Многоканальное усредняющее устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»744609

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено, 1503.78 (?1) 2590347/18-24 с присоединением заявки N2

G 06 F 15/36

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30,06.80. Бнзллетеиь К9 24

Дата опубликования описания 30068О (53) УДК 681. 3 (088. 8) (72) Автор изобретения

Г.М. Хаиндрава (71) Заявитель

Тбилисское научно-производственное объединение Элва (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСРЕДНЯКЦЕЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для сбора, накопления и первичной обработки информации, получаемой в виде аналоговых случайных сигналов, Известно устройство для вычисления средних значений, содержащее аналого-цифровой преобразователь, схему fQ сравнения кодов, реверсивный счетчик,триггер, генератор импульсов, счетчики, цифровой компаратор,элемент задержки, элементы И и ИЛИ, причем со входом аналого-цифрового преобразо3Э вателя через элемент задержки и пер" вый счетчик связан выход генератора импульсов, который одновременно подключен ко входу третьего счетчика, выходы которого подключены к 20 одним входам цифрового нуль-органа, к другим входам которого подключены выходы второго счетчика, со входом которого через элемент И связан выход первого счетчика, который также подсоединен ко входу схемы сравнения кодов. К другим входам сравнения кодов подключены с одной стороны выходы аналого-цифрового преобразователя, а с другой стороны — выходы реверсивного счетчика, со входами которого связаны выходы триггера, которые одновременно связаны через элемент ИЛИ со входом элемента

И (lan.

Недостатком известного устройства является невозможность выполнения одновременного усреднения и количества аналоговых сигналов H установки интервала времени усреднения в широком диапазоне.

Наиболее близко к предлагаемому по технической сущности усредняющее устройство, содержащее генератор импульсов, триггер и канал преобразования и регистрации случайного процесса, состоящий из двухвходового элемента И, делителя частоты и аналогового кбмпаратора, вход которого подключен к выходу формировате. ля пилообразного напряжения 12) .

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон времени усреднения.

Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение функциональнйх воэможностей устройства за счет расширения диапазона времени усреднения.

744609

Укаэанная цель достигается тем, что в многоканальное усредняющее устройство введены два триггера, задатчик времени усреднения, блок сравнения, блок деления опорной частоты„ переключатель, линия задержки, нуль-орган, дополнительный элемент Н и n — 1 каналов, причем в каждый канал введены счетчик, ре гистр, цифровой компаратор, трехнходоной элемент И, делитель частоты на дна, при этом первый выход генератора импульсон подключен к первому входу формирователя пилообразного напряжения, второй.вход которого объединен с первым входом дополнительного элемента И и соединен с единичныч выходом первого триггера, единичный вход которого является управляющим входом устройства, выход формирователя пилообразного напряжения подключен ко входу нуль-органа, выход которого соединен со счетно входом второго триг.гера, единичный выход которого подключен к первым нходам трехнходовых элементон И, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих днухнходоных элементов И, вторые входы которых обьединены и подключены ко второму ныходу генератора импульсон, выход двухнходового элемента И в каждом из каналов через делитель частоты на два соединен со счетным входом делителя частоты, выход которого подключен к первому входу соответствующего цифрового компаратора, вторые входы которых объединены с перньм входом блока сравнения и соединены с выходом задатчика времени усреднения, выходы цифровых компараторон подключены к первым нходам установки в ноль делителей частоты и к счетным входам соответствующих счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих регистров, упранляющие входы которых объединены со нходом линии задержки и подключены к единичному выходу третьего триггера, нулевой выход которого соединен со вторыми входами трехнходовых элементов И и со вторым входом дополнительного элемента И, выход дополнительного элемента И подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен со счетным входом блока деления опорной частоты, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого соединен с единичным входом третьего триггера, третий вход каждого трехвходового элемента И подключен к выходу соответствующего аналогового компаратора, вторые входы которых являются соответствующими входами устройства, вторые входы установки в ноль делителей частоты объединены со нходами установки в ноль регистров, с первыми входами установки в ноль счетчиков, с первым входом установки в ноль блока деления опорной частоты, с первыми входами установки в ноль первого и третьего триггеров, со входом установки в ноль второго триггера и является входом устанонки в ноль устройства, вторые входы установки в ноль счетчиков объединены и подключены к выходу линии задержки, к перному и второму неподвижным контактам переключателя, первый подвижный контакт которого соединен со вторыми входами устанонки в ноль третьего триггера и

15 блока деления опорной частоты, второй подвижный контакт переключателя подключен ко вторым входам установки в ноль формирователя пилообразного напряжения и первого тригgQ гера, выходы регистров являются соответствующими выходами устройства, а третий выход генератора импульсов соединен со вторым нходом элемента И.

На фиг. 1 изображена функциональная схема многоканального усредняющего устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройстно содержит генератор

1 импульсов, днухвходоные элементы

2„- 2 „И, элемент 3 И, дополнительный элемент 4 И, перный триггер

5, формирователь 6 пилообразного напряжения, нуль-орган 7, аналоговые компараторы 8 — 8„, регистры 9 — 9„, 35 трехвходовые элементы 10„ — 10„ И, второй триггер 11, третий триггер

12, делители 13 — 13„частоты на два, делители 14„ — 14, частоты, цифровые компараторы 15„ †15, задатчик 16 времени усреднения, блок

17 сравнения, блок 18 деления опорной частоты, линию 19 задержки, .счетчики 20 — 20„, переключатель 21.

Устройство работает следующим образом, В исходное состояние, после включения источников питания, подают импульс, под действием которого все триггеры, счетчики, регистры и формирователь 6 пилообразного нап5О ряжения устанавлинаются в нулевое состояние.

После этого с помощью задатчика

16 времени усреднения устанавливают требуемое значение времени усред55 нения 1 р. В результате с выхода задатчика 16 времени усреднения подается соответствующее число одновременно на одни входы всех цифровых компараторов 15 - 15 и

О блока 17 сравнения. Переключатель

21 устанавливается в положение (9 -а ), если требуется многократное усреднение или же в положение (d — д ), если требуется однократное усреднение за время Теор . Запуск

744609

35 где К паям i

60 устройства производится путем подачи импульса на угравляюший вход устройства. Триггер 5 перебрасывается и на его единичном выходе появляется сигнал логической 1, в результате чего одновременно открывается элемент 4 И, так как на его оба входа подаются сигналы логической 1, и запускается формирователь 6 пилообразного напряжения. Через элемент 3 И импульсы опорной частоты выхода генератора 1 импульсбв начинают заполнять счетчики блока 18 делителей опорной частоты. Начинается отсчет заданного интервала времени усреднения vip .

В момент времени t< пересечения пилообразным напряжением U „нулевого уровня на выходе нуль-органа 7 появляется импульс, под действием кЬторого второй триггер 11 перебрасывается в единичное состояние и на его единичном выходе появляется сигнал, соответствующий логической

Ф Ф 1

1, которая подается на вторые входы трехвходовых элемейтов

10„— 10 И, на выходах которых появляются сигналы логической 1, так как в момент времени tq на все три входа трехвходовых элементов 10 — 10П И действуют сигналы логической 1 (фиг. 2).

В результате элементы 2 — 2 И и и открываются и импульсы с выхода генератора 1 импульсов через делители 13 — 13 частоты на два посту пают в счетчики делителей 14 „ — 14„ частоты. Начинается . прямой ход процесса преобразования входных аналоговых сигналов (.-) U — (— ) U„ä в частоту следования импульсов.

Процесс усреднения для 1-го канала протекает следующим образом (для других каналов процессы усреднения протекают аналогично).

В момент времени t при равенстве пилообразного найряжения (+) У „положител ьной полярности со входным напряжением (-) U отрицательной полярности, на выходе аналогового компаратора 8; уровень напряжения скачкообразно падает до уровня сигнала логическоко С . Канальный элемент 10; И закрывается и на его выходе появляется сигнал логического О, под действием которого закрывается элемент 2; И. В результате прекращается подача импульсов с выхода генератора 1 импульсов в счетчики делителей 14; частоты.

На обратном ходе изменения пилообразного напряжения (+) U>„ в момент времени t> при равенстве (+) Бпи.= (-) Б„; на выходе аналогового компаратора 8 скачкообразно увеличивается напряжение (+) U(o)до уровня сигнала логической 1 (фиг, 2, в) . B результате элемент 10; И и следоваF тельно, элемент 2 И открываются и импульсы с выхода генератора 1 импульсов снова начинают поступать в счетчики делителя 14 частоты, а в момент времени t4 пересечения пилообразным напряжением нулевой оси прекращается подача импульсов в блок 14;, так как на выходе нуль-органа 7 вновь появляется импульс и второй триггер

11 возвращается в нулевбе состояние, тем самым закрывая все канальные элементы И и в том числе и трехвходовой элемент 10 И. Этим один цикл преобразования входного аналогового сигнала в частоту импульсов заканчивается. Одновременно и аналогично протекают операции преобразования входного аналогово- . го сигнала для всех каналов за первый цикл. После этого цикл преобразования повторяется.

Как видно из фиг. 2, б, г предложенное устройство за каждый цикл дважды преобразует входной аналоговый сигнал (-) U<, в пачку (соответствующее количество) импульсов, которые с помощью канального делителя 13, частоты на два делятся на два, тем самым за время одного преобразования t p предварительно усредняя входной сигнал (-) т. е. решает уравнение ЛРЯЪВ 1 М БР (1) количество импульсов, полученное при прямом ходе преобразования; оа — количество имгульсов, полученное при обрат- ном ходе преобразования;

И а„ р,, — среднее количество импульсов, полученное эа один цикл преобразбвания.

В процессе заполнения импульсами

W яр ьр., счетчиков. делителя 14; частоты на его выходе образуется число, которое совпадает с числом, установленным с помощью задатчика 16 времени у.среднения. В этом случае на выходе канального цифрового компаратора 15; появляется единичный импульс, который подается на счетный вход канального накапливающего счетчика 20; и записывается в нем, а также подается на установку нуля делителя 14; частоты и сбрасывает его в нулевое состояние. Аналогично происходят операции при каждом очередном совпадении числа накапливаемого в счетчики делителя 14

744б09 формула изобретения частоты с числом, установленным с помощью эадатчика 16 времени усреднения.

Аналогично выполняются также операции при определении требуемого времени усреднения Т„ р, установленно- 5 го с помощью эадатчика 1б времени усреднения. При совпадении числа импульсов, накопленных в счетчики блока 18 делителей опорной частоты, с числом, установленным с помощью 16 эадатчика 16 времени усреднения, на выходе цифрового компаратора 15 образуется единичный импульс, означающий, что заданное время усреднения „сристекло. Под действием данного импульса третий триггер 12 перебрасывается в единичное состояние, при котором на его единичном выходе появляется сигнал логической 1, который непосредственно подается на третьи входы канальных

20 выходных регистров 9л — 9„, и дается разрешение на перепись иэ канальных счетчиков 20„— 20„кодов, соответствующих средним значениям за нремя

Тсср входных аналоговых сигналов 25

"х () "х1 (-) U„„° Далее, импульс на выходе третьего триггера

12, пройдя через линии задержки — 19, подается на канальные .счетчики

20л — 20 и сбрасывает их в нулевые 30 состояния.

Кроме того, единичный импульс на выходе третьего триггера 12, пройдя через линии задержки 19 и переключатель 21, подается на вход установки Зб нуля первого триггера 5 и формирователя б пилообразного напряжения и возвращает их в нулевое состояние.

В результате формирователь б пилообразного напряжения приходит в исход- 40 ное состояние и прекращается выдача пилообразного напряжения. На выходе формирователя б пилообраз ного напряжения устанавливается небольшое постоянное напряжение отрицатедьной полярности (фиг.2, б,,до момента времени td . Этим цикл усреднения заканчивается. Положение подвижных контактов cf — д" соответствует однократному действию устрой-. ства.

Для выполнения операции многоканального усреднения входных сиг() ПХ ) i () Ug) г () Пхи многократно необходимо подвижные контакты переключателя 21 переключит ь в положение а — а . Импульс окончания цикла усреднения эа время Т ср,c единичного выхода триггера 12 проходит через линии 19 задержки, неподвижный (а) и подвижный 60 контакты первого ряда переключате-, ля 21, подается на входы установки в ноль третьего триггера 12 и блока 18,деления опорной частоты и сбрасывает их в нулевое состояние. Я

В результате на нулевом выходе третьего триггера 12 вновь образуется сигнал логической 1 и открываются дополнительный элемент 4 И, канальные элементы 10„ — 10„ И и, соответственно, элемент 3 И и к.Унальные элементы 2 — 2„ H Процесс усреднения за время Ту > начинается сначала, а на канальных выходах устройства за время ноного т

vcp. удерживаются численные коды, соответствующие средним значениям входных аналоговых сигналов (-) U

V х () Ux 3a предыдущее время Т с °

В общем случае число импульсов, накопленных в некотором i-ом ка,нальном накапливающем счетчике 20; эа заданное время усреднения 1„С„ определяется согласно выражению Х Л Л -Л ""Л вЂ” ) ! v ë Wg Ф/к Uvтт, л где W«W б ° ° ° W„° ° ° ", количества импульсов, полученных при отдельных преобразованиях; среднее значение количества импульсов, полученных за один период Т„ср для i-го канала на выходе регистра 9 уср — целое число, определяющее число преобразований, вмещающееся н один период 1 р

Предлагаемое многоканальное усредняющее устройство производит одновременное усреднение по п независимым каналам усреднения в большом диапазоне времени усреднения, что определяет его широкое применение н информационных и информационновычислительных комплексах в качестве периферийных технических средстн для сбора и первичной обработки большого количества технологической информации.

Многоканальное усредняющее устройство, содержащее генератор импульсов, триггер и канал преобразования и регистрации случайного процесса, состоящий из двухвходового элемента И, делителя частоты и аналогового компаратора, вход которого подключен к выходу формирователя пилообразного напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения диапазона времени усреднения, в устройство введены два триггера, задатчик времени усреднения, блок сравнения, блок деления опорной частоты, переключатель, линия задержки, нульорган, дополнительный элемент И и л — 1 каналов, причем в каждый канал введены счетчик, регистр, циф744609

10 ровой компаратор, трехвходовый элемент И, делитель частоты на два, при »ом первый выход генераторов импульсов подключен к первому входу формирователя пилообразного напряжения, второй вход которого объединен с первым входом дополнительного элемента И и соединен с единичным выходом первого триггера, единичный вход которого является управляющим входом устройства, выход формирователя пилообразного напряжения подключен ко входу нульоргана, выход которого соединен со счетным входбм второго триг- . гера, единичный выход которого подключен к первым входам трехвходовых элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих двухвходовых элементов

И, вторые входы которых объединены и подключены ко второму выходу генераторов импульсов, выход двухвходового элемента И в каждом иэ каналов через делитель частоты на два соединен со счетным входом делителя частоты, выход которого подключен к первому входу соответствующего цифрового компаратора, вторые входы которых объединены с первым входом блока сравнения и соединены с выходом задатчик а в ремени усреднения, выходы цифровых компараторов подключены к первым входам установки в ноль делителей частоты и к счетным в ходам соответствующих счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами соответствующих ре гис тров, управляющие входы которых объединены со входом линии задержки и подключены к единичному выходу третьего триггера, нулевой выход которого соединен со вторыми входами трехв ходовых элементов И и со вторым входом дополнительного элемента И, выход дополнительного элемента И подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен со счетным входом блока деления опорной частоты, выход которого подключен ко второму входу блока сравнения, выход которого соеди нен с единичным входом третьего триггера, третий вход каждого трех входового элемента И подключен к выходу с оотв етс тв ующе го аналогов оro компаратора, вторые входы которых являются соответствующими входами устройства, вторые входы установк и в ноль делителей частоты объединены со входами установки в ноль регистров, с первыми входами уст ановк и в ноль счетчиков, с первым входом установки в ноль блока деления опорной частоты, с первыми входами установки в ноль первого и третьего, триггеров, са входом установки в ноль второго три20 ггера и является входом установки в нол ь ус тройс тв а, в т орые в ходы уст ановки в ноль счетчиков объединены и поцключены к выходу линии задержки,. к первому и второму неподвижным

25 контактам переключателя, первый подвижный контакт которого соединен со вторыми входами установки в ноль третьего триггера и блока деления опорной частоты, второй подвижный

gg контакт переключателя подключен ко вторым входам установки в ноль формирователяля пилооб раз ного напряжения и первого триггера, выходы регистров являются соответствующими выходами устройства, третий выход генератора импульсов соединен со вторым входом элемента И.

Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 4854 55, KzI. G 06 F 1 5/36, 1 974

2. Авторское свидетельство СССР

Р 418865, кл. G 06 J 3/00, 1972 (прототип).

744609

1 1

1 ) 1 (((1

) I l t ! t

ji

Заказ 3795/14 Тираж 751 Подписное

ЦНИИЛИ Государственного коМитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Григорян

Редактор Л. Веселовская Техред JI. Теслюк Корректор И. Муск а