Устройство для преобразования пиковых значения сигнала в код

 

. Союз Советскмк

Социалистических

Веспублми

ОПИС -И-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ о 7898()2

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (5Ф)М. Кл.3 (22) Заявлено 05. 07. 78 (23) 2638202/18-21 с лрмсоедммеммем заявки Йо (23) ПрмормтетОпублмковвмо 23.1280 Бюллетень Но 47

G 0 I R 19/04

Государственный комктет

СССР по делам изобретения и открытка (53) УДК 681 ° 325 (088.8) Дата опубликования описания 231230 (72) Авторы изобретения

A. Е. Фельдман и Н ° В. Стариков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ПИКОВЫХ ЗНАЧЕНИИ СИГНАЛА В КОД

Изобретение относится к автомати-.. ческому управлению и предназначено для применения в цифровых измерительных приборах и устройствах ввода информации. 5

Известно устройство для преобразования пиковых значений сигнала в код, содержащее аналого-цифровой преобразователь, аналоговое запоминающее устройство, пороговое устройст- 10 во g1).

Однако устройство имеет низкую помехоустойчивость.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для преобразова- 15 ния пиковых значений сигнала в код, содержащее аналого-цифровой преобразователь, соединенный с выходом аналогового запоминающего устройства. 20

Пороговое устройство соединено с триггером $2).

Однако и это устройство имеет ограниченный частотный диапазон и низкую помехоустойчивость. 25

Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение помехоустойчивости.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для преобразования пиковых значений сигнала в код, содержащее аналого-цифровой преобразователь,аналоговое запоминающее уст" ройство, устройство определения пиковых значений сигнала, элементы

ИЛИ н И-НЕ, триггер, два масштабных усилителя, введены ждущий мультивибратор и блок разряда емкости мультивибратора, причем выход элемента

И-НЕ соединен с управляющим входом аналогового запоминающего устройства, с первым входом ждущего мультивибратора и через блок разряда емкости мультивибратора соединен с вторым входом ждущего мультнвнбратора.

Выход ждущего мультивибратора через формирователь импульсов заднего фронта соединен со вторым входом триггера.

В устройство также введены второе устройство определения пиковых значений сигнала и элемент ИЛИ, причем выходы устройств определения пиковых значений сигнала через элемент

ИЛИ соединены с первым входом элемента И-НЕ.

Кроме того, ждущий мультивибратор выполнен на трех элементах И-НЕ, диоде, резисторе и кснденсаторе, 789802 йричем первый вход первого элемента

И-НЕ соединен с выходом второго элемента И-НЕ, с первым входом третьего элемента И-HE и через последовательно соединенные резистор и диод с первой обкладкой конденсатора, ;вторым входом третьего элемента И-HE. и второй входной шиной ждущего мультИвибратора, вторая обкладка конденсатора соединена с общей шиной устройства, выход третьего элемента

И-НЕ соединен со вторым входом, первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с выходной шиной ждущего мультивибратора и первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первой входной шиной ждущего мультивибратора.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит масштабные усилители 1 и 2, аналоговое запоминающее устройство 3, аналого-цифровой преобразователь 4, устройства 5 и б определения пиковых значений сиг,нала, триггер 7, элемент ИЛИ 8, элемент И-НЕ 9, ждущий мультивибратор

10, блок 11 разряда емкости мультивибратора, формирователь 12 импульсов заднего фронта. Устройство 5 состоит из компаратора 13, диодов 14 и 15, конденсаторов 16 и резисторов

17, 18, 19. Устройство б состоит из компаратора 20, диодов 21 и 22, конденсатора 23 и резисторов 24, 25, 26, ждущий мультивибратор состоит из элементов И-НЕ 27, 28, 29, конденсатора 30, диода 31 и резистора

32, блок 11 состоит из диода 33 и резистора 34.

Формирователь 12 состоит из инвертора 35, элемента И- HE 36, резистора 37, конденсатора 38.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал через масштабный усилитель 1 поступает в аналоговое запоминающей устройство 3 для запоминания его пикового значения, аналог цифровой преобразователь 4 производит преобразование пикового значения сигнала в цифровой код. Запись пиковых значений производится с помощью устройств 5 и б, выходные сигналы которых через элементы ИЛИ 8 и

И-НЕ 9 поступают на управляющий вход аналогового запоминающего устройства 3. Устройство 5 определяет моменты прохождения пиковых значений положительного сигнала, а устройство б моменты прохождения пиковых значений отрицательного входного сигнала.

Устройство 5 для положительного сигнала работает следующим образсм.

Сигнал поступает на одну диагональ мостовой схемы, состоящей из диодов

14 и 15, конденсатора 16 и резисторов 17, 18 и 19, с другой диагонали на входы компаратора 13 снимается сигнал небаланса мостовой схемы. При поступлении на вход устройства 5 положительного импульса конденсатор 16

4ерез диод 14 начинает заряжаться и, заряжается до пикового значения входного сигнала. Во время заряда конденсатора 16 потенциал на движке резистора 17 больше напряжения на конденсаторе 16.Мостовая схема разбалансиро1О вана. Баланс мостовой схемы наступает при равенстве напряжения на конденсаторе 16 и потенциала, снимаемого с движка резистора 17.Это происходит при пиковом значении сигнала.При уменьшении входного сигнала снова наступает разбаланс моста,но уже в другую сторону. Потенциал на движке резистора 17 меньше напряжения на конденсаторе 16. Величина резистора 19 рас20 считана так, что крутизна кривой разряда меньше крутизны задних фронтов импульсов полезного сигнала. Во время прохождения пикового значения сигнала знак сигнала небаланса,в диагонали моста, подключенной к входам компаратора 13, изменяется на противоположный. Компаратор 13 формирует на выходе импульсы с крутыми фронтами, задние фронты их совпадают с пиковыми значениями входного сигнала

Ì (напряжение U g на фиг. 2) . Точное совпадение выставляется движком резистора 17 при регулировке устройства. Определяются все пиковые значения входного сигнала, вызванные

35 как полезной составляющей А, так и составляющей помехи а1, а2, а3

Но это происходит до тех пор, пока входной сигнал не достигнет максимального значения A. После этого промежуточные пиковые значения не фиксируются, так как крутизна кривой разряда U конденсатора 16 выбрана мень.ше крутизны заднего фронта импульса полезного сигнала Ugz. После разряда конденсатора 16 до уровня составля4 ющей помехи (Uy, u 6 на фиг. 2), при новом заряде конденсатора 16 снова начинают фиксироваться все пиковые значения входного сигнала

gg Устройство 6 работает аналогичным образом.

Однако изменение полярности включения диодов 21 и 22 обеспечивает .определение пиковых значений отрицательного сигнала. Выходные импульсы устройств 5 и б объединяются с помощью элемента ИЛИ 8, на выходе которого появляются импульсы, определяющие пиковые значения положительного и отрицательного сигналов.

60 С выхода элемента И-НЕ 9 на вход ждущего мультивибратора 10 поступают отрицательные импульсы Uy, задние фронты cl, с2, с3 которых совпадают с пиковыми значениями входного сиг&5 нала U > а1, а2, а3 .... При поступ789802 ленин очередного импульса Up на выходе элемента И-НЕ 27 устанавливается уровень "1", а конденсатор 30, если на нем есть напряжение, разряжается

1через блок 11 и выход элемента И-НЕ 9.

После окончания этого импульса конденсатор 30 начинает заряжаться через обратное сопротивление диодов 31,33 и зарядится (при отсутствии следующего импульса ) до потенциала срабатывания элемента И-НЕ 28 за время 7м (1 — дли-1О тельность одиночного импульса ждущего мультивибратора 10). Под воздеЯствием элемента И-НЕ 28 на выходе элемента И-НЕ 29 (U„ ) происходит переключение уровня сигнала из "0" в "1".

Если до истечения периодами на выходе элемента И-HE 9 появляется следующий отрицательный импульс, то конденсатор 30 снова разряжается и не происходит переключения уровня сигнала на выходе элемента И-HE 29 (импульсы 2О с1,с2,с3 ...) .Таким обраэом,при периоде следования импульсов Т я 4++ (где q длительность импульса) на выходе мультивибратора 10 после первого импульса будет постоянный уровень лог. "0". Импульсы с выхода ждущего мультивибратора 10 появляются л олько при услови Tgen7< Ф р ирователь 12 формирует узкие импульсы Ою по заднему фронту выходных импульсов U„g ждущего мультивибратора

10, длительностью, определяемой цепью конденсатора 38 и резистора 37.

Эти импульсы, как сигнал "Пуск", поступают на управляющий вход аналогоцифрового преобразователя 4 для запуска его в режим преобразования и на вход триггера 7, который закрывает прохождение импульсов через элемент И-HE 9. Таким образом производится запись в аналоговое эапомина- ф) ющее устройство 3 всех пиковых значений входного сигнала до появления максимального пикового значения А, являющегося пиковым значением полезного сигнала. Импульсом, соответст- 4 вующим этому пиковому значению (0 ) производится запуск аналого-цифрового преобразователя 4 и запрет поступления новых импульсов с усФройств 5 и 6. После окончания преобразования на вход триггера 7 поступает сигнал, который переключает триггер 7, открывая элемент И-НЕ 9 дпя прохождения следующих импульсов с устройств 5 и б. Сигналы "Пуск" и КП поступают в ЦВМ для синхрони- 55 эации передачи цифрового кода. Передача в ЦВМ цифрового кода М производится по внешнему сигналу "Считывание".

Устройство обеспечивает также ав- N томатическую установку порога срабатывания в зависимости от уровня помехи. -Порог срабатывания О„о всегда превышает уровень помехи О„ „на величину 0> (см. фиг. 2). Величина Оу ф5 зависит от величины fq и постоянной времени разряда конденсатора 16 (или

23) которая может регулироваться изменением величин резисторов 19 и

26. Это повышает помехоустойчивость устройства при изменении уровня помех и позволяет не устанавливать специальное пороговое устройство.

Устройство позволяет производить обработку входного сигнала с частотой следования пиковых значений полезного сигнала.

Применение предлагаемого устроЯства. позволяет повысить помехоустойчивость, точность и расширить функциональные возможности устройств ввода цифровых управляющих комплексов и цифровых измерительных приборов.

Формула изобретения

1. Устройство для преобразования пиковых значений сигнала в код, содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с выходом аналогового запоминающего устройства, устройство определения пиковых значений сигнала, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом триггера, . первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а второй вход — с его вторым входом, первый вход аналогового запоминающего устройства соединен через первый масштабный элемент с входом второго масштабного элемента, выходы которого соединены с входами устроЯства для преобразования пиковых значений сигнала в код, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения помехоустойчивости, введены ждущий мультивибратор и блок ,разряда емкости мультивибратора, причем выход элемента И-НЕ соединен с управлякицим входом аналогового запо,минающего устройства, с первым входом ждущего мультивибратора н через блок разряда емкости мультивибратора соединен со вторым входом ждущего мультивибратора.

2. Устройство по и. 1,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что выход жпущего мультивибратора через формирователь импульсов заднего фронта соединен со вторым входом триггера.

3. УстроЯство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены второе устройство определения пиковых значений сигнала и эле- мент ИЛИ, причем выходы устройств определения пиковых значений сигнала через элементы ИЛИ соединены с первым входом элемента И-НЕ.

4. Устройство по пп. 1-3, о т р и ч а ю щ е е с я тем, что жду) 89802 щий мультивибратор выполнен,на трех элементах И-НЕ, диоде, резисторе и конденсаторе, причем первый вход первого элемента И-HE соединен с выходом второго элемента И-НЕ, с первым входом третьего элемента И-HE u через последовательно соединенные резистор и диод с первой обкладкой конденсатора, вторым входом третьего элемента И-НЕ и второй входной шиной ждущего мультивибратора, вторая обкладка конденсатора соединена с общей шиной устройства, выход третьего элемента И-HE соединен со втоВНИИПИ Заказ 9128/75 7

Тираж1019 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 рым входом первого элемента . И-НЕ, выход которого соединен с выходной шиной ждущего мультивибратора и первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первой входной шиной ждущего мультивибратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3974772, кл. G 01 R 19/1б, 197б.

2. Патент Великобритании

Р 1410245, кл. G 01 R 19/04, 1975 (прототип).