Устройство для квантования поуровню

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< > ЗИ2ОО

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сьид-ву— (22) Заявлено 15.02.78 (21) 2579444/18-24 (51) М Кл з G 05 В 13/02 с присоединением .заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитат (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (53) УДК 62-50 (088.8) со делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 06.05.81 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КВАНТОВАНИЯ ПО УРОВНЮ

Изобретение относится к автоматике, а именно к системам экстремального регулирования и может быть использовано в качестве входного устройства экстремальных регуляторов, устройств выделения максимум:ов и/пли минимумов сигнала и быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, например, работающих на вход циф ровых коррелометров.

Известно устройство для определения знака приращения сигнала в экстремальнь х системах, содержащее ключ, блок памяти, усилитель и нуль-орган (1). Вследствие того, что время запоминания нового значения запоминаемого напряжения ограничено быстродействием блока памяти, это устройство имеет недостаточные точность и быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является входное устройство для экстремального регулятора, содержащее три ключа, первые входы первого и второго ключей сосдинены с выходом источника сигнала, выход первого ключа соединен с входом блока памяти и с первым входом третьего ключа, выходы первого и второго ключей соединены с входом первого истокового повторителя, блок задания шага поиска, триггер и формирователь импульсов,2).

Это устройство имеет недостаточные точность и быстродействие в связи с тем, что

5 минимальная длительность импульсов, поступающих на управляющие входы первого и второго ключей, ограничивается временем, необходимым для перезаряда запоминающего конденсатора блока памяти до но10 вого значения запоминаемого напряжения.

Целью изобретения является увеличение точности и быстродействие устройства.

Достигается это тем, что в устройство, содержащее три ключа, первые входы первого и второго ключей соединены с выходом источника сигнала, выход первого ключа, соединен с входом блока памяти и с первым входом третьего ключа, выходы пергого и второго ключей соединены с входом

20 пстокового повторителя, блок задания шага поиска, триггер и формирователь импульсов, дополнительно введены второй блок па, яти, второй истоковый повторитель, второй формирователь импульсов, два инвертора, 25 два суммиру.ющих усилителя, два нуль-органа, элемент ИЛИ и два элемента 2И"ИЛИ, причем выходы первого и второго ключей через соответствующие блоки памяти соединены с входами соответствующих истоковых повторителей, выходы кото811200

= Кзб. рых сосдинень1 с вторыми входами соответствующих суммирующих усилителей, перг1ый вход первого суммирующего уси.штеля соединен с выходом второго истокового погторителя, первый вход второго суммирующего усилителя соединен с выходом первого нстокового повторителя, третьи входы суммирующих усилителей соединены с вы :одом блока задания шага поиска, выходы

:":ервого и второго суммирующих усилите. ей через соответствующие нуль-органы соедпнены с входами соответствующих формирователей, выходы которых соединены чсрез элемент ИЛИ с входом триггера, первый и второй выходы которого соединены с вторьгм и входам и соответствующих ключей, первый вход первого элемента 2И-2ИЛИ соединен с выходом первого формирователя импульсов и первым входом второго эле..спта 2È-2ИЛИ, второй вход первого элемента 2И-2ИЛИ соединен с первым выходом триггера и третьим входом второго элемента 2И-2ИЛИ, третий вход первого элемента 2И-2ИЛИ соединен с вторым выходом триггера и вторым входом второго элемента 2И-2ИЛИ, четвертый вход перво,о элемента 2И-2ИЛИ соединен с выходом второго формирователя и четвертым входом второго элемента 2И-2ИЛИ.

На чертежике представлена структурная схема устройства для квантования по уровню, Она содержит первый, второй и третий ключи 1, 2 и 8, блок задания шага поиска

4, первый и второй блоки памяти (запоминающие конденсаторы) 5 и б, первый и второй истоковые повторители 7 и 8, первый и второй инверторы 9 и 10, первый и второй суммирующие усилители 11 и 12, первый и второй нуль-органы,18 и 14; первый и второй формирователи импульсов 15 и 16, элемент ИЛИ 17, Т-триггер 18, первый и второй элементы 2И-2ИЛИ 19 и 20, источник сигнала 21.

Выход источника сигнала 21 соединен с аналоговыми входами ключей 1 и 2, выходы которых соединены с входами блоков памяти соответственно 5 и б и истоковых повторителей соответственно 7 и 8. Аналоговый выход ключа 8 соединен с выходом ключа 2, а вход — с выходом ключа .1. Выходы повторителей 7 и 8 через инверторы соответственно 9 и 10 соединены с вторыми входами суммирующих усилителей соответственно 11 и 12, третьи входы которых соединены с выходом блока задания шага по:1ска 4. Первый вход суммирующего усилителя 11 соединен с выходом повторителя 8, а первый вход суммирующего усилителя 12 соединен с выходом повторителя 7. Выходы суммирующих усилителей 11 и 12 соединены через нуль-органы соответственно 18 и 14 с входами формирователей импульсов соотгетственно 15 и 16, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ 17, выход

З5

65 которого соединен со счетным входом

T-триггера 18, второй (управляющий) вход ключа 1 соединен с первым выходом триггера 18, а управляющий вход ключа 2 — с вторым выходом этого же триггера. Первый вход элемента 2И-2ИЛИ 19 соединен с первым входом элемента 2И-2ИЛИ 20 и выходом формирователя 15, второй вход — с третьим входом элемента 2И-2ИЛИ 20 и выходом формирователя 15, третий вход— с вторым входом элемента 2И-2ИЛИ 20 и вторым выходом триггера 18, четвертый вход — с четвертым входом элемента 2И2ИЛИ 20 и выходом формирователя 16.

Устройство для квантования по уровню работает следующим образом.

В первый момент отпирается ключ 8 от импульса «Началш1ая установка» и на копде11саторах 5 и 6 запоминается напряжение с „равное выходному напряжению источника сигнала в момент окончания этого импульса. При этом напряжения,на первых и вторых входах суммирующих усилителей, производящих алгебраическое суммирование входных напряжений, одинаковы, и на выходах их появляется напряжение, равное где К вЂ” коэффициент усиления суммирующих усилителей по третьему входу; б — шаг квантования, равный выходному напряжению блока 4 задания шага поиска.

При этом один из ключей 1 и 2, предположим ключ 1, оказывается запертым напряжением, действующим с первого выхода триггера 18, а второй — открытым, поскольку на другом выходе триггера 18 в этот же момент времени это напряжение отсутствует. Предположим, выходное напряжение источника сигнала монотонно возрастает. При этом выходное напряжение истокового повторителя 7 и инвертора 9 остается неизменным, поскольку ключ 1 заперт и цепь перезаряда запоминающего конденсатора 5 разомкнута, а напряжение на выходе повторителя 8 и инвертора 10 возрастает по абсолютной величине. При этом напряжение на втором входе суммирующего усилителя 11 остается неизменным, а на первом возрастает. Когда выходное напряжение источника сигнала стачовится равным Uz — — U>+6, выходное напряжение суммирующего усилителя 11 становится равным нулю, и нуль-орган 18 формирует скачок напряжсния, по которому формирователь 15 формирует короткий импульс. На выходе же суммирующего усилителя 12 нулевое напряжение не появляется, поскольку на его втором входе действует проинвертированное возрастающее выходное напряжение повторителя 8, что приводит к увеличе811200

)О

l5 го где

U (t + ) нию по абсолютной величине его выходного напряжения. Импульс с выхода формирователя 15 поступает на входы элементов 2И2ИЛИ 19 и 20 и появляется на выходе элемента 2И-2ИЛИ 19, поскольку лишь на выходе первого элемента И элемента 2И2ИЛИ 19 действует одновременно импульс с выхода формирователя 15 и напряжение

«Хранение» с первого выхода триггера 18.

По окончании импульса на выходе формирователя 15 триггер 18 изменяет свое состояние и на запоминающем конденсаторе б запоминается напряжение U>+6. При дальнейшем возрастании выходного напря жения источника сигнала 21 нулевое напряжение появляется на выходе суммирующего усилителя 12 и на выходе элемента

2И-2ИЛИ 19 вновь появляется короткий импульс, поскольку лишь на входах второго элемента И ее будет совпадение напряжения «Хранение» с второго выхода триггера 18 и импульса с выхода формирователя 1б. Таким образом при монотонном увеличении выходного напряжения источника сигнала на выходе элемента 2И-2ИЛИ

19 появляются импульсы каждый раз при достижении очередного уровня квантования.

При уменьшении выходного напряжения источника сигнала импульсы появляются на выходе элемента 2И-2ИЛИ 20.

Вследствие того, что для запоминания нового значения выходного напряжения источника сигнала достаточно лишь прекратить перезаряд запоминающего конденсатора блока памяти, находящегося в режиме слежения, а не перезарядить запоминаюший конденсатор до нового значения запоминаемого напряжения, повышается быстродействие и точность работы устройства.

При использовании известного устройства на каждом шаге квантователя появляется погрешность б = U„,„(t;) — U.„. (t,+ ), время достижения очередного уровня квантования; длительность перезаряда запоминающего конденсатора (блока памяти); выходное напряжение источника сигнала в момент достижения им очередного уровня квантования; выходное напряжение источника сигнала в момент окончания персзаряда запоминающего конденсатора (блока памяти) .

Поскольку минимальная величина т ограничивается временем перезаряда запомиг5 зо

65 нающего конденсатора, величина 6 у прототипа не может быть уменьшена. При использовании же предложенного устройства это ограничение снимается, так как скорость переключения запоминающих конденсаторов ограничивается лишь частотными характеристиками применяемых в устройстве блоков, которые могут быть выполнены достаточно широкополосными. Таким образом величина погрешности, возникающей на каждом шаге кванования, при использовании предложенного устройства уменьшается в т/Х, раз, где Z — длительность импульсов на выходе формирователей импульсов заявляемого устройства.

Уменьшение времени запоминания напряжения, соответствующего очередному уровню квантования, увеличивает также быстродействие устройства.

Формула изобретения

Устройство для квантования по уровню, содержащее три ключа, первые входы первого и второго ключей соединены с выходом источника сигнала, выход первого ключа соединен с входом первого блока памяти и с первым входом третьего ключа, выходы первого и второго ключей соединены с входом первого истокового повторителя, блок задания шага поиска, тригер, первый формирователь импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности и быстродействия устройства, она содержит второй блок памяти, второй истоковый повторитель, второй формирователь импульсов, два инвертора, два суммирующих усилителя, два нуль-органа, элемент ИЛИ и два элемента 2И-2ИЛИ, причем выходы первого и второго ключей через соответствующие блоки памяти соединены с входами соответствующих истоковых повторителей, выходы которых соединены с входами соответствующих инверторов, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих суммирующих усилителей, первый вход первого суммирующего усилителя соединен с выходом второго истокового повторителя, первый вход второго суммирующего усилителя соединен с выходом первого истокового повторителя, третьи входы суммирующих усилителей соединены с выходом блока задания шага поиска, выходы первого и второго суммпрующих усилителей через соответствующие нуль-органы соединены со входамн соответствующих формирователей, выходы которых соединены через элемент ИЛИ с входом триггера, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих ключей, первый вход первого элемента 2И-2ИЛИ соединен с выходом первого формирователя импульсов и первым входом второго эле811200

//сии

Составитель Л. Лащев

Техред И. Пенчко

Редактор Е. Гончар

Корректор С. Файн

Заказ 420/358 тЛзд. № 290 Тираж 940 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» мента 2И-2ИЛИ, второй вход первого элемента 2И-2ИЛИ соединен с первым выходом триггера m третьим входом второго элемента 2И-2ИЛИ, третий вход первого элемента 2И-2ИЛИ соединен с выходом второго формирователя импульсов и четвертым входом второго элемента 2И-2ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Авторское свидетельство СССР № 434378, кл. G 05 В 13/02, 1974.

5 2. Авторское свидетельство СССР № 413458, кл. G 05 В 13/02, 1974 (прототип) .