Устройство для дифференцирования широтно-импульсных сигналов

 

п11 5269l5

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова. Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 04.02.75 (21) 2102255,124 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.76. Б оллетень № 32

Дата опубликования описания 10.12.76 (51) М, Кл. G 06 G 7 18

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК Г)81.335(088.8) по делам изобретений ч открытий (72) Авторы изобретения

P. В. Гончаров, Ю. С. Расщепляев и В. Ф, Вербов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ ШИРОТНОИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для дифференцирования широтно-импульсных сигналов в дискретных системах автоматического управления, в радиотехнических и информационных системах.

Известно устройство для получения производной широтно-импульсного сигнала (1J, содержащее элементы памяти, элементы совпадения и интеграторы, подключенные выходами к одним из входов попарно соединенных элементов совпадения, вторые входы которых подключены к выходам элементов памяти, а выходы каждой пары элементов совпадения подключены через диоды к выходным шинам устройства.

Известно также дискретное дифференцирующее устройство j2J основанное на определении знака и величины разности числа колеоаний частотно-модулированного сигнала в соответствующие моменты фиксированных периодов времени с помощью электрических сигналов, частота которых превосходит частогу дифференцируемого сигнала.

Однако такие устройства имеют ограниченную область применения, обусловленную тем, что начало выходных сигналов устроиств не является фиксированным во времени, а также тем, что сами устройства не выполняют операции дифференцирования для знакоперемепНЫХ ВХОДНЫХ ИМПУЛЬСОВ.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержа5 щее триггеры управления, генератор тактовых импульсов, блок задержки, вход которого является входом устройства, а выход блока задержки подключен к первому входу блока антисовпадений, второй вход которого соединен

10 с входом устройства. Кроме этого, устройство содержит время-импульсные преобразователи, блок вычитания и преобразователи блок вычитания и преобразователи код — аналог и аналог — код.

15 Ограниченность области применения этого устроиства определяется тем, что оно требует для дифференцирования широтно-импульсных сигналов их предварительного преобразования и расщепления по двум каналам, кроме того, 20 начало каждого выходного сигнала не является фиксированным на интервале периода выходнои последовательности, что является важным для дискретных систем упраВления.

1 ель изооретеши — расширение области

25 применения устройства.

Зто достигается тем, что в предлагаемое устроиство введены реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, дифференцирующии элемент, логические элементы «И» и олок сов30 падений, подключенный входами к соответст526915

60 вующим входам блока антисовпадений, а выходом — к первому входу первого элемента

«И», соединенного вторым входом с первым выходом генератора опорной частоты, а выходом — с выходом второго элемента «И» и вычитающим входом реверсивного счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом третьего элемента «И», причем первые входы второго и третьего элементов «И» подключены к второму выходу генератора опорной частоты, а второй вход второго элемента «И» соединен непосредственно с выходом блока антисовпадений и через дифференцирующий элемент— с входом первого триггера управления, выходы которого соединены соответственно с первыми входами четвертого и пятого элементов

«И», соединенных выходами с выходом устройства и подключенных вторыми входами к выходу второго триггера управления, входы которого соединены соответственно с выходом реверсивного счетчика и выходом генератора тактовых импульсов, причем второй вход третьего элемента «И» подключен к выходу второго триггера управления.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для дифференцирования широтно-импульсных сигналов; на фиг. 2 и 3 — приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства, Вход 1 устройства соединен с входами блока 2 совпадений блока 3 антисовпадений и блока 4 задержки, выход которого подключен к вторым входам блоков совпадений и антисовпадений.

Первый выход генератора 5 опорной частоты связан с первым входом логического элемента «И» 6, второй вход которого подключен к выходу блока 2 совпадения. Выход элемента «И» 6 связан с выходом второго элемента

«И» 7 и с вычитающим входом реверсивного счетчика 8, суммирующий вход которого соединен с выходом третьего элемента «И» 9.

Второй выход генератора 5 опорной частоты подключен к первым входам элементов «И» 7, 9. Выход блока антисовпадений связан с вторым входом элемента «И» 7 и входом дифференцирующего элемента 10.

Вход первого триггера управления 11 связан с выходом дифференцирующего элемента

10, а выходы триггера — соответственно:с первыми входами четвертого и пятого элементов

«И» 12, 13, соединенных выходами с выходом устройства 14 и подключенных вторыми входами к выходу второго триггера управления

15. Первый вход триггера 15 подключен к выходу реверсивного счетчика 8, второй вход — к выходу генератора тактовых импульсов 16.

Второй вход третьего элемента «И» 9 соединен с выходом второго триггера управления 15.

Устройство работает следующим образом.

На вход 1 подаются прямоугольные одно- и разнополярные импульсы x(t) с периодом следования т и длительностью x(t) (—, которые

4 поступают на входы блока совпадений, блока

tj

)з

20 -Э

2г

45 антисовпадений и блока задержки с временем задержки т. В блоке задержки сигнал инвертируется и на выходе формируется сигнал — x(t — т) .

Очевидно, что длительность выходного сигнала x(t) — x(t — т), принимаемая за первую производную, должна быть равна сумме двух отрезков времени: времени существования только одного сигнала x(t) или — x(t — т) и удвоенному времени t> одновременного существования x(t) и — x(t — т) с одинаковыми знаками (фиг. 3). Знак производной соответствует полярности выходного широтно-импульсного сигнала.

Измерение отрезков времени t и tq осуществляется с помощью блока антисовпадений и блока совпадений соответственно. Разностный сигнал несовпадения двух импульсов (фиг. 2) с выхода блока 3 открывает логический элемент «И» 7, на вход которого со второго выхода генератора опорной частоты поступают счетные импульсы с частотой f, в результате чего на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 подаются импульсы, число которых пропорционально 1ь

Сигнал, длительность которого равна времени одновременного существования сигналов

x(t) и — x(t — т) одной полярности, с выхода блока 2 открывает элемент «И» 6, на вход которого поступают счетные импульсы с первого выхода генератора 5 опорной частоты. В результате этого на вычитающий вход реверсивного счетчика 8 подаются импульсы с частотой 2t, число которых пропорционально 2f.

В исходном состоянии реверсивный счетчик

8 переполнен. Поступающие через элементы

«И» б, 7 импульсы сбрасывают последовательно со счетчика и импульсов, которые при постоянной частоте их следования соответствуют интервалу времени 4+24.

В очередной полупериод т с выхода генератора 16 тактовых импульсов подается импульс на триггер 15, который опрокидывает и открывает элемент «И» 9, в результате чего на суммирующий вход реверсивного счетчика 8 поступают импульсы с частотой ) с второго выхода генератора 5 опорной частоты. Одновременно выходное напряжение триггера 15 подается на выход устройства 14 через элементы «И» 12 или 13, которые вместе с триггером 11 и дифференцирующим элементом 10 предназначены для формирования знака производной (выходного сигнала).

Знак производной соответствует полярности выходного сигнала блока антисовпадения или полярности производной от заднего фронта этого сигнала. Перед приходом очередного тактового импульса состояние первого триггера 11 управления определяется полярностью импульса производной от заднего фронта, т. е. знаком производной, формируемой на выходе устройства в целом. Управляющий триггер 11 осуществляет управление элементами «И» 12 и 13 таким образом, что после прихода тактового импульса и срабатывания второго триг5269I5

;ьиг 1 гера 15 управления на выходе устройства 14 формируется сигнал производной нужной полярности.

Через время / +2(, счетчик переполняется, импульс переполнения перебрасывает триггер 15, в результате чего закрывается элемент

«И» 9 и прекращается выходной импульс, длительность которого, таким образом, составляет

t +2t, т. е. пропорциональна первой производной входного сигнала с широтно-импульсной модуляцией.

Достоинствами устройства является высокая точность дифференцирования благодаря применению генератора опорных импульсов высокой частоты, возможность осуществлять дифференцирование знакопеременных широтномодулированных сигналов и жесткая фиксация во времени начала каждого выходного импульса.

Формула изобретения

Устройство для дифференцирования широтно-импульсных сигналов, содержащее триггеры управления, генератор тактовых импульсов, блок задержки, вход которого является входом устройства, а выход блока задержки подключен к первому входу блока антисовпадений, второй вход которого соединен с входом устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно дополнительно содержит реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, дифференцирующий элемент, логические элементы «И» и блок совпадений, подключенный входами к соответствующим входам блока антисовпадений, а выходом — к первому входу первого элемента «И», соединенного вторым входом с первым выходом генератора опорной частоты, а выходом — с выходом второго элемента «И» и вычитающим входом реверсивного счетчика, соединенного суммирующим входом с выходом третьего элемента «И». Первые входы второго и третьего элементов «И» подключены к второму выходу генератора опорной частоты, а второй вход второго элемента

«И» соединен непосредственно с выходом бло15 ка антисовпадений и через дифференцирующий элемент — с входом первого триггера управления, выходы которого соединены соответственно с первыми входами четвертого и пятого элементов «И», соединенных выходами

20 с выходом устройства и подключенных вторыми входами к выходу второго триггера управления, входы которого соединены соответственно с выходом реверсивного счетчика и выходом генератора тактовых импульсов, причем

25 гторой вход третьего элемента «И» подключен к выходу второго триггера управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1. Авт. св. ¹ 222749, G 06G 7/18, 05.06.67. зо 2. Авт. св. ¹ 360670, G 06G 7/18, 02.07.70.

3. Авт. св. № 294148, G 06G 7/18, 04.01.70 (прототип) .

526915

32 ( я о

-- Ф л

1 ! е1::Л (1

Ууь 2 ! !

/арык, ! — — 1 иди - — 1

f (Ш Ш./ !- - -Ш-Ш Ш- .-I ! !

>f ! ишщщи ш шинпшшшишишш и

1 ! »»å ф ! ! ии

t ! ! ! ! !

1| ш Уь х

Фиг.2

-х(-c) 3,!

L т() — x(t-c)p!

I и2 фиг.3

Составитель С. Казинов

Техред 3. Тараненко

Редактор T. Рыбалова

Корректор T. Добровольская

Заказ 2314/11 Изд. № 165P Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пп. Сапунова, 2