Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике. Цель - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения в цифровой форме наибольшего и наименьшего значений аналогового сигнала. Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, счетчики 3....5, дешифраторы 6, 7, цифроаналоговый преобразователь 8, регистры 9, 10, элементы И 11....16, элементы НЕ 17, 18. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (311

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГНКТ СССР (2 1) 4483266/24-24 (22) 25,07,88 (46) 23,05.90. Бюл. № 19 (71) Институт кибернетики им. В.M. Глушкова (72) Л.С. Файнзильберг (53) 681.3.06.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 362281, кл. G 05 В 23/02, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 1332335, кл. Г 06 F 15/46, 1986.

Иатент США № 4246470, кл. G 06 F 15/46, опублик. 1981. (51) 5 G 06 F 15/46, G 05 В 23/02

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ АНАЛОГОВОГО СИ1 НАЛА (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике. Цель — расширение функциональных возможностей устройства за счет определения в цифровой форме наибольшего и наименьшего.значений аналогового сигнала.

Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, счетчики

3...5, дешифраторы 6, 7, цифроаналоговый преобразователь 8, регистры 9, 10, элементы И 11...16, элементы

НВ 17, 18. 2 ил.

1 5663 70

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при решении задач медицинской и технической диагностики.

Цель изобретения — расширение

5 функциональных возможностей устройства за счет определения в цифровой форме наибольшего и наименьшего значений аналогового сигнала.

На фиг.1 представлена схема устройства для цифровой обработки аналогового сигнала; на фиг.2 — временная диаграмма, поясняющая принцип его действия.

Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала содержит (фиг,1) схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, первый 3, второй 4 и третий

5 реверсивные счетчики „первый b u второй 7 дешифраторы нуля, цифроаналоговый преобразователь 8, первый 9 и второй 10 регистры, с первого по шестой элементы И 11 — 16,, первый 17 и второй 18 элементы НЕ, 25

Устройство работает следующим образомм.

Обрабатываемый аналоговый сигнал

X(t) поступает на первый вход схемы сравнения..На второй вход этой схемы поступает компенсирующий аналого3 вый сигнал Х (t) обратной связи с выхода цифроаналогового преобразователя 8. Если сигна.n X(t) больше сигнала Х <(t) (режим "Недокомпенсация"), то на первом выходе схемы 1 сравне- 35 ния образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 11, импульсы от генератора 2 через элемент И 11 поступают на вход сложения реверсивного счетчика 5. Содержимое 40 этого счетчика увеличивается, что в свою очередь вызывает увеличение «компенсирующего аналогового сигнала к „it) на выходе цифроаналогового преобразователя 8. Как только сигнал 45

Х „(t) становится равным сигналу X(t) с точностью до F,(E — порог нечувствительности), схема. 1 сравнения закрывает элемент И 11, Если обрабатываемый сигнал X(t) 50 меньше компенсирующего сигнала Х (t) (режим "Перекомпенсация"), то на втором выходе схемы 1 сравнения образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 12, и им- 55 пульсы от генератора 2 поступают уже на вход вычитания реверсивного счетчика 5. Содержимое этого счетчика уменьшается, что вызывает уменьшение компенсирующего сигнала Х,(t). Как только сигнал Х „(t) становится равным сигналу X(t) с точностью до Я„ схема 1 сравнения закрывает элемент

И 12. Тем самым осуществляется следящее преобразование обрабатываемого сигнала X(t) н цифровую форму, в процессе которого на выходах разрядов реверсивного счетчика 5 образуется параллельный код, пропорциональный текущему значению сигнала X(t), а на выходе элементов И 11 и 12 образуется реверсивный число-импульсный код, представляющий собой последовательность кодовых импульсов К и К, образуемых соответственно лри каждом элементарном положительном и отрицательном приращениях сигнала.

Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 11, поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и через элемент И 13 на вход вычитания реверсивного счетчика 4.

Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 12, поступают на вход сложения реверсивного счетчика и через элемент И 15 на вход вычитания реверсивного счетчика 3, С помощью дешифраторов 6 и 7 осуществляется блокировка счета на вычитание н счетчиках 3 и 4, как только в соответствующем счетчике образуется число нуль, Блокировка достигается тем, что при появлении в счетчике 3 числа нуль на. выходе дешифратора 6, подключенного к нулевым выходам разрядов счетчика 3, образуется поген дал логической единицы, который через элемент НЕ 17 (иннертор) блокирует элемент И 15, Аналогичным об-.

-,азом с помощь.. дешифратсра 7 и .ента НЕ 18 осуществляется =.л-ок - ро..

:: а входа вычитанн . счетчика 4, В начале цикла ооработки сигh, -.à

X(t) в момент нремени t (ôèã,2) помощью, например, кнопки начальной установки (не показана) на дополнительные управляющие входы регистров

9 и 10, а также на входы начальной установки счетчиков 3 и 4 подается управляющий сигнал, посредством которого в регистры 9 и 10 по шинам параллельной передачи данных из реверсивного счетчика 5 заносится код величины Х, представляющий собой значение сигнала X(t) н момент времени, счетчики 3 и 4 обнуляются.

5 15

В результате «а выходах дешифраторов 6 и 7 образуются потенциалы ло— гической единицы, которые открывают элементы И 16 и 14 и через элементы НЕ 17 и 18 блокируют входы вычитания счетчиков 3 и 4 ° В интервале времени между моментами t u о (Аиг.2) сигнал X(t) возрастает, а зна-гит, образуются кодовые импульсы К на выходе элемента И 11, Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и вход элемента И 13, который в данной ситуации заблокирован сигналом от дешифратора 7 нуля. В результате в указанный промежуток времени счетчик

4 продолжает оставаться в нулевом состоянии, а счетчик 3 работает на сложение, причем содержимое этого счетчика пропорционально текущему положительному приращению сигнала

X(t) относительно его значения Х в момент времени о

Одновременно каждый кодовый импульс К+ с выхода элемента И 11 через элемент И 14, открытый сигналом логической единицы на выходе дешифратора 7 нуля, проходит на управляющий вход регистра 9 ° В pe j гистр 9 по шинам параллельной передачи данных из реверсивного счетчика 5 последовательно заносятся коды дискретных значений сигнала

X(t) на указанном интервале времени. Следовательно, в момент времени t â регистре 9 занесен код величины X представляющий собой наибольшее значение сигнала от момента начала цикла обработки.

В момент времени t, (Аиг,2) происходит изменение знака приращения сигнала, а значит, на выходе элемента И 12 начинают образовываться кодовые импульсы К . Эти импульсы поступают на вход сг ожения реверсивного счетчика 4 и на вход элемен— та И 15. Поскольку в реверсивном счетчике 3 в данной ситуации содержится число, отличное от нуля, то на выходе дешифратора 6 образуется сигнал логического нуля, который блокирует элемент И 16 и через элемент НЕ 17 открывает элемент И 15.

Поэтому в интервале межцу моментами времени t и t кодовые импульсы

К свободно проходят на вход вычитания счетчика 3, уменьшая содержимое последнего. Однако к моменту време66370 6 ни t содержимое этого счетчика еще не достигнет нуля, поскольку значение сигнала Х больше значения сигнала Х,, Содержимое реверсивного счетчика 4 увеличивается и к моменту времени t -, оказывается пропорциональным отрицательному приращению сигнала X(t) относительно значения X„ наибольшего локального значения об

10 рабатываемого сигнала от момента начала цикла его обработки.

В момент времени Т (фиг.2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала X(t) и снова образо15 вываются уже кодовые импульсы К

Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и открытый дешифрат ором 7 вход вычитания реверсивного счетчика 4. Содержимое счетчика 3 постоянно увеличивается, а счетчика 4 — уменьшается до тех пор, пока в момент времени (Аиг.2), когда X = Х,, содержимое счетчика 4 окажется равным нулю. В этот момент времени t дешифратор

7 блокирует элемент И 13, предотвращая дальнейший счет на вычитание счетчиком 4, и открывает элемент И 14.

В результате, начиная с момента времени t, в регистр 9 снова записывается инАормация из реверсивного счетчика 5, а значит к моменту времени в регистре 9 содержится код величины Х, представляющей собой но35 вое наибольшее значение обрабатываемого сигнала от момента t начала цикла его обработки (X< ) Х ) . 1

Начиная с момента времени (фиг.2), сигнал X(t) уменьшается, а значит, образуются кодовые импульсы

К, которые поступают на вход сложения счетчика 4 и вход вычитания счетчика 3. При этом содержимое счетчика 4 в каждый момент времени

45 пропорционально текущему приращению сигнала X(t) относительно наибольшего локального значения Х в течение цикла обработки сигнала, а содержимое счетчика 3 пропорционально текущему положительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего локального значения Х в течение цика ла обработки сигнала.

В моменты времени t u t (Аиг,2) происходят очередныс изменения зна- . ка приращения сигнала Х(t), что вызывает изменения направления счета в счетчиках 3 и 4. Однако поскольку

1566370 экстремальные сигналы Х и Х не являются ни наибольшими, ни наименьшими значениями сигнала, то ни в счетчике 3, ни в счетчике 4 числа нуль не образуется, а значит, не происходит срабатывание дешифраторов 6 и 7. Поэтому элементы И 14 и 16 остаются закрытыми и, следовательно, запись новой информации в регистры 9 и 10 не осуществляется.

В момент времени t когда значение сигнала Х становйтся равным наи7 меньшему з начению Х о, принятому в момент времени t» содержимое счетчика 3 становится равным нулю. При этом срабатывает дешифратор 6, закрывается элемент И 15 и открывается элемент И 16. В результате, начиная с момента времени t счет на вычитание счетчика 3 прекращается и в нем сохраняется число нуль. Одновременно каждый кодовый импульс К осуществляет запись в регистр 10 информации из реверсивного счетчика

5. Таким образом, к моменту времени t в регистре 10 содержится код значения сигнала Х, представляющий собой новое наименьшее значение сигнала от момента времени t начала цикла его обработки.

В интервале между моментами времени t> и t > (фиг.2) счетчик 3 работает на сложение, а счетчик 4 — на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально локальному по35 ложительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего значения Х

8 от момента t о начала обработки, а содержимое счетчика 4 пропорциональ40 но отрицательному локальному приращению сигнала X(t) относительно наибольшего значения Х от момента начала обработки. Ввиду того, что указанные .приращения отличны от нуля, то в течение рассматриваемого интервала времени депифраторы 6 и 7 не срабатывают, а значит, запись новой информации в регистры 9 и 10 не осуществляется.

В момент времени t> (фиг.2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала и счетчик 3 начинает работать на вычитание, а счетчик 4 — на сложение, В момент времени tä,, когда значение сигнала

Х „ становится равным наименьшему значению сигнала Х, в счетчике 3 образуется число нуль ° При этом дешифратор 6 с помощью элемента НЕ 17 и элемента И 15 блокирует вход вычитания счетчика 3, благодаря чему при дальнейшем отрицательном изменении сигнала X(t) число нуль в нем сохраняется, и одновременно открывает элемент И 16„ В результате каждый последующий кодовый импульс К, проходя через открытый элемент И 16 на управляющий вход регистра 10, осуществляет запись в регистр 10 информации из реверсивного счетчика 5, Отсюда следует, что к моменту времени,, когда происходит очередное

1! э изменение аналогового сигнала X(t), в регистре 10 содержится код величины

Х„,, представляющий собой новое наименьшее значение сигнала от момента начала цикла его обработки, Начнная с момента времени „„когда образуются кодовые импульсы К, счетчик 3 работает на сложение, а счетчик 4 — на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально положительному приращению сигнала

X(t) относительно наименьшего значения Х, а содержимое счетчика

11

4 пропорционально отрицательному приращению сигнала X (t) относительно наибольшего значения Х, В момент времени t (фиг,2),когда сигнал X(t) принимает значение Х, равное наибольшему значению Х, содержимое счетчика 4 становится равным нулю. Это вызывает срабатывание дешифратора 7, который блокирует дальнейший счет на вычитание в счетчике 4 и одновременно открывает элемент И 14 ° В результате кодовые импульсы, поступая на управляющий вход регистра 9, осуществляют запись информации из реверсивного счетчика 5 в регистр 9. Поэтому к моменту времени t окончания цикла обработки сигнала в регистре 9 содержится код величины Х,, которая представляет собой (фиг.2) наибольшее значение сигнала X(t) в течение цикла его обработки, а в регистре 10 содержится код величины Х1„ представляющий собой наименьшее значение сигнала Х() в течение цикла обработки, (интервала времени между контактами t u t „ ) .

Формула Изобретения

Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала, содержащее схе156 му сравнения, генератор импульсов, первый — шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, первый — третий реверсивные счетчики, первый и втор ой де шифра т ор ы и цифр оа нал or о вый преобразователь, вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход — с первым входом схемы сравне ния, второй вход которой является входом устройства, а первый и второй выходы подключены к первым входам одноименных элементов И, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, выход первого

-элемента И подключен к входам суммирования первого и второго реверсивных счетчиков, выход второго элемента И подключен к входу вычитания первого и входу суммирования второго реверсивных счетчиков, выход третьего элемента И соединен с входом вычитания второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу первого дешифратора, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ и первым входом пятого элемента.И, выход третьего реверсивного счетчика подключен к входу второго дешифратора, выход которого соединен с входом

6370 (О второго элемента НЕ и первым входом .шестого элемента И, о т л и ч а ющ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет определения наибольS шего и наименьшего значений сигнала, в него введены первый и второй регистры, выход первого элемента НЕ подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и вторым входом пятого элемента И, выход которого подключен к входу уп15 равления записью первого регистра, выход второго элемента НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу вычитания третьего реверсивного счетgp чика, а второй вход — к выходу первого элемента И и второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с входом управления записью второго регистра, информационный вход которого обьединен с информационным входом первого регистра и подключен к выходу первого реверсивного счетчика, выходы первого и второго регистров являются одноименными информационными выходами устройства.

Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для цифровой обработки аналоговых сигналов, поступающих от датчиков технологических параметров

Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано в средствах автоматического регулирования для преобразования амплитудного значения трехфазного симметричного напряжения в цифровой код

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматического взвешивания неподвижных и движущихся объектов

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для обнаружения в аналоговых сигналах фрагментов, определяемых нахождением сигналов в заданных пределах по амплитуде и времени

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения в широком диапазоне величин, например напряжений

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении мгновенных значений напряжения

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении напряжений постоянного тока высокоомных источников в условиях воздействия помех

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться для построения цифровых вольтметров, содержащих преобразователи напряжение-частота (ПНЧ)

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям больших постоянных токов без разрыва электрической цепи, и может быть использовано при периодическом или эпизодическом контроле режимов электрических цепей больших постоянных токов

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям больших постоянных токов без разрыва электрической цепи и может быть использовано при периодическом или эпизодическом контроле режимов электрических цепей больших постоянных токов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приборах для измерения сопротивления петли "фаза-нуль" однофазной питающей сети любого типа при проведении сертификации электроустановок зданий и соответствующих испытаний электрооборудования и электроустановок промышленных и жилых зданий

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для преобразования тока в частоту в устройствах с высокими требованиями к надежности и точности преобразования

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения показателей качества электрической энергии

Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к измерению и контролю параметров блоков электрической централизации (ЭЦ)

Изобретение относится к электронной технике и может использоваться для преобразования тока в частоту в устройствах с высокими требованиями к надежности и точности преобразования

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике

Наверх