Устройство выделения моментов экстремумов сигнала

 

УСТРОЙСТЮ ВЬЩЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ ЭКСТРЕМУМОВ СИГНАЛА, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со входной шиной, а выходы соединены с входом первого цифроаналогового преобразователя , с первой группой входов блока совпадения и входами первого элемента задержки, выходы которого соединены с входами второго цифроаналогового преобразователя, с второй группой входов блока совпадения и входами второго элемента задержки, выходы которого соединены с третьей группой входов блока совпадения, перв блок сравнения, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения более полного анализа исследуемого сигнала, в него введены второй блок сравнения, два вычитающих блока, третий цифроаналоговий преобразователь, три дополнительных элемента задержки , три сумматора по модулю два, дополнительный аналого-цифровой преобразователь , при этом выходы первого и второго цифроаналоговык преобразователей подключены к входам первого вычитамцего блока, выход которого . подключен к входам дополнительного аналого-цифрового преобразователя, первым входам первого и второго блоков сравнения, выхоДы второго элемента задержки подключены к входам третьего цифроаналогового преобразователя , выходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей подключены к входан второго вычита гщего блока, выход которого подключен к второму входу второго блока сравнения , выходы блока совпадения и блоков сравнения подключены к первым входам соответствующих .сумматоров по модулю два и через соответствуюФ щие дополнительные элементы задержки Од к вторым входам соответствующих сумматоров по модулю два.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ONUID5tk

Р%С РУБЛИК

as ав заю Но

ГООМ@ФСТВВ+1ЫЙ ИЩФИТЕТ СССР

Пб ЖЛАСС ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/т

OAHCAHHE HSOSPETEHHH l н *втонсномм сеФдативатВи (21) 3608385/18-21 (22) 07.04.83 (46) 15. 10.84. Бюл. Ф 38 (72) С.Н. Хлевной (53) 621. 374. 33 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .Ф 664287, кл. Н 03 К 5/153, 1979.

2. Авторск ое с виде тельство СССР

В 953719, кл. Н 03 К 5/153, 24.03.81 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ВЬДЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ ЭКСТРЕМУМОВ СИГНАПА, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со входной шиной, а вькоды соединены с входом первого цифроаналогового преобразователя, с первой группой входов блока совпадения и входами первого элемента задержки, вькоды которого соединены с входами второго цифроаналогового преобразователя, с второй группой входов блока совпадения и входами второго элемента задержки„ выходы которого соединены с третьей группой входов блока совпадения, nepsaN блок сравнения, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения более полного анализа исследуемого сигнала, в него введены второй блок сравнения, два вычитающих блока, третий цифроаналоговый преобразователь, три дополнительньк элемента задержки, три сумматора по модулю два, дополнительный аналого-цифровой преобразователь, при этом вькоды первого н второго цифроаналоговых преобразо« вателей подключены к входам первого вычнтающего блока, выход которого подключен к входам дополнительного аналого-цифрового преобразователя, первым входам первого и второго блоков сравнения, выходы второго эле- Я мента задержки подключены к входам третьего цифроаналогового преобразователя, выходы второго и.третьего цифроаналоговьк преобразователей подключены к входам второго вычитаю- Е щего блока, выход которого подключен к второму входу второго блока срав-. нения, выходы блока совпадения и

4 блоков сравнения подключены к первым входам соответствующих сумматоров по модулю. два и через соответствующие дополнительные элементы задержки к вторым входам соответствуницих сумматоров по модулю два.

Ф 11191

Изобретение относится к импульсной технике,.а именно к устройствам сортировки импульсов по амплитуде, устройствам анализа сигналов по 4орме, а также к техни;е связи. 5

Известно устройство выделения экстремумов сигнала, содержащее цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, первую дифференцирующую цепь, подключенную через инвертор к одному иэ выходов элемента ИЛИ, к остальным входам которого подключены выходы первой и второй ди4ференцирующих цепей, а также гене-ts ратор тактовых импульсов, триггер реверса, реверсивный счетчик, два элемента ИЗИ, два одновибратора, дифференцирующую цепь, элемент И 1.1 3.

Недостатком таких устройств является низкое быстродействие, так как, если числовой диапазон анализируемых сигналов составит Р, то максимальное время анализа составит РТ, где Т - период поступления тактовых импульсов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство выделения моментов экстремумов сигнала, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со входной шиной, а выходы соединены со входом первого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, выход которого через дервую дифференцирующую цепь соединен с иивертором и первым входом логического элемента ИЛИ, к другим входам которого подсоединены выход инвертора и выход второй днф4ерен49 цирующей цепи, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с первой группой входов блока совпадения и со входами .второго цифроаналогового преобразователя, выход ко4$ торого соединен со вторым входом блока сравнения, выходы первого элемента задержки соединены со второй группой входов блока совпадения и входами второго элемента задержки, выходы Е которого соединены с третьей группой входов блока совпадения, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи 523.

Однако известное устройство позволяет определить незначительное количество параметров исследуемого сигнала, моменты максимумов и мини66 l мумов сигнала и амплитуду сигнала в этих точках, а также моменты постоянства сигнала, и не позволяет определить моменты равенства нулю второй производной и амплитуду первой производной, которые позволяют более полно проанализировать исследуемый сигнал, т.е. обладает низкими функциональными возможностями.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства за счет обеспечения более полного анализа исследуемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен со входной шиной, а выходы соединены со входом первого цифроаналогового преобразователя, с первой группой входов блока совпадения и входами первого элемента задержки, выходы которого соединены со входами второго цифроаналогового преобразователя, со вто" рой группой входов блока совпадения и входами второго элемента задержки, выходы которого соединены с третьей группой входов блока совпадения, первый блок сравнения, второй вход которого подключен к шине нулевого ь. потенциала, введены второй блок сравненйя, два вычнтающих блока, .третий цифроаналоговый преобразователь, три дополнительных элемента задержки, три сумматора по модулю два, дополнительный аналого-цифровой преобразователь, при этом выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей подключены ко входам первого вычитающего блока, выход которого подключен ко входам дополнительного аналого-цифрового преобразователя, первым входам первого и второго блоков сравнения, вькоды второго элемента задержки подключены к входам третьего цифроаналогового преобразователя, выходы второго и третьего цифроаналоговых преобразователей подключены ко входам второго вычитающего блока, выход которого подключен к второму входу второго блока сравнения, выходы блока совпадения и блоков сравнения подключены к первым входам соответствующих сумматоров по модулю два и через соответствующие дополнительные элементы задержки ко

BTopbw входам соответствук»ких сумматоров по модулю два.!

3 1119

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство вьщеления моментов экстремумов сигнала содержит аналогоцифровой преобразователь 1 (АЦП), до- полнительный аналого-цифровой преобразователь 2, прн этом выход аналогоцифрового преобразователя 1 подключен к входу последовательно соединенных первого и второго. элементов 3 и 4 16 задержки и к входу первого цифроаналогового преобразователя 5 (ЦАП), вход второго элемента 4 задержки подключен к входу второго цифроаналогового преобразователя 6, а вьмод - 15 к входу третьего цифроаналогового преобразователя 7, при этом выход второго цифроаналогового преобразова теля 6 подключен к входу первого и второго вычитающих блоков 8 и 9, 20 выходы которьм соответственно подключены к входу первого и второго блокам сравнения 10 и 11, а вход второго элемента задержки 4 подключен к входу блока 12 совпадения, причем вьмоды 2 первого и второго блоков сравнения

1О и 1I подсоединены соответственно через дополнительные элементы задержки

13 и !4 выход блока 12 совпадения подсоединен через дополнительный элемент задержки 15 к входам суммато30 ров 16 — 18 по модулю два, при этом вход аналого-цифрового преобразователя 1 подключен к входной шине 19, выход дополнительного. аналого-цифрового преобразователя .2 подключен к З5 первой выходной шине 20, вькоды сумматоров 16 — 18 подключены соответственно к второй, третьей и четвертой шинам 21 — 23 выходных сигналов.

Устройство работает следующим об- 40 разом.

Исследуемый сигнал Uz по шине 20 поступает на вход AIg 1, который преобразует в цифровой код с требуемой точностью, которая определяется раз- 4 рядностью АЦП. Моменты постоянства исследуемого сигнала определяются, как постоянство цифровых эквивалентов исследуемого сигнала U„, на входах АЦП в течение времени, равного зО суммарному времени задержки элементами 3 и 4. Таким образом, на входы блока совпадения 12 поступают три цифровых кода, соответствующих исследуемому сигналу в три различных момента .S5 времени, отстоящих друг от друга на время задержки элементами 3 и 4 ° В случае равенства этих цифровых кодов на выходе блока совпадения 12 появляется сигнал логической "1".

Так как на вход сумматора 18 по модулю два поступает сигнал с вь!хода блока совпадения 12 и задержанный элементом задержки 15 на At, то на г выходе сумматора !8 по модулю два появляется импульс длительностью ht при изменении состояния блока совпадения 12 с логического "0" на "1" и наоборот. Величину мгновенного значения исследуемого сигнала в моменты времени, соответствующие постоянству исследуемого сигнала снимают с вьмодов АЦП.

Моменты максимумов и минимумов исследуемого сигнала определяются, как моменты смены знака первой производной. Величина первой производной определяется как

U (t+ zM - U< (C)

"»

gt1 где д й,- величина времени задержки элементов Э и 4.

Для этого циФровые коды с выхода

АЦП, задержанные на время д „ элементом задержки 3, преобразуются в аналоговую величину с помощью ЦАП 5 и

ЦАП 6. Разность Uz(t + д „)-U„(t) вычисляется первым вычитающим блоком

8, который должен иметь коэффициент передачи, равный величине (at„) "., На вьмоде вычитающего блока получается сигнал, равный величине первой производной. Полученное значение первой производной преобразуют с помощью дополнительного АЦП в цифровой код с заданной точностью, однако не выше чем точность АЦП.

Знак первой производной определяет блок сравнения 10, в котором сигнал первой производной сравнивается с шиной нулевого потенциала. Если первая производная положительна, то на выходе блока сравнения 10 устанавливается сигнал логической "1", если отрицательная, то - "0". Моменты смены знака первой производной выделяются с помощью элемента задержки 13 и сумматора 16 по модулю два так, как это было описано выше, и снимаются по шине 21.

Величина мгновенного значения максимумов и минимумов сигналов снимается с выходов АЦП.

Моменты равенства нулю второй производной определяются как моменты

Составитель Н. Маркин

Редактор С. Тимохина Техред T.Äóáèí÷ýê Корректор А. Обручар

Заказ 7471/44 Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4

1119166 смены знака второй производной. Для этого получают два текущих значения первой нроиэводной () tÈ,ß- Ш

)t w

0 (е "+ 2 а - U (t + àt ) (U„)а -,е

Знак второй производной U определяется как

Sign(U<) - Sign (®„), - (U„), f

Значение Н„получается на выходе 1з второго вычитающего блока 9 аналогично получению значения U<, при этом

I коэффициент, передачи второго вычитающего блока 9 равен величине коэффици20 ента передачи первого,вычитающего блока 8 и равен (at,) . Сигналы с выходов вычитащцих блоков 8 и 9 сравниваются блоком сравнения 11. Моменты изменения выходного логического уровня блока сравнения 11 соответствуют нулевым значениям второй производной и выделяются с помощью элемента задержки 14 и сумматора 17 по мо дулю два.

Импульсы, соответствующие моментам времени равенства нулю второй производной снимаются по шине 22.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями по сравнению с известньм, так как позволяет определять дополнительные параметры исследуемого сигнала.