Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы

 

Устройство относится к телеизмерениям и может быть использовано в адаптивных системах связи и управления. Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности функционирования коммутатора. Коммутатор содержит группу преобразователей 1i-1K погрешностей аппроксимации, формирователь 2 кода адреса, регистр 3 адреса, переключатель 4, дешифратор 5 адреса, группу б1-6к ключей, счетчик 7, аналого-цифровой преобразователь 8, сумматор 9, пороговый 10 элемент, триггер 11, блок 12 считывания и распределитель 13 импульсов. В адаптивном режиме данный коммутатор позволяет значительно быстрее сформировать код адреса передаваемого параметра, т. к. коммутатор постоянно анализирует значения совокупной погрешности аппроксимации и в зависимости от ее значения либо переходит в режим адаптивной передачи, либо повторяет целиком цикл равномерной передачи В том случае , когда после передачи очередного параметра в адаптивном режиме коммутатор обнаруживает, что совокупная погрешность аппроксимации превысила порог допустимого значения, коммутатор переходит в режим равномерной передачи, адресные посылки при этом не передаются, чем достигается ускорение передачи в равномерном режиме. 5 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

: . Ы„„1785020 Al (51)5 G 08 С,15/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (СО О ч() Устройство относится к телеизмерени- ности аппроксимации являются входами . ям и может быть использовано в адаптив-, коммутатора, первый вйход блока считываныхсистемахсвязи и управления. ния является выходом коммутатора.

Известен адаптивный коммутатортеле- Недостатками известного коммутатора измерительной системы. содержащий гене- являются нйзкие быстродействие и точратор имйульсов, блок запуска, счетчик, ность рабаты, дешифратор, формирователь кода адреса, Наиболее близким по технической сущ. регистр адреса выходной регистр, блок счи-.. ности к данному устройству является адаптывания, аналого-цифровой преобразова- . тивнь1й коммутатор телеизмерительной тель, амплитудный дискриминатор, системы, содержащий первый генератор дешифратор адреса, в каждой группе йз импульсов, блок запуска, выход которого содвух каналов - - триггер и блок сравнения, в единен с входом первого счетчика, выходы каждом информационном канале группы — . которого соединены с входами дешифратоключ; элементы И .и преобразователь по- ра, первыми входами формирователя кода грешнасти аппроксимации, вторую группу адреса и первыми входами регистра адреса, ключей, входы преобразователей погреш- выходы которого соединены с первыми sxo(21) 4888887/24 (22) 06.12.90 (46) 30.12.92, Бюл. М 48 (71) Московский институт инженеров гражданской авиации (72) С.Ж. Кишенский, Н.С. Вдовиченко, С;В.

Каменский и О.Ю. Христенко (56) Авторское свидетельство СССР

N 1527647, кл. 6 08 С 19/22, 1988. (54) АДАПТИВНЫЙ КОММУТАТОР ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (57) Устройство Относится к телеизмерениям и может быть использовано в адаптивных системах связи и управлейия. Целью изобретения является повйшение быстродействия и достоверности функционирова. ния коммутатора. Коммутатор содержит группу преобразователей 1 — 1к погрешностей аппроксимации, формирователь 2 кода адреса, регистр 3 адреса, переключатель 4, дешифратор 5 адреса, труппу 6>-бк ключей, Ф

2 счетчик 7; аналого-цифровой преобразова тель 8, сумматор 9, пороговый 10 злемейт, триггер 11, блок 12 считывания и распределитель 13 импульсов, В адаптйвном режиме данный коммутатор позволяет значительно быстрее сформировать код адреса передаваемого параметра, т, к. коммутатор постоянно анализирует значения совокупной погрешности аппроксимации и в зависимости от ее значения либо переходит в режим адаптивной передачи, либо повторяет целиком цикл равномерной передачи, В том слуиае,,ê0ãäà йосле передачи очередного . параметра в адаптивном режимЕ коммутатор обнаруживает, что совокупная погреш- .

} ность аппроксимации превысила порог допустимого значения, коммутатор переходит в режим равномерной передачи, адресйые посылки при этом не передаются, чем достигается ускорение передачи в равномерном режиме. 5 ил, 1

1785020 низкое быстродействие и низкая достоверность функционирования, Низкое быстродействие обусловлено тем, что в прототипе выбор информационного канала, данные с которого передаются в адаптивном режиме, при большом количестве информационных каналов требует длительной работы амплитудного дискриминатора и связанных с ним узлов, что является ограничивающим фактором для скорости передачи данных, реализуемой данным коммутатором (прототипом). Кроме того, последовательный опрос амплитуды дискриминатором информационных каналов при адаптивной

5 коммутации не всегда гарантировано позволяет выбрать информационный канал, погрешность аппроксимации которого к моменту окончания выбора максимальна (так как после опроса каждого канала, его погрешность, независимо от характера ее изменения, не принимается прототипом во внимание, Это увеличивает время задержки передачи данных от каналов, то есть, снижает быстродействие процесса коммутации данных, а также снижает точность восстановления данных от информационных кана-, лов, Невысокая достоверность работы коммутатора обусловлена во-первых, отсутствием синхронизации сигналов с генераторов коммутатора и его блока считывания, что может привести, (особенно при большом числе каналов информационных) к расфазированию сигналов от соответствующего генератора и сигналов "чтение" (синхронизирующих импульсов) от блока считывания, в свою очередь, этот факт приводит к искажению информации коммутатором. И; во-вторых, в прототипе предусмотрен лишь маркер при переходе от адаптивного режима к равномерному, в то время, как обратный переход также должен сопровождаться маркером, иначе получавыходами аналого-цифрового преобразователя, второй выход блока считыва- 5

20

30 выходы первого и второго генераторов им пульсов соединены с первыми входами од- 35

50

55 дами выходного регистра, выходы которого соединены с первыми входами блока считывания, вторые входы которого соединены с ния соединен с входом амплитудного дискриминатора, выход которого соединен с вторым входом регистра адреса, в каждой груйпе из двух информационных каналов— блок сравнения и триггер., выход блока сравнения соединен с первым входом триггера, и в каждом информационйом канале — ключ, элементы И и преобразователь погрешности аппроксимации, выход которого соединен с первым входом первого ключа, и одноименным входом блока сравнения, выход элемента И соединен с вторым входом первого ключа, выходы первых ключей объединены, соединены с входом амплитудного дискриминатора, выходы дешифратора соединены с обьединенными первыми входами элементов И и вторыми входами триггеров соответствующих групп информационных каналов, первый и второй выходы триггера группы соединены соответственно с вторым входом элемента И и первого и второго информационных каналов группы, входа преобразователей погрешности аппроксимации являются информационными входами коммутатора, содержащего также второй счетчик, второй генератор импульсов, сумматор, пороговый блок, переключатель, триггер и элементы И ноименных элементов И, выходы которых соединены соответственно с третьим входом.блока запуска и входом второго счетчика, выходы второго счетчика соединены с первыми входами переключателя, вторые входы и выходы которого подключены соответственно к выходам выходного регистра и входам дешифратора адреса, выход сумматора через пороговый блок соединен с пер, =; вым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к последнему выходу дешифратора адреса, . первый выход триггера соединен с вторым входом второго элемента И и с третьим входом переключателя и блока счйтывания, второй выход триггера соединен с вторыми входами первого элемента И и третьего элемента И, третий вход которого подключен к. второму выходу блока считывания, входы сумматора подключены к выходам преобразователей погрешности аппроксимации соответствующих информационных каналов.

Недостатками известного коммутатора, выбранного в качестве прототипа, являются тель информации не различает моменты обратного перехода, Целью изобретения является повышение быстродействия и достоверности функционирования коммутатора.

На фиг, 1 приведена структурная схема адаптивного коммутатора телеизмерительной системы: на фиг. 2 — структурная схема блока считывания, на фиг. 3 — структурная схема формирования кода адреса; на фиг, 4— структурная схема ячейки формирования кода адреса; на фиг. 5 — структурная схема преобразователя погрешности аппроксимации.

Адаптивный коммутатор телеизмерительной системы соДеРжит гРУппУ 11 — 1к преобразователей погрешности аппроксимации, формирователь 2 кода адреса, ре5 1785020 б гистр 3 адреса, переключатель 4, дешифра- выход 76 единственной ячейки последней тор 5 адреса, группу 6 — 6» ключей, счетчик ступени являются адресными разрядами ко7, аналого-цифровой 8 преобразователь, да адреса соответственно с младшего до сумматор 9, пороговый 10 элемент, триггер старшего (выход 76 ячейки последней ступе11, блок 12 считывания и распределитель 13 5 ни). импульсов. Нафиг. 1указаны входы 14 -14» — Ячейка 71 (фиг, 4) содержит элемент коммутатора, выходы преобразователей 1 сравнения 79, аналоговый коммутатор 80, соответственно 151-15» и 161 — 16», 171 — 17» —. элемент НЕ 81, первйй 82 и второй 83 элевходы преобразователей 1, входы 18 и 19 менты И. первой и второй групп и вход 21 блока счи- 10 Преобразователь погрешности аппроктывания 12, выходы которого 21, 22, 23 и 24, симации (фиг, 5) содержит дифференциальвыходы ключей 2>-25», входы распредели- . ный усилитель 84. первый 85 и второй 86 элементы выборки и хранения, Блоксчитывания(фиг.2)содержиттриг- Адаптивный коммутатор работает слегеры30-33, первый34ивторой35регистры, 15 дующим образом, Блоки 1 для каждого капервый 36 и второй 37 дешифраторы, пере- нала постоянно формируют сигналы, ключатель 38, счетчик 39, генератор 40 им- амплитуда которых пропорциональна текупульсов, элементы И 41 — 49, ключ 50, щей погрешности аппроксимации параметэлементы ИЛИ 50-55. формирователь мар- ра, передаваемого по данному каналу. кера 56, блок сопряжения 57, элемент пер- 20 Коммутатор работает в двух режимах: адапвый задержки 58, формирователь тивноми равномерном, В адаптивномрежиимпульсов 59, второй элемент задержки 60, ме работы на каждом такте передачи элемент ИЛИ 61, первый, второй и третий коммутатор производит выбор канала, облавыходы-соответственно 62, 63 и 64 первого дающего максимальной погрешностью аппдешифратора 36;65, 66, 67, 68 выходы вто- 25 роксимации, и передает значение рого дешифратора 37, элемент И 69 и кодер соответствующего параметра в.канал связи, 70, - . .. После каждого такого такта передачи, комФормирователь кода адреса (фиг. 3) со- мутатор проверяет величину совокупности держит ячейк ржит ячейки 71 и элементы ИЛИ 72. Ячей- погрешности аппроксимации во всех канаки 71 соединены по пирамидальной 30 лах(формируются постоянно на сумматоре структуре; при наличии в системе коммута- 9), Если погрешность находится в допуститора К = 2" информационных каналов, (pUp- мых пределах (предел задается порогом мирователь2содержит "М" ступеней по2": элемента 10), то продолжается работа в ячеек 71 в каждой I- é, i = l9, ступени; каждой I адаптивном режиме — следующий такт переячейке 71 первой (начальной) ступени под- 35 дачи; в каждом такте передачи при адаптивключены два сигнала 16 от блоков 1. На фиг..ном режиме работы коммутатор передает в

З.приведен пример реализации блока 2 при канал связи адрес передаваемого параметколичестве информационных каналов; pae- ра (код канала) и закодированное помехоном восьми, К = 8. Первый и второй инфор- устойчивым кодом значение самого мационные входы — 73 и 74 — некоторой 40, параметра. В том случае, когда после пере.ячейки 71 соединены с третьими выходами дачи очередного параметра в адаптивном двух ячеек 71 предыдущей ступени; первые режиме, коммутатор обнаруживает, что сои вторые входы ячеек первой ступени сое- вокупная погрешность аппроксимации прединены соответственно с выходами 16 бло- высила порог допустимого значения, он ков 1. Первый и второй выходы — 75 и 76 — 45 переходит в режим равномерной передачи, последующей ячейки 71 соединены соответ- в котором формат передачи следующий: обственно с третьими входами 77 тех ячеек 71 щий маркер, а следом за ним — последовапредыдущей ступени, от которых в данную тельность (упорядоченная — с первого по ячейку поступают соответственно сигнала последний) параметров канало-закодироповходам73и74.Третий77входнекоторой 50 ванные значения, адресные посылки при ячейки 71 соединен соответственко с выхо- этом не передаются, чем достигается ускодом 75 или 76 той ячейки 72, с которой рение передачи параметроввравномерном данная ячейка соединена через выход 78 режиме, После окончания цикла передачи (вход последующей ячейки 72 соответствен- всех параметров в равномерном режиме, но 73 или 74). Ячейки 71 первой (начальной) 55 коммутатор вновь анализирует значение соступени че содержит (не используют) выхо- вокупности погрешности аппроксимации, и, ды 75. Выходы всех ячеек 71 (выходы 76) в зависимости от ее значения либо перехокаждой ступени(кроме последней) соедине- дит в режим адаптивной передачи, либо поны с входами элемента ИЛИ 72; в блоке 2-- вторяет целиком цикл равномерной

"М вЂ” 1" элементов ИЛИ 72, выходы которых и передачи.

1785020

В целом, принцип работы коммутатора не отличается от функционирования (по и ринципу действия) устройства-и рототипа.

Отличия, способствующие улучшению характеристик прототипа в сравнении с заявляемым устройством, заключаются в следующем: в адаптивном режиме коммутации данный коммутатор позволяет значительно быстрее сформировать код адреса передаваемого параметра, что, во-первых, не оказывает ограничивающего влияйия на скорость передачи по линии связи, а, вовторых, позволяет передавать с меньшей задержкой значения выбираемых параметров. В то же время, прототип для формирования кода адреса требует большого времени, что сдерживает потенциальные возможностй скорости передачи данных прототипом, и увеличивает время задержки передачи значений параметров, иногда прототип при столь длительном процессе формирования кода адреса передаваемого параметра может передавать и не обладающие погрешностью аппроксимации параметров, так как за время формирования кода адреса соотношения погрешностей отдельных параметров могут изменяться, что не всегда фиксируется прототипом. Кроме того, данный коммутатор работает от единого генератора, что позволяет во всех режимах работы сохранить синхронность и синфазность процессов, протекавщих в коммутаторе, в прототипе за счет расфазирования работы узлов устройства возможна выдача неверной информации.

Информация в виде аналоговых значений передаваемых параметров поступает постоянно на входы 14 преобразователей 1 погрешности аппроксимации, Наиболее эффективно (no затратам оборудования) данный коммутатор работает при наличии К;—

= 2". контролируемых параметров, при меньшем числе параметров, не кратном степени

"двух", оставшиеся незадействованными каналы коммутатора по входам 14 соединяются к шине нулевого потенциала. Возможно и положение, при котором число преобразователей 1 и ключей 6 соответствует количеству каналов -К (при некратности этого числа степени "двух"), однако, при этом необходимо соединить входы l6K+1 и последующие элементы формирователя 2 к шине нулевого потенциала; так как структура формирователя 2 — пирамидальная — работает корректно лишь при равенстве числа общего входных сигналов шестнадцатой степени "двух".

В регистре 3 в исходном состоянии (или состояйии готовности к следующему такту передачи) записан код выбранного или

10 адаптивной передачи канала. Переключатель 4 в зависимости от режима работы коммутатора коммутирует на выходе либо код с регистра адреса 3, либо с счетчика 7 — коммутируемый код зависит от потенциала на выходе триггера 11 — если сигнал имеет единичное значение, то имеет место равномерный режим передачи, если нулевое— адаптивный режим. Все ключи 6 закрыты.

Счетчик 7 при равномерной передачи содержит номер канала текущего, передаваемого по каналу их коммутатора, в АЦП 8 — цифровое значение передаваемого параметра. С выхода сумматора 9 формируется аналого15 вое значение суммарной погрешности аппроксимации для всех информационных каналов, на выходе порогового элемента 10 положительный потенциал при превышении суммарным значением погрешности an20 проксимации порогового (допустимого) уровня, и нулевой — при невысокой общей погрешности аппроксимации. Блок считывания 12 (подробно его структура — на фиг.

2) управляет функционированием и взаимо-.

25 действием узлов коммутатора. С его выхода

22 в зависимости от режима снимается последовательность кодовых посылок форматов, описанных выше. В процессе передачи очередного параметра распределитель им30 пульсов 13.не выдает сигналов на своих выходах, В блоке 12 выдача соответствующей информации с выхода 22 и управление взаимодействием узлов коммутатора происходит

35 под управлением импульсов с генератора

40. Триггер 33 также, как и триггер 11 определяет режим работы блока 12 — равномерный или-адаптивный. В регис тре 34 хранится (и сдвигается в соответствии с про40 цедурой передачи) код адреса передаваемого параметра. В регистре 35 хранится (и сдвигается) код значения передаваемого параметра.

Цепи установки коммутатора в началь45 ное состояние на фигурах не показаны.

Предположим, в начальный момент коммутатор находйтся в режиме адаптивной передачи значений параметров. Происходит передача адреса некоторого параметра и

50 затем — его значение. Передача происходит под управлением (в адаптивном режиме) дешифратора 37, определяющего переключение на передачу адреса и значения параметра.

55 В некоторый момент времени(в процессе передачи данного параметра), определяемый соотношением скорости передачи и быстродействием узлов коммутатора, ответственных за формирование новых адреса параметра и его значения (с выхода 67 де1785020

10 выходах единичного позиционного кода выбранного параметра от регистра адреса 3, поступающих через открытый для этого регистра потенциалом с триггера 11 переключатель 4) и удерживает его открытым (длительностью импульса, сформированного блоком 59) до окончания последующего формирования цифрового значения параметра блоком АЦП вЂ” 8, Затем, сигналом с третьего выхода 28, блок 13 запускает АЦП, на который поступает информационный аналоговый сигнал выбранного параметра с соответствующего ключа 6, открытого еди, ничным значением сигнала с выхода дешиф50 шифратора — 37 — работающего под управлением счетчика 39, состояния которого меняются по импульсам с генератора 40, формируется импульс, который, проходя через элемент ИЛИ 53, поступает по выходу 5

23 блока 12 на тактирующий вход триггера

11, Если в этот момент с выхода порогового элемента 10 поступает на информационный вход триггера 11 нулевой сигнал, то триггер

11 остается в нулевом состоянии (фиксируя 10 режим адаптивной передачи), и нулевым сигналом с прямого выхода, удерживая счетчик 7 в состоянии "К вЂ” 1". Импульс с выхода 67, поступая также на формирователь

59 импульса, вызывает формирования им- 15 пульса, синхронизирующего процесс подготовки следующего параметра к передачи.

Длительность импульса, формируемого блоком 59, важна для выдержки времени работы (времени открытого состояния) 20 дешифратора адреса 5. Импульс с выхода 24 блока 59 поступает на вход распределителя импульсов 13, выполненного, например, на совокупности последовательно соединенных элементов задержки (по числу выходов 25 — четырех элементов задержки), Таким образом, работа узлов устройства по синхроимпульсу с выхода 24 начинается после определения режима передачи триггером

11 для следующего параметра. 30 . К момейту поступления импульса с выхода 24 блока 12 на выходах формирователя кода адресов 2 сформирован код адреса очередного передаваемого параметра, погрешность аппроксимации которого 35 максимальна среди всех параметров, обслуживаемых данным коммутатором, Сигналом с выхода 26 распределителя 13 (первдним фронтом импульса) в регистр адреса 3 записывается этот адрес: Данный 40 импульс (с выхода 26), поступая также на счетчик 7, не воздействует на него, так как счетчик 7 удерживается триггером 11 в состояние "К-1". Сигнал с выхода 27 (второго выхода распределителя 13) открывает де- 45 шифратор 5 (разрешает появление на его ратора адреса 5, Заметим, что в момент открытия соответствующего ключа, тем же сигналом с выхода дешифратора 5, по выходу t7, поступающему на управляющий вход элемента выборки и хранения 85, этот элемент записывается мгновенное значение выбранного параметра. 8 результате этого, на выходе 16 дифференциального усилителя

84, формирующем разйостный сигнал между текущим значением параметра и последним переданным (записанным в элемент

85), выходной разностный сигнал, представляющий собой погрешность аппроксимации, обнуляется.

Момент формирования синхросигнала на выходе 24 (как описано выше) выбирается подбором соответствующего выхода дешифратора 37 таким образом, чтобы к моменту окончания передачи очередного (предыдущего) значения параметра, на выходе АЦП 8 сформировалось значение нового параметра, готовое к передаче.

Окончание передачи предыдущего параметра (в адаптивном режиме) происходит при формировании сигнала на выходе 68 дешифратора 37, этот сигнал через элемент

ИЛИ 52 устанавливает триггер 32 (разрешающий кодирование и выдачу в канал связи значения параметра) в нулевое состояние, а также — через элемент ИЛИ 54 поступает на входы элементов И 47 и И 49. Так как (в рассматриваемом примере) сигнал на выходе 21 триггера 11 — нулевой, то элемент И 47 не срабатывает, сигнал на выходе триггера

ЗЗ вЂ” также нулевой (напомним, этот триггер определяет режим работы при передаче текущего параметра), на инверсном входе элемента И 49 — нулевой потенциал, следовательно, элемент И 49 открыт, и сигнал с выхода элемента ИЛИ 54, проходя через элементы И 49, ИЛИ 55 и элемент за-: держки 60, сбрасывает счетчик 38 в нулевое состояние и записывает в регистры 34 и 35 соответственно адрес и значение выбранного параметра. Начинается по тактам работа счетчика 39, в соответствии с которыми последовательно в канал связи передаются (сдвигаемые по очереди в регистрах 34 и 35) адрес выбранного параметра и его значение (с одновременным кодированием значения . параметра). При этом нулевой потенциал с выхода триггера 33 коммутирует содержимое счетчика 39 через переключатель 38 на дешифратор 37, дешифратор 36 не работает (на всех его выходах — нулевые потенциалы), Передача в адаптивном режиме осуществляется следующим образом: при переходе счетчика 38 в нулевое состояние появляется сигнал на выходе 65 дешифраторэ 37; этот сигнал устанавливает триггер 31

1785020

5

20

Предположим, что при передаче данного параметра при выдаче сигнала на выходе

67 дешифратора 37, и. Соответственно, фор- 30 мирования сигналов на выходах элементов

53 и 59, совокупная погрешность аппроксимации превысила пороговое значение и с выхода элемента 10 формируется положительный потенциал. Сигналом с выхода 23 35 блока 12 триггер 11 уСтанавливается в единичное состояние, определяя переход (после: окончания передачи текущего параметра) в режим равномерной передачи, снимая запрещающий сигнал со счетчика 7, 40 переключая переключатель 4 на коммутацию выходов счетчика 7, на выходе дешифратора адреса 5, и подающий сигнал на вход

21 блока 12, Синхроимпульс с выхода 24 бло-. ка в данном случае устанавливает счетчик 7 в 45 нулевое состояние (этот импульс поступает на счетный вход счетчика 7, но так как триггер 11 удерживает счетчик 7 в состоянии

"К-1", а счетчик 7 работает по модулю "К-1", то очередным счетным импульсом он пере- 50 во) ится именно в нулевое состояние, подготавливая подключение первого канала), после формирования сигнала на выходе блока 12. Этот же сигнал записывает адрес в регистр 3, но в данном случае это не имеет 5$ значения. Аналогично, сигналами с выходов

27 и 28 запускаются блоки 5 и 8, формируя значение нулевого параметра, и устанавливая блок 11 (вышеописанным образом) в исходное состояние, в единичное состояние, открывая элементы

И 41 и 42; через элемент И 41 на регистр 34 проходят импульсы сдвига от генератора 40 через открытый сигналом с триггера 33 элемент И 48; через элемент И 42 сигналы с последнего разряда регистра 34 проходят на блок сопряжения 57 (представляющий собой, например, элемент ИЛИ или суммирующий усилитель), и далее — на выход коммутатора.

На соответствующем такте работы по сигналу с выхода 66 дешифратора 37(после окончания выдачи адреса параметра в канал связи) триггер 31 устанавливается в ну-. левое состояние, и через элемент ИЛИ 51 15 взводится триггер 32, разрешающий работу элемента И43; через него тактовые импульсы начинают поступать на сдвиг в регистр

35 и в кодер 70, с которого через элемент И

44 закодированное значение параметра последовательно выдается в канал связи через блок 57. После окончания передачи значения параметров, сигналом с выхода 68 триггера 32 вновь устанавливается в нулевое состояние, и передача данного параметра заканчивается.

С приходом импульса на выходе 68, появляется положительный потенциал на выходе элемента ИЛИ 54. К этому моменту на входе 21 — единичный сигнал. а на выходе триггера 33 — нулевой, таким образом, элемент И 47 открыт, а элемент 49 — закрыт; импульс с выхода элемента И 47 поступает на выход "А" и на единичный вход триггера

30. а также на вход элемента задержки 58, Триггер 30 устанавливается в единичное состояние, запускает формирователь маркера и открывает ключ 50, формирователь маркера может быть выполнен на основе регистра сдвига, который по собственным тактовым импульсам при запуске вырабатывает кодовую последовательность маркера (в этом случае блок 56 содержит генератор импульсов, элемент И, соединенный с ним, и выходом —. с входом сдвига кольцевого регистра сдвига, а второй вход элемента И соединен с выходом триггера 30); или представляет собой генератор импульсов заданной часто- ты (или просто генератор некоторой заданной частоты, различаемой приемником), запускаемый триггером 30 положительным потенциалом на его выходе. Элемент задержки осуществляет задержку входного им-. пульса на время, требуемое для передачи маркера, Нулевым сигналом с инверсного выхода триггера 30 закрывается элемент И

48, тактовые импульсы с выхода генератора

40 не проходят на счетчик 39 и другие узлы устройства(Счетчик 39 таким образом, остается в максимальном — для адаптивного режима сОстОяния).

По окончании выдачи маркера, формируется импульс на выходе элемента задержки 58. Этот импульс сбрасывает триггер 30, а также положительным фронтом устанавливает триггер 33 в единичное состояние, и через элемент ИЛИ 55 положительным фронтом сбрасывает счетчик 39 в нулевое состояние, и записывает в регистры 35 и 34 (последний регистр в данном случае не играет какой-либо роли) соответственно значения параметра .и адреса его. Работа счетчика начинается, сначала. Однако, единичное состоянйе триггера ЗЗ переключает счетчик 39 на дешифратор 36 (блоком 40) в данном случае работа осуществляется под управлением дешифратора 36, сигналом с выхода 62 (в нулевом состоянии счетчика 39) триггер 32 сигналом через элемент ИЛИ 51 устанавливается в единичное состояние, и производится кодирование и передача нулевого параметра (первого параметра, которому соответствует нулевой адрес);

Аналогичным образом, выход 64 обнуляет триггер 32 через элемент ИЛИ 52 после окончания передачи значения параметра в

1785020

10 стры 34 и 35 записывается адрес выбранного параметра и его значение, на чинается адаптивный режим работы.

Таким образом, коммутатор обеспечи15 вает переключение адаптивного и равномерного режимов работы (передачи данных) и работу в этих режимах соответственно ollределенных форматов сообщений, От триггера 33 может подаваться (соот20 ветствующая связь показана пунктиром на фиг. 2) управляющий сигнал от генератора

40; переключающий его частоту при переходе с режима на режим, при требовании пользователем смены частот передачи дан25 ных, Рассмотрим более подробно формирование кода адреса (фиг: 3 и 4)..

Пусть в некоторый момент времени на входы 16> — 16к формирователя 2 подаются

30 значения погрешностей рассогласованйя (аппроксимации) (более подробно о формировании входных сигналов для формирователя 2 — далее). На фиг, 3 приведен пример формирователя 2 для К вЂ” 8. Первому каналу

35 соответстаует формируемый адрес

"00...00"", последнему; К-му (при условии, что К=2м — "11...11", в нашем примере — для

8 каналов — соответственно "000" и "111").

Каналы соединяются с входами ячеек 72 по40 парно, (с входами ячеек первой ступени): к первой ячейке — первый и втброй каналы, у второй — третий и четвертый, и т,д., последовательно, Аналогично соединяются выходы

78 ячеек первой ступени с ячейками второй

45 ступени, и так — по ступеням. Из двух ячеек младшей ступени выход 78 младшей (по индексу) ячейки соединяется с входом 73 ячейки,старшей ступени. а выход 78 старшей (йо индексу) ячейки младшей ступени — -c вхо50 дом 74 ячейки старшей ступени. На каждой ступени соблюдается порядок нарастания индексов ячеек при соединении их с послеравномерном режиме, и опрашивает элемент И 69, если на втором входе элемента И

69 (на инверсном входе) — нулевой сигнал, свидетельствующий, что счетчик 7 — не в

"К вЂ” 1"-ом состоянии, то с выхода элемента И

69 сигнал через элемент ИЛИ 55 сбрасывает счетчик 39 в нулевое состояние и начинается передача следующего параметра в равномерном режиме (при единичном состоянии триггеров 11 и 33), Если же счетчик 7 — в состоянии "К-1" (что говорит об окончании цикла передачи всех параметров в равномерном режиме), то сигнал на выходе переполнения счетчика 20 имеет единичное: значение, и при данном состоянии счетчика

11 возможен переход в адаптивный режим.

Пусть при передаче последнего параметра цикла формируется сигнал на выходе

63 дешифратора 36 (о., так и сигнал с выхода

67, подбирается. таким образом, чтобы к моменту окончания передачи последнего параметра цикла в блоках 4 и 8 были сформированы адрес и значение ледующего параметра в зависимости от режима, выбираемого коммутатором после последнего параметра цикла при равномерном режиме). Этот сигнал проходит через элемент 45

И, через элемент ИЛИ 53 и аналогично формирует сигнал на выходе 23 — опроса триггера 11. Если сигнал с выхода пороговрго элемента 10 — единичный, то триггер 11 ос-. тается в единичном состоянии, фиксируя следующий цикл передачи в равномерном режиме, как и предыдущий цикл, Сигналом с выхода 63 через элементы ИЛИ 61 и формирователь 59 запускается по выходу 24 рэспределйтель 13 импульсов, счетчик 7 устанавливается в нулевое состояние (работая по модулю "К-1"), и новый цикл начинается и идет как обычно- как описанный ранее цикл равномерной передачи с маркером; по сигналу с выхода 54 срабатывают элементы

И 46, ИЛИ 54, И 47 и формируется, маркер. и далее — как описано ранее; триггер 33 также остается в единичном состоянии.

Если же при приходе импульса на входе триггера 11, на его информационном входе нулевой сигнал (-) суммарная погрешность аппроксимации меньше порога), то осуществляется (после передачи последнего параметра цикла" переход коммутатора в адаптивный режим: триггер 11 переключается, фиксирует счетчик 7 нэ весь интервал времени работы в адаптивном режиме в состоянии "К-1", переключает переключатель 5

4, подготавливает по выходу 21 блок считывания. Приход импульса на выход 64 вызывает его прохождение через элементы И 46 и ИЛИ 54, данный импульс не происходит через элементы И 47 (закрытый нулевым сигналом на входе 21), и 69 (закрытый единичным сигналом на инверсном входе от счетчика 7); срабатывает элемент И 49, открытый низким. сигналом на инверсном входе, и триггер 33 "запоминает" "нуль" (режим адаптивной передачи). С некоторой задержкой, определяемой элементом 60 и необходимой для переключения блока 38 до срабатывания счетчика 39, счетчик 39 устанавливается в нулевое состояние, и в регидовательными ячейками старшей ступени, Аналогично и обратное соединение — по выходам 75 и 76: выход 75 ячейки старшей (последующей) ступени соединен с входом

77 ячейки младшей (предыдущей) ступени, от которой ячейка старшей ступени принимает сигнал по входу 73, а выход 76 соеди15

1785020

16 нен с входом ячейки 77, от которой данная ячейка принимает сигнал по входу 74, Каждая ячейка работает следующим образом; в элементе сравнения 79 формируется положительный (единичный) сигнал в том 5 случае, когда уровень аналогового сигнала на входе 74 больше или равен уровню аналогового сигнала на входе 73; этот сигнал с выхода элемента сравнения 79 переключает аналоговый коммутатор 80 данной ячейки 10

" таким образом, чтобы на выход аналогового коммутатора коммутировался сигнал, больший из двух сравниваемых сигналов; при равенстве, хотя это принципиально не меет значения, коммутируется на выход сигнал с 15 входа 74. Кроме того, сигнал с.выхода элемента сравнения 79 открывается (в зависимости от нулевого или единичного значения) либо соответственно элемент И 82 — через элемент НЕ 81, либо элемент 83 И, таким 20 образом, поступающий (в соответствующем случае) сигнал с выхода старшей ступени (no входу 77) проходит через эти элементы и поступает дальше — в младшие ступени, а также — с элемента 83, по выходу 76 —. в 25 элементы ИЛИ 72 соответствующей ступени, В результате работы приведенной пирамидальной схемы, на выходе коммутатора

80 — выходе 78 единственной ячейки послед- 30 ней M-й ступени формируется аналоговый сигнал максимальной среды всех каналов погрешности аппроксимации (заметим, что в ячейке последней. ступени этот сйгнал не используется). По описанной пирамидаль- 35 ной схеме при. подаче на входы 16 сигналов погрешностей, проходит сначала "прямая волна", сигналов. приводящая к выделению на выходе 78 последней ступени максимальной погрешности. Затем, после срабатыва- 40 ния (или несрабатывания) устройства сравнения 79 ячейки последней ступени, в блоке 2 формйруется "обратная волна" сигналов по элементам 82 и 83, После прохождения обратной волны, на выходах 45 элементов ИЛИ 72 сформирован адрес выбранного параметра (обладающего максимальной среди всех параметров погрешноСтью аппроксимации). Рассмотрим процесс формирования адреса кода на кон- 50 кретном примере, Пусть значения сигналов погрешности аппроксимации на входах,16 — 16в равны соответственно: 5, 3, 6, 1, 1, 7, 8и 2 (условных единиц). Очевидно, что на выходе блока 2 55 должен сформироваться код седьмого(в пересчете, приверженном выше (параметра, то есть адрес ("110"), Определим потенциалы (единичные обозначим "1", а нулевые -"0") в узлах коммутатора, При этом для удобства геометрически расположим значения сигналов так же, как и ячейки 71 блока 2 на фиг.

3, После прохождения "прямой волны" значения сигналов на выходах элемента сравнения 79 будут следующими: 0(5), 1(6), 0(6), 1(8), 1(7), 1(8), 0(8) в скобках при значениях сигналов с выходов элементов сравнения даны уровни выходных сигналов соответствующих аналоговых коммутаторов

80), В результате в единственной ячейке последней (в нашем случае-третьей) ступени формирователя 2 сработает элемент И 83 (с учетом того, что в эту единственную ячейку на вход 77 — это характерно только для этой, единственной ячейки последней ступениподан постоянно высокий потенциал). Следовательно, на старшем разрядном выходе. адреса формирователя 2 (непосредственном выходе ячейки последней ступени — "1".

Эта "1" поступает с выхода 76 в "нижнюю" ячейку предыдущей ступени, где также вызывает срабатывание элемента 83 и появление "1" на выходе 76 данной ячейки.

Заметим, что нулевой сигнал, поступающий из ячейки последней ступени по выходу 75 не вызывает срабатывания ни одного элемента — 82 или 83 в соответствующей "верх- . ней" ячейке предыдущей ступени.

Единичный сигнал с выхода 76 "нижней" ячейки второй (в нашем примере) ступени

"включает "нижнюю", связанную с ней ячейку первой ступени, дпя которой сигнал.с ее элемента сравнения -"0", следовательно, на выходе данной ячейки — выходе 76 — сигнал равен "0". Такие же сигналы и в других ячейках первой ступени, так как на них не поступили "включающие сигналы по входам 77 от ячеек старших ступеней. Таким образом, на выходах ступеней, начиная с последней, и заканчивая первой, формируются в нашем примере (на выходах 76) соответственно сигналы

0

0

„,..... 1

0 что вызывает появление на выходах соответствующих элементов ИЛИ 72 совокупности сигналов (начиная со старшей ступени) — "110"), что и соответствует адресу выбранного параметра.

Такое соединение ячеек в формировате- ле 2 и их структура позволяет с максимальной быстротой сравнить значения погрешностей и выбрать параметр (его ад17

1785020

18 рес), для которого погрешность макси- значительно быстрее, чем прототип, Пусть, мальна. Для любых других сочетаний па- например, в системе используются 1024 инраметров данное устройство также формационных каналов. В прототипе для функционирует корректно, Единственное обработки их значений амплитудным дискнеобходимоеусловиекорректностифункци- 5 риминатором требуется 512 тактов работы, онирования блока 2 (оно уже указано выше) В заявляемом же коммутаторе при работе — заземление входов 16 всех блоков 71 пер- формирователя кода адреса(в нем в данном вой ступени, для которых нет параметров в случае — 10 ступеней), в самом худшем слуобслуживаемом объекте, причем параметры чае, предположив, что прохождение каждой с первого по К-й соединяются с последова- 10 ступени как в прямом, так и в обратном тельными — с 1-ro no К" и входами блока 2, а направлениях ("прямой" и ."обратной" волзаземляются входы с более высокими ин- нами) требует того же интервала времени, дексами. что и такт работы прототипа, требуется

Рассмотрим также отдельно функцио- лишь 20 тактов, что значительно меньше, нирование преобразователя 1 погрешности 15 чем у прототипа, Кроме того, за счет возможаппроксимации (фиг, 5), ности выбора ближайшего (по интервалу

Как указывалось ранее, в момент откры- времени) к подаче синхроимпульса момента тия дешифратора адреса 5, сбрасывается времени начала считывания значений посоответствующее значение погрешности грешности аппроксимации в формировааппроксимации. выбранного для передачи 20 тель кода адреса, в данном коммутаторе канала. Это производится путем подачи по- принципиально значительно снижается веложительного управляющего импульса на роятность передачи значения кайала, для вход управления 17 данного блока 1, в ре- которого к моменту передачи погрешность зультате, значение параметра записывается не максимальна, В то же время, в известном в элементе выборки и хранения 85, и, есте- 25 решении, из-за длительности процесса оп- ственно, с выхода дифференциального уаи- ределения кода адреса, это вероятность молителя в этот момент времени формируется жет быть значительной, .и растет от нулевая разность, В элементе выборки и увеличения количества каналов. хранения 86 в то же время хранится зафик- Ускорение определения кода адреса сированное для осуществления формирова- 30 влечет собой снятие ограничений на скоротелем 2 процесса выбора значение сть передачи данных rto каналу связи, т.к, мгновенной погрешности аппроксимации . тем больше процесс определения кода ад-. данного канала, Целесообразно осуществ- . реса (он может быть сравним, или даже лять такую фиксацию как можно ближе (по больше, чем процесс передачи некоторого времени) к моменту поступления соответст- 35 параметра), тем меньше быстродействие вующего синхроимпульса с блока 12, одна- прототипа. В данном коммутаторе, как укако. с учетом того требования, чтобы обе — эано выше, это ограничение существенно

"прямая" и "обратная" волны сигналов в бло- ocràáëÿåòñÿ. ке 2 аосле фиксации значений погрешности " Кроме того, в данном компараторе все в элементах 86 закончилось к моменту.фор- 40 процессы синхронизируются от донного гемирования импульса на запись адреса в ре- нератора, и принципиальна не может возгистр 3, Момент фиксации погрешностей в никнуть фазового рассогласования. элементах 86 определяется задержкой им- Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я пульса на последнем выходе -29 распреде- Адаптивный коммутатор телеизмерилителя 13, эта задержка может составлять 45. тельной системы, содержащий преобразо- значительную часть интервала времени пе- ватели погрешности аппроксимации, редачи значения некоторого параметра формирователь кода адреса, выходы кото(форматированного) в канал связи. : рого соединены с ийформационными входаВрезультатежезаписи(привыдачезна- ми регистра адреса, выходы счетчика чения данного параметра для передачи в 50 соединены с первымй входами переключаканал связи) текущего значения параметра теля, выходы которого соединены с входами в элементе 85, в любой момент времени на дешифратора адреса, выходы которого соевыходе 16дифференциальногоусилителя 84 динены с первыми входами ключей группы формируется погрешность аппроксимации и с входами:первой группы преобразоватезначения данного параметра относительно 55 лей погрешности аппроксимации, вторые последнего переданного его значения по входыключейивходывторойгруппыпреобканалу связи. разователей погрешности аппроксимации

Таким образом, данный коммутатор ра- являются соответствующими информационботает(в плане формирования адреса кана- ными входами коммутатора, аналого-цифла при адаптивном режиме. передачи) ровой преобразователь. счетчик, выхода

20

1785020

Фиг. f первой групйы преобразователей погрешности аппроксимации через сумматор подключен к входу порогового элемента, блок считывания, выход которого является выходом коммутатора, входы первой груйпы со- 5 единены с выходами аналого-цифрового преобразователя, и триггер, о т л и ч-а ющ и.й с я тем, что. с целью повышения быстродействйя и достоверности, в коммутатор введен распределитель импульсов, 10 управляющий вход которого соединен с первым выходом блока считывания, второй выход которого и выход пороговогб элемейта через триггер соединены с первым вхо-. дом счетчика и с объединенными первым 15 входом блока считыванйя и управляющим входом переключателя, управляющий выход счетчика соединен с вторым входом блока считывания, выходы переключателя соединены с входами второй группы блока считывания, выходы регистра адреса соединены с входами второй группы переключателя, выходы второй группы пре6бразователей погрешности аппроксимации соедйнейы с одноименными входами формирователя кода адреса, первый, второй, -третий и четвертый выходы распределителя импульсОв подключены к тактовым входам регйстра адреса, аналого-цифрового преобразователя дешифратора адреса и к объединенным тактовым входам регистра адреса и счетчика.

1785020

1785020

Составитель Н.Лысенко

Техред M.Моргентал

Редактор Н.Коляда

Корректор Н.Бучок

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

Заказ 4367 . Тираж Подписное

ВНИИПИ государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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