Устройство для амплитудной селекции аналоговых сигналов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для селекции экстремальных сигналов в многоканальных системах контроля и диагностики, а также в кибернетических системах экстремального управления и регулирования. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости. Введение в устройство для амплитудной селекции аналоговых сигналов, содержащее N операционных усилителей 1, N диодов 2, N пороговых элементов 3 и две группы резисторов 4, 5, N ключей 6, N аттенюаторов 7, (N-1) элементов И 9, (N-1) инверторов 8, двух дополнительных операционных усилителя 11, 12, двух дополнительных диода 13, 14, четырех резисторов 15-18 и источника 10 напряжения позволяет оперативно изменять величину порогового уровня. При этом обеспечивается детермирование результатов селекции при любой комбинации входных сигналов и любом уровне помех, т.е. повышается помехоустойчивость. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4635312/24-21 (22) 16.01.89 (46) 07.10.90. Бюл. Y 37 (71) Институт проблем управления (72) Ф.Ф.Пащенко и В.Н.Судариков (53) 621.374 33 (088.8) (56) Блоки селектирования типов

БСЛ-П, БСЛ-Ш. ЦНИИТЭИПриборостроения. Отраслевой каталог на серийно выпускаемое и перспективное оборудование У 9. Т. 4, вып. 3, 1980, с. 17-20, рис. 24. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АМПЛИТУДНОЙ СЕЛЕКЦИИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова-. но для селекции экстремальных сигналов в многоканальных системах контро- ля и диагностики, а также в киберне„„SU„„1598132 A 1 (Р1) Н 03 К 5/04, G 05 В 1/01 тических системах экстремального управления и регулирования. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости. Введение в устройство для амплитудной селекции аналоговых сигналов, содержащее и операционных усилителей 1, п диодов 2, и пороговых элементов 3 и две группы резисторов

4, 5, и ключей 6, и аттенюаторов 7,, (и-i) элементов И 9, (п-1) инверторов 8, двух дополнительных операционных усилителя 11, 12, двух дополнительных диодов 13, 14, четырех резисторов 15-18 и источника 10 напряжения позволяет оперативно изменять величину порогового уровня. При этом д

Я обеспечивается детермирование результатов селекции при любой комбинации входных сигналов и любом уровне помех, т.е. повышается помехоустой- С чивость. 2 ил.

". 98132

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для селекции экстремальных сигналов в многоканальных системах контроля и диагностики, а также в кибернетических системах экстремального управления и регулирования.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости. 10

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для амплитудной селекции аналоговых сигналов; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие работу устройства. 15

Устройство для амплитудной селекции аналоговых сигналов содержит и операционных усилителей 1, и диодов

2; и пороговых элементов 3, первую группу из и резисторов 4, вторую 20 группу из и резисторов 5, и ключей

6, п аттенюаторов 7, (n-1) инверторов 8, (n-i) элементов И 9, источник

10 напряжения, операционный усилитель (и+1) 11, операционный усилитель (n+2) 12, дополнительные диоды 13 и

14, а также с первого по четвертый резисторы 15-18, при этом инвертирующий первый вход 19 каждого из операционных усилителей 1 через орин из резисторов 4 первой группы соединен с соответствующей входной шиной 20 и через один из резисторов 5 второй группы соединен.с одним из выводов резистора 18 и с первыми выводами диодов 2, второй вывод каждого из которых соединен с выходом соответствующего операционного усилителя 1 и с входом соответствующего порогового элемента 3. Второй вывод резистора 40

18 соединен с инвертирующим первым входом 21 операционного усилителя

12 и через резистор 17 с первыми выводами ключей 6, с первыми выводами дополнительных диодов 13, 14 и с пер« 45 вым выводом резистора 16, второй вывод которого соединен с инвертирующим первым входом 22 операционногоусилителя 11 и через резистор 15 с выходом источника 10 напряжения. Второй вывод каждого из ключей 6 через соответствующий аттенюатор 7 соединен с вторым неинвертирующим входом 23 соответствующего операционного усилителя 1, выход порогового элемента

3.1 соединен с входом 24 управления ключа 6.1 и с выходной шиной 25.1, выход каждого i-го из пороговых элементов 3.1, ..., 3.п-1 черед соответствующий инвертор 8 соединен с входами соответствующих элементов И 9, выход каждого из пороговых элементов

3.2, ..., 3.п через один из элементов И 9 соединен с входом 24 управления соответствующего ключа 6 и с соответствующей выходной шиной 25, а второй неинвертирующий вход 26 операционного усилителя 11 и второй неинвертирующий вход 27 операционного усилителя 12 соединены с шиной нулевого потенциала 28.

Указанное на фиг. 1 направление, включения диодов 2, 13 и 14 соответствует наличию положительных сигналов на входных шинах 20. При этом напряжение на выходе источника 10 имеет отрицательную полярность. Для работы же с отрицательными входными сигналами полярность включения упомянутых диодов и знак напряжения на выходе источника 10 должны быть изменены на обратные.

В предлагаемом устройстве пороговые элементы 3 имеют нулевой уровень срабатывания, а параметры прочих элементов удовлетворяют следующим условиям:

Ца

10 К, К

Ф

К

1

4 5 где U< — напряжение источника 10;

U — прямое падение напряжения

7 на диодах 2;

К„ — коэффициент усиления операционных усилителей — относительный уровень помех во входных сигналах;

К вЂ” коэффициент передачи атт"1 нюаторов 7;

R — сопротивления соответствующих резисторов.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что в некоторый момент времени на входных шинах 20, в частности на шинах 20, 1 (фиг. 2а), 20.2 (фиг. 2б) и 20.п (фиг. 2в),.имеется нулевой уровень напряжения, поступающего через соответствующие ре1598132 зисторы 4 на инвертирующие входы 19 операционных усилителей 1.

Предположим также, что при этом на выходе одного из операционных усилителей 1, например на выходе уси5 лителя 1. 1 (фиг. 2г), присутствует некоторое отрицательное напряжение, открывающее диод 2.1 и устанавливающее нулевое напряжение на его первом выводе (фиг. 2д), а также фиксирующее логическую »1« на выходе порогового элемента 3.1 (фиг. 2е), которая поступает на выходную шину 25.1 и на вход 24 управления ключа 6. 1,- переводя его в разомкнутое состояние.

Нулевой уровень напряжения с первого вывода диода 2.1 (фиг. 2д) через резистор 18 поступает на инвертирующий вход 21 операционного усилителя 20

12, на неинвертирующий вход 27 которого поступает нулевое напряжение с шины 28. Напряжение U с выхода ucfo точника 10 через резистор 15 поступает на инвертирующий вход 22 опе- 25 рационного усилителя 11, переводя

его в линейный режим и формируя на первом выводе диода 13 и на первом выводе резистора 17 напряжение U, (фиг. 2ж), поступающее также на пер- 30 вые входы ключей 6.

Логическая «1« с выхода порогового элемента 3.1 (фиг. 2е) трансформируется инвертором 8.2 в логический

«О", поступающий на входы элементов

И 9 и закрывающий их. При этом на выходах элементов И 9, в частности на выходе элемента И 9.1 (фиг. 2з) и на выходе элемента И 9;и-1 (фиг.2и),,формируются уровни логического «О«, поступающие на соответствующие выходные шины 25.2, ..., 25.п и на входы управления 24 ключей 6.2, ..., 6.п, что приводит к их замыканию и поступлению сигнала U, с первого вывода диода 13 (фиг ° 2ж) через аттенюаторы 7.2, ..., 7.п на выходы 23 операционных усилителей 1.2, ;... 1.п, подтверждая на их выходах, в частности на выходе операционного усилителя 50

1.2 (фиг. 2к) и усилителя 1.п (фиг. 2л), положительное напряжение насьпцения, запирающее диоды 2.2,..., 2.п и устанавливающее на выходах пороговых элементов 3.2 (фиг. 2м)

З.п (фиг. 2н) уровни логического «О».

Такое состояние предлагаемого устройства является абсолютно устойчивым, фиксирующим адрес только .од— ного входного сигнала и исключающим его спонтанное изменение.

При увеличении сигнала на одной из входных шин 20, например на той же шине 20.1 (фиг. 2а), напряжение на выходе операционного усилителя

1.1 соответствующим образом изменяется, что приводит к соответствующему изменению напряжения на первом выводе диода 2.1 (фиг. 2д), поступающего через. резистор 18 на инвертирующий вход 21 операционного усилителя 12, вследствие чего в соответствующий момент времени операционные усилители 11 и 12 меняют режим работы, диоды 13 и 14 переключаются и напряжение на первом выводе первого из них увеличивается (фиг, 2ж), что приводит к увеличению напряжения на входах

23 операционных усилителей 1 ° 2,..., 1.п до такого уровня, что сигнал помехи на входных шинах 20 не приводит к изменению режимов операционных усилителей 1 и исключает искажещ е формируемого адреса..

Предположим далее, что начиная с некоторого момента времени сигналы на некоторых входных шинах, например на шинах 20.2 и 20.п, начинают синхронно увеличиваться (фиг. 2б, в), превьппая уровень сигнала на шине

20.1 (фиг. 2а). При этом в момент, когда разность сигналов превысит допустимьп уровень помех, напряжение на выходах операционных усилителей

1.2 и 1.п меняет знак (фиг. 2к, л), что приводит к появлению логических

»1« на выходах пороговых элементов

3.2 и З.п (фиг. 2м, н), а напряжение на выходе операционного усилителя 1 фиксируется на уровне положительного напряжения насьпцения (фиг. 2г), устанавливая логический «О« на выходе порогового элемента 3.1 (фиг. 2е), на выходной шине 25.1 и на входе 2 управления ключа 6.2, что приводит ! к его открыванию и появлению напряжения смещения на входе 23 операционного усилителя 1.1, подтверждающего положительное напряжение на его выходе (фиг. 2г). Логический «О« с выхода порогового элемента 3.1 (фиг. 2е) поступает на вход инвертора 8.1, логическая «1».с вьмода кото- рого поступает на входы элементов

И 9.1, ., 9.п-1 и разблокирует их, а логическая »1» с выхода порогового

1598132 элемента 3.2 (фиг. 2м) трансформируется инвертором 8.2 в логический

"0", поступающий на входы элементов

И 9.2, ..., 9.п-1, и устанавливает на их выходах, в том числе на выходе элемента И 9.п-1 (фиг. 2и), уровень логического "0". При этом ключи 6.1, 6.2, ..., б.п поддерживаются в открытом состоянии, фиксируя напряжение смещения на входах 23 операционных усилителей 1.1, 1.2, ..., 1.п а логическая "1" с выхода. порогового элемента 3.2 (фиг. 2м) через элемент

И 9.1 (фиг. 2з) поступает на выходную шину 25.2 и на вход 24 управления ключа 6.2, что приводит к его закрыванию и фиксированию нулевого напря-. жения на входе 23 операционного усилителя 1.2, благодаря чему последний переходит в линейный режим (фиг. 2к), прекращая явление "состязаний" между операционными усилителями 1.

В дальнейшем предлагаемое устройство работает аналогичным образом, 25 осуществляя непрерывное сравнение. входных сигналов и формируя на выходных шинах 25 позиционный код входа с максимальным (11 „ ) уровнем при обеспечении помехоустойчивости 30 по каждому входу ы кс

Г исключаюцей формирование ложной ад35 ресной информации при любых комбинациях входных сигналов.

Использование в предлагаемом устройстве п ключей, и аттенюаторов, (и-1) элементов И, (n-1) инверторов, 40 двух операционных усилителей, двух диодов, четырех резисторов и источника напряжения в их связи с известными узлами выгодно отличает его от.

° известного, так как обеспечивает дос-45 товерное формирование адреса входа с экстремальным значением сигнала при любой комбинации входных сигналов и при любом уровне помех в каждом из них.

Формула изобр етения

Устройство для амплитудной селекции аналоговых сигналов, содержащее и операционных усилителей, и диодов, п пороговых элементов и две группы

1 по и резисторов, первый вход каждого из операционных усилителей через один из резисторов первой группы соединен с соответствующей входной шиной и через один из резисторов второй группы — с первыми выводами диодов, второй вывод каждого из которых соединен с входом соответствуюцего порогового элемента и с выходом соответствуюцего операционного усилителя, а выход первого порогового элемента соединен с первой выходной шиной, о т л и ч а— .ю щ е е с я тем,. что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены и ключей, п аттенюаторов, (Il-1) элементов И, (I1-1) инверторов, два дополнительных операционных усилителя, два дополнительных диода, четыре резистора и источник напряжения, причем первый вход первого дополнительного операционного усили- . теля через первый резистор соединен с выходом источника напряжения и через второй резистор — с первым выходом третьего резистора, с первыми выводами дополнительных диодов и с первыми выводами всех ключей, второй вывод каждого из которых через соответствующий аттенюатор соединен с вторым входом одного из и операционньм усилителей соответственно, первый вывод первого диода через четвертый резистор соединен с вторым

:выводом третьего резистора и с первым входом второго дополнительного операционного усилителя, второй вход которого соединен с вторым входом первого дополнительного операционного усилителя и с шиной нулевого потенциала, вторые выводы дополнительных диодов соединены с выходами одноименных операционных усилителей соответственно, выход каждого 1-го из пороговых элементов с .первого по (и-1)-й через соответствующий инвертор подключен к соответствуюцим первым входам элемента И с i-го по, (n-1)-й, а выходы пороговых элементов с второго по п-й подключены к вторым входам элементов И, выходы которого соединены с входами управления соответствующих ключей с второго по и-й и с одноименными выходными шинами устройства, первая выходная шина которого соединена с входом управления первого ключа.

1598132

Составитель Н.Маркин

Техред Л.Олийнык Корректор Т.Палий

Редактор А.Мотыль

Заказ 3069 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101