второго элемента ИЛИ, второй выход — с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого соединен с первым выходом блока цифрового задания апертуры, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом блока переноса кода, выход которого соединен с второй выходной шиной, а второй вход — с выходом первого реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с первым выходом блока сдвига совпадающих импульсов, первым входом первого элемента И и входом установки в положение 1" второго триггера, третий вход с вторым выходом блока сдвига совпадающих импульсов и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера и входом первого формирователя импульсов, а выход — с первым входом блока переключения, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами первого триггера и с. третьей и четвертой выходными шинами, а выходы — с вторым и третьим

1 109899 входами Второго реверсивного счетчиПа фпг, 1 приведена структурная кя, введены три счетчика импульсов и дополнительно двя цифровых компяратара, триг-1eð, формирователь импульсов, двя элемента Hl_#_, три элемента И, причем 1тервый ахоп пер— гого дополнительного элемента И П1 сосдиffe» с входом установки в поло-!!. !! жение 1 В т о р о 1 0 триггера, второй вход — с Вых од ом и ер В о г о доп ол ни т ел ь ного цифро в о г о к омп яр ат ор я и пер Вым

ВхОПОМ пер ВОГO ЦОпал1!итють;of О счетчика, я Вьгсоц — с первым входом первого дополнительного элемента И, Второй вхоц которого соединен с первым выходом допол ительного триггера и с первым Входом второго до-пОлнительfIОГО злci =нтя Иy а вь!хОд с первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, 11 oð off Вход которого соединен с вьгхадом первого элемента И, а в.3bыf ход - " четвeðòûì

Входом блока переключения, второй

Выход дополнительного триггера саеди fer! с вторым входом перва"o элемента И„ с первым входом третьего дополпитель:- orо элемент"-. И I .через дОпалпптельныи фар11гирОВят ель импульсов с пя 1 ОЙ 13t 1хаднай шиной, !. ПЕРГЫМ ВХОДОM»ТОРОГO ДОПОЛ I!ИТСЛЬ

3 !.? ного счетчика импульсов 11 Вторы?1

Входам Втор ОГo зл- ì !Iта I"ПИ Hõoii 0" -- e 1 f DrorfoM формирователя иы1ульсов, я счетный вход с выходом ьифрового компярятора, Вша оoи Вход Второг О доп о!! Витe ль10

I О э 1! 1""еii. з И саед!3!!е?т с 13", Овь?см выходом гене- à. 7;ря пмпульсов и —-:! 1 В?ГМ ВХОДОМ - ." Т:-ЕГO ДОПОП1 .ИТЕЛ -и;1ГO ивт73f:;," 31-;п?- 31-Ь! ОВ В Оаой ВХОЯ которог0 сое;?Лпсн с выходОм второго допал?!Пт --т,попo::?ифрового компярято -111 и Втор. 1 Входом третьего

Дополнительного элемента И, а выхот1:: пев ВЬ1М Входом Второг0 до полнит;=-пьпога цпфравог0 компаратора, Второй 3ход которого соединен

С Вт11РЫМ ВЫХО ?Г ;;;.. . "Я ЗЯ т(.11ИЯ fi„i.С " рОВОЙ япертуры В : арой Вход ВТОро" го дополпитель110 : О четчикя импульс0В соедине11 с ::ь.::.:3дом третьего цополнитель-or:с::ле, . 11-за И а Вы= хОд "" с перВым В . ОдОм перваГО дorio3j пительнога цифрового компарятора, второй вход которого 1:оединен с

Выходом первогс =.Ополнительнаго счетчика и?п1ульсов второи вход которого соедипен с выходом второго Дополнител.-ного элемента И.

>11ектрическяя c:õå? ÿ предлагаемого преабрязо?зятеля; на фиг. 2 — струк-:урпые эл< ктрические схемы цифроного компараторя и блока цифрового задания апертуры, на фиг. 3 — структурная электрическая схема блока сдвига совпадающих импульсов; на фиг, 4 — времспные диаграммы работы блока сдвига совпадающих импульсов; ня фиг. 5 — структурная электрическая схема блока переключения; на .1;: г. б — структур ая электрическая схема алака совпадения нулей, на фиг. 7 — структурна"; электрическая схема переноса кадя; на фиг. 8 временные диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь содержит два реВерсивных счетчика 1 и 2, три счетчика 3-5 импульсов, три цифровых компаратора 6-8, регистр 9 сцвигa„ генератор 10 импульсов, блок 11 цифрового задания апертуры, блок 12 сдвига совпадаюших импульсов, блок

13 переключения, блок 14 совпаде— ния ну!:ей, блок 15 переноса кода, три триггера 16-18 управления, два формирователя 19 и 20 импульсов, пять элементов И 21-25 и четыре элемента ИЛИ 26-29, .входную шину

30„, шину 31, Пуск и выходные ши?п? 32-36.

Блок 11 (фиг. 2) может быть выполпен, например, при помощи перекпючателя типа ПП6, На первые вхсды переключателя подключепа общая шина, на Bòoðü!å входы подается напряжен I e пита ния U, „, Выходы пе?1Ит

peключателя подключены к кодовым входам цифрового компаратора 6, выполненного, например, ня микрос еме 564ИП2 -I представляющего собой схему сравпения двоичных кодов с формированием сигнала их совпадения, Цифровые входы цифрового компаратора б соединены е выходами реверсивного счетчика 2 (фиг. 1).

Выходы переключателя аналогично под. ключены к Вхоцям цифрового KoMIIB

†:=ятора 7,. выполненного аналогично

,-;.омпаратору б .

Блок 12 (фиг. 3) может быть выпалпен -1а четырех триггерах 37-40 (64ТИ2) ., трех элементах H-HE 41-43 (564IIA7), четырех элементах ИЛИ-НЕ -:-,- — 47 (564.П1..:,5), конденсаторах 48 и 49 и резисторах 50 и 51,.

7 11

Блок 13 (фиг. 5) может быть выполнен на четырех элементах И 52-55 и двух элементах ИЛИ 56 и 57, блок

14 (фиг. 6) — на микросхеме 564ИП2 (компаратор), блок 15 (фиг. 7) на четырех элементах И 58 †6.

В качестве реверсивных счетчиков 1 и 2 могут быть использованы микросхемы 564ИЕ11; в качестве счетчиков 3 и 5 — микросхемы

564ИЕ!0; в качестве триггера 17 триггер, например, микросхема

564ТР2, в качестве триггеров 16 и 18 — счетные триггеры, например, микросхемы 564ТМ2.

Преобразователь работает следующим образом.

По сигналу на шине 31 преобразователь устанавливается в начальное положение. При этом регистр 9, реверсивный счетчик 1 и триггеры

16 и 17 устанавливаются в "0", а в реверсивном счетчике 2 через элемент ИЛИ 27 устанавливается "!".

Входной аналоговый сигнал, предварительно преобразованный в частотно-импульсный сигнал f „(t), поступает с входной шины 30 на первые входы регистра 9 и блока 12.

Тактовые импульсы с периодом следования t поступающие с первого о выхода генератора 10 на сдвигающий вход регистра 9, передвигают в нем информацию, поступающую в виде последовательности импульсов, на информационный вход регистра 9. На выходе регистра 9 последовательность импульсов f „(t) появляется с задержКоН равной Т N qtp, где N p ем кость в битах регйстра 9. Задержанная последовательность импульсов

f „(t — Т) поступает на третий вход блока 12, который путем синхрони— зации одной последовательности— передним фронтом, а другой — задним фронтом тактовых импульсов поступающих с выхода генератора 10 на второй вход блока 12, обеспечивает сдвиг совпадающих во времени импульсов входных последовательностей, что необходимо для нормальной работы реверсивного счетчика 1 с раздельными входами. На счетный вход "Сложение" реверсивного счетчика 1 поступает входная последова-тельность импульсов f (t), а на вход Вычитание" — задержанная последовательность импульсов f (t — Т) .

Реверсивный счетчик 1 интегрирует

09899 импульсы, поступающие на его счетные входы с учетом знака входов.

В начальный момент после пуска преобразователя в течение времени Т импульсы входной частоты f„(t) IIocтупают только на вход "Сложение" реверсивного счетчика 1, За это время в счетчике 1 накапливается чисствующее ему число импульсов; — текущее время

40 с момента пуска преобразователя;

4 a

gf,(e1 х(среднее значение скорости изменения частоты за время

50 Т.

Общее число импульсов в счетчике 1 за время t с момента пуска устройства равно

N<)t)=N t*N„)t)=T(E )t)tt )t)t) )11

Таким образом, на выходе реверсивного счетчика 1 формируется нело импульсов

)0! т

N, = f „(t)dt = Tf (е), (1) о соответствующее цифровому эквиваленту начального значения измеряемого параметра, где Т вЂ” время осредне— ния входной частоты, равное времени задержки в регистре 9; f „(t) средняя за время Т частота следования импульсов.

Через время Т на вход "Вычитание" реверсивного счетчика 1 с выхода регистра 9 через блок 12 начинают поступать импульсы задержанной пос-, ледовательности f „(t — Т). С этого момента в реверсивном счетчике 1 начинает интегрироваться текущее приращение входной частоты за время Т. Текущее приращение числа им— пульсов в счетчике i равно

1 т

У )Ц= P„)tl-f„)t-tl)at= E )tlat=

T Т

: Tf (Ц+ ("! где дЕ „(t) и д N „() — текущее приращение "а время

Т входной частоты и соответ.

1109899 откуда

О

Т а

9 прерывно изменяющимся код (с дискретностью единицы младшего разряда), пропорциональный текущей частоте входного сигнала в момент времени

Сформированный код N начального значения измеряе: ого параметра поступает на выходную клемму 32 следующим образом. Первый импульс задержанной последовательности f «(t — Т), появившийся на выходе бло ка 12, устанавливает в положение

"1" триггер 17, .с прямого выхода которого поступает разрешающий сигнал на элемент И 21. По переднему фронту этого сигнала на выходе формирователя 19 образуется импульс, устанавливающий триггер 18 в положение "0", по переднему фронту импульса на инверсном выходе триггера на выходе формирователя 20 образуется импульс, открывающий через элемент ИЛИ 26 блок 15, через который код N поступает на выходо ную клемму 32. Сигналом с инверсного выхода триггера 18 открывается также =-лемент И 22, через который с первого выхода блока 12 начинают поступать импульсы задержанной частоты f„(— Т), проходящие через элемент ИЛИ 29 на четвертый вход блока 13. Одновременно с второго выхода блока 12 через открытый эле мент И 21 на первый вход блока 13 проходят импульсы входной частоты

f „(). Триггер 16 установлен сигналом Пуск в положение 0, соответственно блок 13 находится в прямом положении, при котором импульсы входной частоты fy,(t) поступают на вход Сложение", а импульсы задержанной частоты f „(t — Т) на вход "Вычитание" реверсивного счетчика 2. На выходах счетчика 2 образуется код ЬИ„.(t), пропорциональный текущему приращению частоты входного сигнала. При достижении кодом приращения входного сигнала кода заданной апертуры, установленного в блоке 1 1, т.е. при hN„(t) = N, срабатывает цифровой компаратор 6. Первый импульс с его выхода t 1 означает конец формирования интервала времени .за которое текущее приращение входного сигнала достигает заданной апертуры. Определяется ., из выражения

i „= 1 „®= Л „() ж=т „< 1„, N

Ot т и обратно пропорционально средней скорости изменения входного сигнала

Г„(t) за время 7< . Счетчик 3 и цифровой компаратор 7 образуют управляе мый делитель опорной частоты F, поступающей с выхода генератора

10, на коэффициент деления, равный заданной апертуре И . При достижеа числом импульсов в счетчике 3 величины кода заданной апертуры N, поступающего с выхода блока 11, срабатывает цифровой компаратор 7, на выходе которого при этом образуется импульс, обнуляющий счетчик 3, и начинается новый цикл набора числа в счетчике 3. .Следовательно, частота на выходе цифрового компаратора 7 равна

1,= —

С

Импульсы этой частоты суммируются в счетчике 4 за интервал времени „, поскольку элемент И 24 открьгт с момента появления первого импульса задержанной частоты

f „(t — Т), т.е. когда триггер 18 устанавливается в положение "0 до ",îÿâëåíèÿ первого импульса на выходе цифрового компаратора 6, устанавливающего триггер 18 в поло3S жение 1, при котором закрывается элемент И 24 и открывается элемент

И 25.

В счетчике 4 образуется цифро40 вой эквивалент N интервала времеL ни Т

Г „ (ц обратно пропорциональный скорости

45 изменения входного сигнала. Счетчик 5 и цифровой компаратор 8 также образуют управляемый делитель опорной частоты F поступающей с выхода генератора импульсов на

50 счетный вход счетчика 5 через открытый элемент И 25, на коэффициент деления М,г поступающий с выходов разрядов счетчика 4. На выходе цифрового компаратора 8 в момент достижения кодом числа в счетчике 5 ,кода числа в счетчике 4 N o6paзуются импульсы, частота следования которых равна

1109899

4 = „(eк) (Ех(eê) (7 т.е. пропорциональна средней скорости изменения входной частоты и равна приращению входной частоты за время Т задержки. Частота Г не меняется до тех пор, пока не изменится код управления N . на

Ь1 выходах счетчика 4. Частота f noc2 тупает с выхода цифрового компаратора 8 на вход элемента ИЛИ 28.

Поскольку импульсы частоты Fa сдвинуты в генераторе 10 относительно импульсов Й, то импульсы частот образованные из импульсов частоты Г, никогда не совпадают во времени с импульсами входной f„(t) и задержанной f„(t — Т).частот, синхронизированных в блоке 12 импульсами частоты fo. Поэтому на элементе ИЛИ 28 смешиваются импульсы Г2 и f Ä(t — Т), поступающие на его входы, и на его выходе образуется частота (7) f = f + f (t — Т)

3 2 Х прямого выхода открывается элемент

И 23, через который частота f> начинает поступать на вход элемента

ИЗ% 29, а с его выхода — на четвертый вход блока 13 переключения, на первый вход которого поступают импульсы входной частоты f„(t). В реверсивном счетчике 2 образуется число импульсов

К,1

К,1

df „- отклонение текущей скорости изменения входного сигнала от скорости изгде в момент появления на выходе цифрового компаратора б первого импульса С „„, означающего конец формирования цифрового эквивалента интер— вала времени, (интервал интерполяции). Триггер 18 переключается в положение "1" и сигналом с его менения сигнала на интервале интерполяции

В момент, когда число 3N< (t) в счетчике 2 достигает величины заданной апертуры N, срабатывает цифровой компаратор 6, второй им— пульс t ц,,(фиг. 8) на выходе которого формирует сигнал первого существенного отсчета. По этому сигнаlp лу через элемент ИЛИ 27 реверсивный счетчик 2 устанавливается в начальное положение, а триггер 18 в положение "0". При этом по переднему фронту сигнала на инверсном выходе триггера 18 на выходе формирователя 20 образуется импульс, которым через элемент ИЛИ 26 открывается блок 15 и с выходов разря— дов реверсивного счетчика 1 на выходную клемму 32 передается код

К ((. „ ) входного сигнала, соот—

СО,1 ветств ующе го моменту t < „первого

1 существенного отсчета. Одновреме нно импульс с выхода формирователя

25 20, соответствующий t co проходит на выходную клемму 36 для опро а привязочного сигнала (например, времени или глубины) измеряемой функции, со от вет ст вующс го моменту существенного Отсчета, а также обнуляется счетчик 4. При этом с элемента И 25 снимается, а на элементах И 24 подается разрешающий сигнал, и в счетчике 4 начинается процесс образования цифрового экви35 валента очередного интервала времени, обратно пропорционального средней скорости изменения входного сигнала за время 2, отнесенной к интервалу времени после первого существенного отсчета t „ . В ревер—

1 сивном счетчике 2 за это время об— разуется цифровой эквивалент текущего приращения входного сигнала

45 относительно значения измеряемой функции в момент t О В момент дости—

С0, жения кодом текущего приращения в реверсивном счетчике 2 кода заданной апертуры И на выходе цифроа ного компаратора 6 образуется сиг50 нал t< 2, по котоРому управляющий

I триггер 18 меняет свое положение, при этом прекращается подсчет импульсов в счетчике 4 и начинается формирование частоты Е2 на Выходе цифрового компаратора 8. Затем цикл повторяется. По каждому импульсу с выхода цифрового компарато1 ра, характеризующему момент сущестiI09899

l4 венного отсчета, производится опрос цифровых эквивалентов измеряемого и привязочного сигналов. По каждому импульсу t формируется

k,I интервал времени С„, код которого

Обратно пропорционален средней скорости изменения входного сигнала на интервале времени „. Таким образом, преобразователь позволяет реализовать интерполяционно-экстраполирующий алгоритм первого порядка. На интервалах времени, (фиг,8) производится интерполяция отрезком прямой, угол наклона которой зависит от времени ; и заданной апертуры (участок интерполяции), на временных интервалах от t до производится экстраполяция первого порядка измеряемой функции до тех пор, пока текущая скорость изменения сигнала не отклонится от экстраполируемой скорости изменения, заданной на интервале интерполяпии,, на величину заданной апер туры (интервал экстраполяции) . При восстановлении. измеряемой функции с заданной апертурой производят линейную ин — åðïîëÿöèþ между существенными отсчетами. При знакопеременном приращении входногo сигнала возможно неоднократное пересечение входным сигналом линейного участка, экстраполяции. При этом число импульсов в счетчике 2 уменьшается до нуля, а затем меняет знак отклонения. Для обеспечения режима сравнения на компараторе 6 прямьгх кодов чисел в счетчике 2 используется блок 14, по сигналу на выходе котоРого в момент уменьшения числа в счетчик"- 2 до нуля триггер 16 переходит в положение. при котором блок 13 переключается 1а инверсное

Включеыис. При этОм ООльшяя ПО частоте ПОследовательнОсть импуль сов начинает поступать на вход

"Сложение"., а меньшая — на вход

"Бьиитание реверсивного счетчика

2.- Поэтому на выходах разрядов реверсивного счетчика 2 всегда образу=тся код модуля отклонения текущего приращения входного сигнала от приращения входного сигнала на соответствующем участке интерполяции, Знак отклонения определяется сигналами на выходах триггера 16, поступающими HB выходные клеммы

35 и 36. Сигнал te моментов перехода через нуль числа импульсов в счетчике 2 может быть вынесен с выхода блока 14 на выходную шину

34 и нести дополнительную информа— цию о процессе изменения функции.

В эти моменты можно через элемент

ИлИ 27 и блок 15 переноса кода опрашивать код текущего сигнала на выходах реверсивного счетчика 1.

ЦифровОй компаратОр и блОк цифрового зада ния апертуры (фиг. 2) работают следующим образом.

Переключателем устанавливается код N . Бо время работы реверсив—

Ol ного счетчика 2, в момент появле— ния на его выходах кода, равного коду N на выходе цифрового компаратора 6 появляется импульс управления. На временной диаграмме (фиг. 8) моменты совпадения кодов на выходе реверсивного счетчика

2 N „(t) или d N < (t) и блока 11 соответствуют моменту времени

t,-011 tê2 Ссор Аналогично работает цифровой компаратор 7. При достижении кодом на выходах разрядов счет чика 3 кода, установленного блоком 11.„на выходе компаратора 7 формируется- импульс, устанавливающий счетчик 3 в положение "0".

Блок 12 (фиг, 3) работает следуюндм образом.

При поступлении импульса f„(t — T) на С вЂ вх триггер 39 переключается в положение "1" и на D-вход триггера 40 подается "1". Затем по приходу от генератора 10 тактового импульса Г на С вЂ вх триггера 40 о и вход элемента И-HF. 43 триггер 40 также переключается в положение

"1", На выходе элемента И-НЕ 43

Образуется "О". По окончании ваго импульса на выходе элемента

И-НЕ 43 появляется "1", которач включает одновибратор на элементах

ИЛИ-НЕ 46 и 47, конденсаторе 49 и резисторе 51. Импульс, сформированный одновибратором, переключает триггеры 39 и 40 в положение "0".

Таким образом, при поступлении импульса на С-вход триггера 39 и в момент прихода тактового импульса на прямом выходе триггера 40 формиРУЕтСЯ ИР Д1лЕУл

Схема, собранная на триггерах

37 и 38 и элементах И-НЕ 42 и ИЛИ вЂ 

44 и 45, кснденсаторе 48 и резисторе 50, р;áîòàåò аналогично. Но поскольку тактовые импульсы, управляющие данной схемой, с выхода!

5 элемента И вЂ” !!Е 41 являются инверснымии относительно тактовых импульсов

f на двух выходах устройства (прямой выход триггера 38 и прямой ньгход триггера 40) формируются импульсы, сдвинутые по времени один относительно другого, не перекрывающие один другой, длительностью, равной длительности тактовых импульсов.

На временной диаграмме (фиг. 4) показан случай одновременного прихода входных импульсов на входах блока 12 .

Блок 13 (фиг. 5) работает следующим образом.

При нулевой установке триггера

16, т.е. в случае, когда на его инверсном выходе, а значит, и на вторых входах элементов И 53 и 55 присутствует "1", частота им ульсов с выхода элемента И 21 через элементы И 52 и ИЛИ 56 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 2, а частота с выхода элемента ИЛИ 29 через элементы И 55 и ИЛИ 57 — на вычитающий вход счетчика 2. При единичной установке триггера 16, т.е. в случае, когда на его прямом выходе, а значит, и на вторых входах элементов И 53 и 54 присутствует "1", частота импульсов с выхода элемента И 21 через элементы И 54 и ИЛИ 57 поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 2, а частота импульсов с выхода элемента ИЛИ 29 через элементы И 53 и ИЛИ 56 — на суммирующий вход счетчика 2. Таким образом, устройство позволяет подключать к суммирующему или вычитающему входам реверсивного счетчика 2 частоты импульсов с выхода элементов И 21 или ИЛИ 29.

Блок 14 (фиг. 6) работает таким образом, что в случае появления на выходах разрядов реверсив1109899 ного счетчика 2 логических "0", на выходе бпока 14, появляется управляющий импульс.

Блок 5 (фиг. 7) работает таким образом, что при поступлении импульса управления с выхода элемента

ИЛИ 26 на вторые входы элементов

И 58-61 на выхода блока 15 появляет ся код, соответствующий коду на

10 выходах разрядов реверсивного счетчика 1 .

Благодаря введению трех счетчиков импульсов, двух цифровых компараторов, триггера управления, фор15 миронателя импульсов и элементов

И и ИЛИ с их связями в устройстве реализуется алгоритм интерполяционно-э кстраполирующе го анализа первого порядка изменчивости измеряе20 мой функции. Это позволяет оценивать среднее значение скорости изменения входного сигнала, что определяет стратегическое направление изменения сигнала, в отличие

25 от оценки по мгновенному значению производной, которая может дать ложное направление при пульсациях, помехах и случайных выбросах сигналон.

Благодаря реализации интерполяционно-экстраполирующего алгоритма первого порядка по сравнению с изнестным появляется возможность восстанавливать измеряемую функцию

35 кусочно-линейной аппроксимирующей функцией с заданной точностью и значительно меньшим числом сущестненных отсчетов, особенно для функ40 ций с линейными участками большой величины, какими являются вертикальные структуры изменения температуры воды н морях и океанах. Это позволяет значительно увеличить инфор45 матинность устройства за счет дополнительного сжатия собираемой информации.

1109(Ч9Ч

1109899 а и(с)

Фиг. Г

Юй) 11(Ц If) й- r) 1 ГЛ ГЧ ГЛ, ! — - — — — — — - 1

П

l t (> () 1

Заказ 6101/42 Тираж 86?

БНИИПИ Государственного rомитета ГССГ но ленам изобретений н отмерь,тий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. />

Подписное

Фгтиая ППП "Патент", г. УFt с род, уя . IlpoF к н 1я

Гоставитель А . Титов

Редактор О. Ирковецкая Техред Т,Фанта Корректор H . .Гнре".к