Устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

© С А Н И Е è886030

И ЗОВРЕТЕ н ЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТВЛЬСЗВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) 3а 8 е о 19. 03. 80 (21) 289626$/18-24 (Sl jh%. Кл. с присоединением заявки М—

608 С 15/06

3Ъоударстоанный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 621.398i 088. 8) Опубликовано 30.11.81. Бюллетень ¹ 44 fl,àòà опубликования описания 30. 11.31

С.В.Солецкий, В.П.Грибок, Ю.Д.Ивасвнко и А.М.Воловик

L (72) Авторы изобретения

I

1 (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОЙ ВРЕМЕННОЙ

ДИСКРЕТИЗАЦИИ СИГНАЛОВ ти j2 ).

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах со сжатием данных и в случаях когда требуется сокращение избыточной информации.

Известно устройство для адаптивной дискретизации, содержащее последовательно соединенные дифференцирующие, запоминающие, вычитающие и сравнивающие блоки и генератор гипер1О бопииески неменяющегося напрящения $1 1

Недостатки этого устройства - большой разброс погрешности аппроксимации и как следствие, низкий коэффициФ ез ент сжатия информации на некоторых участках измерений.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов,со20 держащее последовательно соединенные ключ, перестраиваемый фильтр нижних частот, блок разности и управляемый генератор импульсов, выход которого

2 подключен к управляемым входам ключа, фильтра нижних частот и элемента задержки, вход и выход которого соединены соответственно с входом устройства и вторым входом блока раэносПрименение неостанавливающе го фильтра эквивалентно применению аппроксимирующего полинома очень высокого порядка, что позволяет существенно увеличить коэффициент сжатия информации. Однако это достоинство устройства относится лишь к сжатию относительно "гладких" входных сигналов, обладающих плавными переходными характеристиками от одной формы или частоты сигналов к другой. Сравнительно резкие переходные процессы, особенно быстрый переход от низких частот к более высоким, не отслеживаются данным устройством, что ведет либо к большим погрешностям, либо к полному пропуску информации, 886030 4 что связано с инерционностью цепи управления генератором.

Цель изобретения - повышение точности устройства при дискретизации переходных процессов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов, содержащее первый ключевой элемент, информационный. вход которого объеди- нен с информационным входом первого элемента задержки и подключен к входной шине, выход первого ключевого элемента соединен с информационным входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с первым входом блока разности, второй вход которого соединен с выходом первого элемента < задержки, управляемый генератор импульсов выход которого соединен с управляющими входами первого ключево-. го элемента, фильтра нижних частот и первого элемента задержки, входную .шину и шину управления, введены дифференцирующий блок, блок управления, второй ключевой элемент и второй элемент задержки, выход первого элемента . задержки соединен через второй элемент задержки с информационным входом второго ключевого элемента и через дифференцирующий блок с первым входом блока управления, второй и третий, входы которого соединены соответственно с выходом блока разности и шиной управления, выход блока управления соединен со входом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен, с управляющим входом второго ключевого элемента, выход которого подключен к выходной шине.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, структурная схема; на фиг.2 - эпюры напряжений.

Устройство содержит ключевой элемент l, фильтр 2 нижних частот (ФНЧ ), блок 3 разности,.первый элемент 4 задержки, дифференцирующий блок 5, управляемый генератор 6 импульсов, блок 7 управления, второй элемент 8 задержки, второй ключевой элемент 9, входную шину 10, выходную шину 11 и шину 12 управления.

Устройство работает следующим образом.

Входной информационный сигнал (фиг.Z) через шину 10 поступает на ключевой элемент 1 и элемент 4 задержки. После дискретизации с частотой импульсов, поступающих с выхода генератора 6 импульсов, сигнал поступает на фильтр 2, который осуществляет операцию восстановления входного сиГнала no его дискретным значениям, т.е. на выходе фильтра 2 напряжения пропорционально модели входного сигнала.

По управляемому входу фильтра 2 производится настройка полосы пропускания фильтра в соответствии с максимальной частотой спектра сигнала в

1О каждый момент времени (зоны Ц, (, Д, эпюры 6,10).

Применение восстанавливающего фильтра 2 эквивалентно применению аппроксимирующего полинома высокого порядка, что позволяет получить высокие коэффициенты сжатия. При этом ширина полосы пропускания фильтра 2 пропорциональна частоте импульсов генератора 6. Частота импульсов определяется величиной погрешности

И блока 5 и заданного сигнала ошибки с шины 12. При отсутствии сигнала с блока 3 и 5 выходной сигнал с блока .7 управления автоматически уменьшается до появления разрешенного. сигнала разности, что ведет к пропорциональному снижению частоты импульсов, дискретизации генератора 6 и уменьшению избыточности в сообщениях. аппроксимации входного сигнала, которая задается через шину 12 в блоке7 управления.

C элемента 4 задержки и фильтра 2 сигналы поступают на блок 3 разности, который формирует на своем выходе сигнал, пропорциональный разности этих сигналов (эпюра 5). Элемент 4 задержки служит для учета задержки, вносимой фильтром 2. Задержка фильтра

2 меняется в зависимости от полосы частот, поэтому время задержки элемента 4 должно изменяться в соответствии с частотой генератора 6.

35 j и

С выхода блока 3 сигналы проходят в блок 7 управления, который состоит из последовательно включенных сумматора, (не показан) сигналов, поступающих с блоков 3 и 5, вины 12 и ячейки памяти (не показана) сигнала управления генератором 6, а также подключенного к ячейке памяти генератора, периодически понижающего уровень сигнала управления, поступающего на генератор

6. Блок 7 вырабатывает суммарный сигнал управления для генератора 6 импульсов, который является функцией сигналов блока 3, дифференцирующего кретизации составит 100 мкс точность регистрации первого периода, т.с, переходного процесса,. не изменится и составит также 0,5- 13.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность регистрации переходных. процессов при одновременном сокращении избыточности дискретных данных.

Формула изобретения

Устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов, содержащее первый ключевой элемент, информа1% ционный вход которого объединен с ин формационным входом первого элемента задержки и подключен к входнОй шине, выход первого ключевого элемента.сое" динен с информационным входом фильтра

20 нижних частот, выход которого соединен с первым входом блока разности, второй вход которого соединен с выхо- дом первого элемента задержки, управляемый генератор импульсоа, выход

И которого соединен с управляющими входами первого ключевого элемента, фильтра нижних частот и первого элемента задеджки, входную шину и шину управ.ления, о т л и .ч а ю щ е е с я тем, 30 что, с целью. повышения точности устройства, в него введены дифференцирующий блок, блок управления, второй ключевой элемент и второй элемент задержки, выход первого элемента заgg: держки соединен через второй элемент задержки с информационным входом второго ключевого элемента и через дифференцирующий блок с первым входом блока управления, второй и третий

4р входы которого соединены соответстаен", но с выходом блока разности и шиной управления, выход блока управления соединен со входом управляемого генератора импульсов, выход которого со" единен с управляющим входом второго ключевого элемента, выход которого подключен к выходной шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 211878, кл. Н 03 К, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

И 579646, кл. G08 С 15/06, 1976 (прототип ).

5 886030 4

Дифференцирующий блок 5 повышает быстродействие блока 3 разности и расширяет его динамический диапазон в области малых сигналов, так как при малых уровнях сигналов с блока 2 и . ф элемента 3 затруднено получение эффективного оазностного сигнала с выхода блока 3. Инфоамационный, сигнал после воеменного сдвига элементами 4 и 8 задеожки еше оаз дискоетизиочется 4 с помошью ключа Ч импульсами. котооые выоабатывает генеоатоо 6 в оезчльтате обоаботки сообшений фильтоом 2 и блоками 3.5 и 7 и поступает на выходнчю шинч 11. Элемент 8 необходим для сдвига информационного сигнала на время, необходимое для обработки сообщений в блоках 3,5 и 7.

В результате при резком изменении сигнала на входе 10 с помощью ключевого элемента 1, фильтра 2 блоков 3, 5 и 7 и элемента 4 задержки изменяется частота дискретизации и, так как входной сигнал задерживается на время их реакции, новый устанавливающийся сигнал дискретизации попадает в требуемую зону (эпюры 4,6д, зонаК и дискретизация входного сигнала производится с заданной точностью.

Например, при установленной точ" ности дискретизации параметроа О, 5+14 частота дискретизации должна составлять 8-10 точек на период. При изменении частоты входного сигнала от 10 до 1000 Гц частота дискретизации как

: .известного, так и предлагаемого устройств соответственно изменится от

100 до 10000 Гц. Задержка ФНЧ при полосе до 10-15 Гц обычно .составляет

300-400 мкс.

Таким образом, в известном устройстве генератор дискретизации изменит свою частоту с 10 до 10000 Гц через

300-400 мкс. Поэтому первый полупериод входного сигнала Х 1000 Гц и длительностью в 500 мкс будет опрошен так же через 300-400 мкс, т.е. максимальное значение первого периода будет зарегистрировано с точностью не выше 25-403.

Так как в предлагаемом устройстве входной сигнал дискретизируется повторно через время задержки 300400 мкс и к этому времени период дис886030

t 1

Фиг. 2.

ВНИИПИ Закаэ 10563/79 Тираж 694 Подлисное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4