Устройство для обнаружения и измерения максимума сигнала

 

Использование: изобретение относится к измерительной и вычислительной технике. Сущность изобретения: устройство для обнаружения и измерения максимума сигнала содержит блок сравнения, генератор пилообразного напряжения, два триггера, генератор импульсов, два делителя частоты, управляемые ключи, логический элемент ИЛИ, переключатель, счетчик. 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обработке информации, поступающей как в аналоговой, так и в дискретной форме.

Известно устройство для обнаружения и измерения максимума сигнала, содержащее два триггера, два управляемых ключа, генератор импульсов, подключенный к первому и второму делителям частоты и через первый управляемый ключ - к счетчику, выход первого делителя частоты подключен к первому входу первого триггера, генератор пилообразного напряжения, вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, а выход - к одному из входов блока сравнения, другой вход которого является входом устройства, выход блока сравнения подключен к первому входу второго триггера и через второй управляемый ключ - к управляющему входу второго делителя частоты, выход второго триггера подключен к входу первого управляемого ключа, шины установки исходного состояния делителей частоты объединены и подключены к клемме пуска, выход первого делителя частоты подключен к второму входу второго триггера, выход второго делителя частоты подключен к второму входу первого триггера, выход которого подключен к входу первого управляемого ключа и через второй управляемый ключ - к шине сброса счетчика. В качестве генератора пилообразного напряжения используется генератор линейно падающего напряжения.

Недостатком устройства является отсутствие возможности обнаружения и измерения минимума сигнала, подаваемого на вход устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для обнаружения и измерения максимума сигнала за счет возможности реализации режима поиска и измерения минимума входного сигнала.

Цель достигается тем, что в устройство для обнаружения и измерения максимума сигнала, содержащее два триггера, управляемые ключи, генератор импульсов, подключенный к первому и второму делителям частоты и через первый управляемый ключ - к счетчику, выход первого делителя частоты подключен к первому входу первого триггера, генератор пилообразного напряжения, вход которого подключен к выходу первого делителя частоты, а выход - к одному из входов блока сравнения, другой вход которого является входом устройства, выход блока сравнения подключен через второй управляемый ключ к управляющему входу второго делителя частоты, выход второго триггера подключен к входу первого управляемого ключа, выход первого делителя частоты подключен к второму входу второго триггера, выход второго делителя частоты подключен к второму входу первого триггера, в качестве генератора пилообразного напряжения используется генератор линейно падающего напряжения, дополнительно введены третий управляемый ключ, схема ИЛИ или переключатель, имеющий два переключающих контакта, причем первый выход первого триггера подключен к первому входу переключателя, второй выход первого триггера подключен к второму входу переключателя, первый выход которого через третий управляемый ключ подключен к первому входу второго триггера и через второй управляемый ключ - к шине сброса счетчика, управляющий вход третьего управляемого ключа подключен к выходу блока сравнения, шина установки исходного состояния первого делителя частоты подключена через схему ИЛИ к второму и третьему выходам переключателя, первый вход установки исходного состояния второго делителя частоты подключен к второму выходу переключателя, второй вход установки исходного состояния второго делителя частоты подключен к третьему выходу переключателя, третий вход которого подключен к клемме пуска.

Благодаря введению двух простейших логических элементов и переключателя, а также новых связей между элементами появляется возможность обнаружения и измерения, наряду с максимумом, и минимума входного сигнала, что расширяет функциональные возможности устройства.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит блок 1 сравнения, генератор 2 пилообразного напряжения, триггеры 3, 4, генератор 5 импульсов, делители 6, 7 частоты, управляемые ключи 8-10, логический элемент ИЛИ 11, переключатель 12, счетчик 13.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на один из входов блока 1 сравнения. Одновременно с поступлением входного сигнала происходит запуск генератора 5 импульсов и установка делителей 6 и 7 частоты, параметры которых идентичны, в исходное состояние. Через делитель 6, временной интервал между двумя срабатываниями которого эквивалентен шкале устройства, производится запуск генератора 2 пилообразного напряжения, амплитуда сигнала которого заведомо больше максимального значения входного сигнала. Сигнал с выхода делителя 6 поступает также на первый вход триггера 3, приводя его в состояние, соответствующее наличию сигнала ("1") на первом выходе триггера 3, и на второй вход триггера 4, приводя его в состояние, соответствующее отсутствию сигнала ("0") на его выходе.

Первый управляемый ключ 8 закрыт сигналом с выхода второго триггера 4, поэтому импульсы с выхода генератора 5 на вход счетчика 13 не проходят.

Если переключатель 12 находится в положении "максимум", то в первом цикле измерения при сравнении входного сигнала с пилообразным напряжением появляется импульс на выходе блока 1 сравнения. Этот импульс через второй управляемый ключ 9, открытый сигналом с первого выхода первого триггера 3, поступает на шину сброса счетчика 13 и управляющий вход второго делителя 7 частоты, приводя их в исходное состояние.

Импульс с выхода блока 1 поступает также через третий управляемый ключ 10, открытый сигналом с первого выхода триггера 3, на первый вход второго триггера 4, перебрасывая его в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 4 поступает на вход первого управляемого ключа 8, открывая его для пропускания импульсов с генератора 5 импульсов на счетчик 13. Импульсы с выхода генератора 5 проходят на счетчик 13.

При срабатывании делителя 6 частоты триггер 4 перебрасывается в нулевое состояние, закрывая управляемый ключ 8. На счетчике 13 просуммировалось количество импульсов, пропорциональное величине входного сигнала.

Если входной сигнал увеличивается, порядок работы устройства в последующих циклах измерения сохраняется. Таким образом, в конце каждого цикла измерения в счетчике 13 содержится цифровой эквивалент величины максимума входного сигнала.

При уменьшении величины входного сигнала делитель 7 частоты срабатывает раньше блока 1 сравнения. Сигнал с выхода делителя 7 частоты поступает на второй вход триггера 3, перебрасывая его в такое состояние, в котором на его первом выходе, подключенном через переключатель 12 к входам управляемых ключей 9 и 10, сигнал отсутствует ("0"). Управляемый ключ 9 закрывается сигналом c первого выхода триггера 3, поэтому срабатывание блока 1 сравнения при сравнении пилообразного напряжения с входным сигналом не приводит к сбросу делителя 7 частоты и записанного в счетчике 13 максимума. Управляемый ключ 10 также закрывается сигналом с выхода триггера 3, поэтому срабатывание блока 1 сравнения не приводит к перебросу триггера 4 в единичное состояние. Нулевой сигнал с выхода триггера 4 закрывает управляемый ключ 8, и импульсы на вход счетчика 13 от генератора 5 импульсов не проходят. Таким образом, в счетчике 13 сохраняется значение записанного ранее максимума. До тех пор, пока величина входного сигнала не превысит величину измеренного ранее максимума, делитель 7 частоты срабатывает в каждом цикле измерения раньше блока 1 сравнения. Срабатывание делителя 7 частоты приводит к перебросу триггера 3 в нулевое состояние. Сигналом с первого выхода триггера 3 закрываются управляемые ключи 9 и 10, что препятствует сбросу записанного в счетчике 13 максимума входного сигнала, установке делителя 7 частоты в исходное состояние и перебросу триггера 4 в единичное состояние. Вследствие отсутствия сигнала "1" на выходе триггера 4 управляемый ключ 8 закрыт и импульсы с выхода генератора 5 на вход счетчика 13 не проходит.

При превышении входным сигналом величины максимума, записанной в счетчике 13, блок 1 сработает раньше делителя 7 частоты. Импульс с выхода блока 1 сравнения через открытый управляемый ключ 9 поступит на управляющий вход делителя 7 частоты, приводя его в исходное состояние, и на шину сброса счетчика 10, подготавливая его к записи нового значения максимума. Этот же импульс перебросит триггер 4 в единичное состояние, так как управляемый ключ 10 открыт сигналом с первого выхода триггера 3. Сигнал с выхода триггера 4 открывает управляемый ключ 8. Импульсы с выхода генератора 5 импульсов через управляемый ключ 8 проходят на счетчик 13, в котором по окончании цикла измерения содержится новое значение максимума.

Если переключатель 12 находится в положении "минимум", при подаче сигнала на клемму "Пуск" производится установка делителей 6 и 7 в исходное состояние, соответствующее срабатыванию делителя 7 при поступлении на его вход первого импульса с выхода генератора 5 непосредственно после срабатывания делителя 6. Такая последовательность срабатывания делителей 6 и 7 (вначале делителя 6, а затем делителя 7) приводит к тому, что в первом цикле измерения после запуска генератора 2 пилообразного напряжения триггер 3 будет находиться в состоянии, соответствующем наличию сигнала на его втором выходе. Этот сигнал подготовит управляемые ключи 9 и 10 к пропусканию сигнала с выхода блока 1 сравнения на выход триггера 4 и шины сброса счетчика 13 и делителя 7.

В первом цикле измерения при сравнении входного сигнала с пилообразным напряжением появляется импульс на выходе блока 1 сравнения. Этот импульс через второй управляемый ключ 9, открытый сигналом с второго выхода первого триггера 3, поступает на шину сброса счетчика 13 и управляющий вход второго делителя 7 частоты, приводя их в исходное состояние.

Импульс с выхода блока 1 поступает также через третий управляемый ключ 10, открытый сигналом с второго выхода первого триггера 3, на первый вход второго триггера 4, перебрасывая его в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 4 поступает на вход первого управляемого ключа 8, открывая его для пропускания импульсов с генератора 5 импульсов на счетчик 13. Импульсы с выхода генератора 5 проходят на счетчик 13.

При срабатывании делителя 6 частоты триггер 4 перебрасывается в нулевое состояние, закрывая управляемый ключ 8. На счетчике 13 просуммировалось количество импульсов, пропорциональное величине входного сигнала. Таким образом в первом цикле измерения независимо от положения переключателя 12 в счетчике суммируется количество импульсов, пропорциональное входному сигналу.

Если входной сигнал уменьшается, порядок работы устройства в последующих циклах измерения сохраняется. Следовательно, в конце каждого цикла измерения в счетчике 13 содержится цифровой эквивалент величины минимума входного сигнала.

При увеличении величины входного сигнала блок 1 сравнения срабатывает раньше делителя 7 частоты. Так как в начале каждого цикла измерения срабатывание делителя 6 приводит к установке триггеров 3 и 4 в такое состояние, при котором на их выходах, соединенных с управляемыми ключами 8-10, сигналы отсутствуют, срабатывание блока 1 сравнения не приводит к перебросу триггера 4 и сбросу счетчика 13 и делителя 7 в исходное состояние. На вход счетчика 13 импульсы с выхода генератора 5 не проходят вследствие того, что управляемый ключ 8 закрыт сигналом "0" с выхода триггера 4. Поэтому во всех последующих циклах измерения в счетчике 13 сохраняется значение записанного ранее минимума входного сигнала.

До тех пор, пока величина входного сигнала не станет менее величины измеренного ранее минимума, блок 1 сравнения срабатывает в каждом цикле измерения ранее делителя 7 частоты. Так как в момент срабатывания блока 1 управляемые ключи 8-10 закрыты сигналами "0" с выходов триггеров 3 и 4, в счетчике 13 сохраняется значение записанного ранее минимума входного сигнала.

При снижении уровня входного сигнала ниже уровня записанного ранее в счетчик 13 минимума в том цикле измерения, в котором это снижение произойдет, делитель 7 частоты срабатывает раньше блока 1 сравнения, перебрасывая триггер 3 в такое состояние, в котором сигнал с его выхода открывает управляемые ключи 9 и 10, подготавливая их к пропусканию сигнала с выхода блока 1 сравнения на вход триггера 4 и шины сброса счетчика 13 и делителя 7. При срабатывании блока 1 сравнения происходит сброс счетчика 13 и делителя 7 в исходное состояние сигналом с выхода блока 1, который проходит через открытый управляемый ключ 9, и установка триггера 4 в единичное состояние сигналом с выхода блока 1, прошедшим через открытый управляемый ключ 10. Сигнал с выхода триггера 4 открывает управляемый ключ 8, и на вход счетчика 13 поступают импульсы с выхода генератора 5. В конце цикла измерения срабатывает делитель 6, сигнал с его выхода поступает на входы триггеров 3 и 4, перебрасывая их в такое состояние, при котором сигналы на их выходах отсутствуют. Закрываются управляемые ключи 8-10, и импульсы с выхода генератора 5 на вход счетчика 13 не поступают. В счетчике 13 суммируется количество импульсов, пропорциональное новому минимальному значению входного сигнала.

На временных диаграммах (фиг.2) изображено состояние выходов блока 1 сравнения, делителей 6 и 7 частоты, триггеров 3 и 4.

Таким образом, предложенное устройство может обнаруживать и измерять наряду с максимальным значением входного сигнала и его минимальное значение, что расширяет функциональные возможности устройства.

Реализация предложенного принципа действия в двухканальном устройстве может решить задачу одновременного поиска максимума и минимума входного сигнала, т.е. определить диапазон его изменения. Однако это нецелесообразно в силу значительного увеличения количества элементов и связей в устройстве.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМУМА СИГНАЛА, содержащее блок сравнения, вход которого соединен с входом устройства, генератор пилообразного напряжения, два триггера, два управляемых ключа, генератор импульсов, выход которого подключен к первым входам двух делителей частоты и через первый управляемый ключ к счетному входу счетчика, выход первого делителя частоты подключен к первому входу первого триггера, второму входу второго триггера и входу генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, первый вход которого соединен с входной клеммой устройства, а выход соединен с первым входом второго управляемого ключа, выход которого соединен с входом сброса счетчика и управляющим входом второго делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения минимума сигнала, в устройство введены третий управляемый ключ, логический элемент ИЛИ и переключатель с двумя переключающими контактами, причем прямой выход первого триггера через первый размыкающий контакт переключателя соединен с вторым входом второго управляемого ключа и первым входом третьего управляемого ключа, первый вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с вторым входом первого управляемого ключа, инверсный выход первого триггера соединен с первым замыкающим контактом переключателя, клемма "Пуск" устройства через второй размыкающий контакт переключателя соединена с первым установочным входом второго делителя частоты и первым входом логического элемента ИЛИ, второй замыкающий контакт переключателя соединен с вторым установочным входом второго делителя частоты и вторым входом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом первого делителя частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2