Устройство определения временного положения и уровня максимумов сигнала

 

Изобретение относится к области аналого-цифровой техниЛи и предназначено для использования в автоматических приемных устройствах, устройствах анализа импульсных сигналов и устройствах автоматики для определения моментов появления и уровня локальных и основного максимумов сигнала . Цель изобр.етения - повышение точности определения временного положения максимума сигнала при повьппении надежности и уменьшении Габаритов устройства, а также расширение функциональных возможнос ей за счет обеспечения автоматического анализа как периодических с произвольным периодом , так и непериодических последовательностей сигналов и определения временного положения уровня локальных и основного максимумов за время, не превышающее длительность сигналов. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2 и 15 памяти, блок 3 сравнения, блок 4 управления, генератор 5 опорной частоты, формирователь 6 импульсов запрета, триггер 7, элементы ИЛИ 8 и 14, элементы 9 и 10 совпаденияj элемент 11 задержки, счетчик 12 импульсов , управляемый ключ 13, входы 16 - )8 и выходы 19-22, Работа уст ройства поясня гся временными диаграммами , приведенными в описании изобретения . 2 ил. У гето Сэшяв

СО1ОЗ СО8ЕТСНИХ

" СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 К 5/153

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ( т 1 - Х:,

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф Ю

99 (21) 4138391/24-21 (22) 03.09.86 (46) 15.11.88. Бюл. У 42 (72} В.Г.Чумаков, А.В.Белов, В.И.Глазунов и В.С.Гацев (53) 621.375.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 900427, кл. Н 03 К 5/153, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 577661, кл. Н 03 К 5/19, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕИЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ И УРОВНЯ МАКСИМУИОВ

СИГНАЛА (57} Изобретение относится к области аналого-цифровой техники и предназначено для использования в автоматических приемных устройствах, устройствах анализа импульсных сигналов и устройствах автоматики для определения моментов появления и уровня локальных и основного максимумов сигнала. Цель изобретения — повышение точности определения временного положения максимума сигнала при повышении надежности и уменьшении габаритов устройства, а также расширение функциональных возможнос ей эа счет обеспечения автоматического анализа как периодических с произвольным периодом, так и непериодических после-. довательностей сигналов и определения временного положения уровня локальных и основного максимумов за время, не превышающее длительность сигналов. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2 и 15 памяти, блок 3 сравнения, блок 4 управления, генератор 5 опорной частоты, формирователь 6 импульсов запрета, триггер 7, элементы ИЛИ

8 и 14, элементы 9 и 10 совпадения, элемент 11 задержки, счетчик 12 импульсов, управляемый ключ 13, входы

16 — 18 и выходы 19-22: Работа устройства поясняе гся временными диаграммами, приведенными в описании изобретения. 2 ил.

1 143797

Изобретение относится к аналогоцифровой технике и предназначено для использования в автоматических приемных устройствах, устройствах анализа импульсных сигналов и устройствах автоматики для определения моментов появления и уровня локальных и основного максимумов сигнала.

Пелью изобретения является повыше- 1 ние точности определения временного положения максимума сигнала при lIoB6Iшенин надежности и уменьшении габарит >в устройства, ". также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения автоматического анализа как периодических с произвольным периодом,, так и непериодических последовательностей сигналов, и определения временного положения уровней локальных и основного максимумов за время, не превьш ающее длительность сигнала.

На фиг,. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграмыы, иллюстрирующие функционирование устройства.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, первый регистр

2 памяти, блок 3 сравнения, блок 4 управления, генератор 5 опорной частоты, формирователь 6 импульсов запрета, триггер 7, первый элемент ИЛИ

8, первый 9 и второй 10 элементы совпадения, элемент 11 задержки, счет- 35 чик 12 импульсов, управляемый ключ

13, второй элемент ИЛИ 14, второй регистр 15 памяти, входы 16 — 18 и выходы 19 — 22.

Первый вход аналого-цифрового пре" <0 образователя 1 является входом устройства 16, а второй вход соединен с первым выходом блока управления к входу которого подключен генератор опорной частоты 5, а второй выход 45 блока управления 4 соединен с синхронизирующим входом бпока сравнения 3, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу аналого-цифрового преобразователя 1 и 5О выходу регистра памяти 2, первый вход к:оторого соединен с упомянутым выходом аналого-цифрового преобразователя, а первый выход блока сравнения 3 соединен со Вторым входом регистра 55 памяти 2. Первый вход формирователя импупьсов запрета 6 соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 1, его второй вход является вторым входом устройства 17, а выход соединен с первым входом первого элемента совпадения 9 и первым входом тригге ра 7, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадения 10 и вторым входом первого элемента совпадения 9, выход которого является первым выходом устройства 19 и соединен с сигнальным входом ключа

13, входом "Сброс" триггера 7 и через элемент задержки 11 соединен со входом "Сброс" первого регистра памяти 2, первый выход блока сравнения 3 соединен с первым упоавляюшим входом ключа 13 и входом "Сброс" счетчика 12, второй выход блока сравнения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 8, а третий выход блока сравнения 3 соединен с третьим входом первого элемента совпадения 9 и вторым входом первого элемента ИЛИ 8, выход которого соединен со вторым входом второго элемента совпадения 10, выход второго элемента совпадения 10 соединен со счетным входом счетчика. 12, установочный вход которого является третьим входом устройства

18, первый выход счетчика соединен со вторым управляющим входом ключа

13 и первым входом второго элемента ИЛИ 14, а второй выход счетчика— с первым входом второго регистра памяти 15, второи вход которого соединен. с выходом первого регистра па-. мяти 2, выход ключа 13 соединен со, вторым входом второго элемента ИЛЙ

14, выход которого является вторым выходом устройства 20 и соединен с управляющим входом второго регистра памяти 15, первый и второй выходы которого являются третьим и четвертым выходами устройства 21 и 22.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал (фиг. 2а) подается на первый вход аналого-цифрового преобразователя (АЫП) 1, который через интервалы времени, задаваемые генератором 5 опорной частоты, по каждому тактовому импульсу (фиг.2в), поступающему на его второй вход от блока 4 управления, обеспечивает преобразование текущего значения уровня сигнала в пропорциональный этому значению двоичный L-разрядный код А „,. На фиг. 2а пунктирной линией условно показан результат аналого3 143797 цифрового преобразования сигнала. Такты работы устройства условно обозначены на фиг. 2в цифрами от 1 до 30.

Полученный код Ах с выхода АЦП 1

5 поступает одновременно на первый вход формирователя 6 импульсов запрета, первый вход регистра 2 и на первый вход блока 3 сравнения кодов. На второй вход блока 3 сравнения поступает

L-разрядный код А с выхода регистра

2, а на его вход синхронизации — импульсы синхронизации (фиг.2г) со второго выхода блока 4 управления.

Импульсы синхронизации задержаны относительно тактовых на время достаточное для завершения преобразования сигнала в АЦП 1. Блок 3 сравнения по импульсам синхронизации осуществляет сравнение кодов А „ и А, поступающих íà его первый и второй входы соответственно, и в зависимости от соотношения значений кодов формирует импульс на одном иэ своих выходов, при этом, 25 если А„ А, (1) то импульс формируется на первом выходе блока 3 сравнения, 4сли А„=А (2) то импульс формируется на втором выхо-3р де блока 3 сравнения, если А„<Л, (3) то импульс формируется на третьем выходе блока 3 сравнения (фиг.2,д, е,ж).

Перезапись кода А„ с выхода АЦП 1 в регистр 2 осуществляется импульсами с первого выхода блока 3 сравнения, поступающими на второй вход регистра 2, что обеспечивает обновление значения кода в регистре 2 только при нарастании уровня входного сигнала.

Следовательно, в регистре 2 в каждый текущий момент хранится код максимального значения сигнала, достигну45 того им от начала сигнала до текущего момента. Однозначность состояний на выходах блока 3 сравнения обеспечивается тем, что перезапись кода в регистр 2 осуществляется задним фронтом сигнала, поступающего на его вто50 рой вход, т.е. после окончания синхроимпульса.

Импульсы с первого выхода блока 3 сравнения также поступают на первый управляющий вход ключа 13, открывая

его, и на вход "Сброс" счетчика 12, устанавливая его в нулевое состояние.

4

Порог срабатывания формирователя 6 импульсов запрета устанавливается внешним кодом, подаваемым на вход 17 устройства. Формирователь 6 формирует на своем выходе импульсы запрета (фиг. 2б), если значение кода А„, поступающего на его первый вход от

АЦ11 1, превышает значение кода порога срабатывания, поэтому длительность импульсов запрета (2-16 и 24-28 такты на фиг. 2б) соответствует длительности сигналов, отсчитанной на уровне, соответствующем уровню порога срабатывания формирователя 6.

Выбор значения кода порога срабатывания определяется характером решаемой задачу в каждом конкретном случае. Оно может быть выбрано, например, таким, чтобы значения кодов> сформированные АЦП 1 по шумовым выбросам при отсутствии сигнала, не превышали значения кода йорога срабатывания формирователя 6.

Импульс запрета с выхода формирователя 6 поступает на первый вход триггера 7, устанавливая его в единичное состояние, а также на первый вход элемента 9 совпадения, запрещая прохождение на его выход сигналов, поступающих на остальные входы.

"Единичный" импульс с выхода триггера 7 поступает одновременно на второй вход элемента 9 совпадения и первый вход элемента 1О совпадения, разрешая прохождение импульсов, поступающих на его второй вход.

Импульсы со второго и третьего выходов блока 3 сравнения, формируемые им после достю сения сигналом максимума при выполнении условия (2) или (3) соответственно, через элемент

ИЛИ 8 и элемент 10 совпадения поступают на счетный вход счетчика 12 (фиг.2з). После поступления на счетный вход счетчика 12 некоторого числа импульсов происходит останов счетчика 12 и Q-й импульс, поступающий на счетный вход, транслируется на первый выход счетчика 12 (фиг.2и).

Импульс с первого выхода счетчика 12, являющийся признаком наличия максимума сигнала ПИ„ „„ после прохожденйя им элемента, ЛП 14 поступает на выход 20 устройства (фиг. 2м). Одновременно на втором выходе счетчика

12 формируется и хранится до сброса счетчика двоичный код T „„ времени задержки признака максимума относи l437979

5 тельна фактического момента наступления максимума сигнала. В общем случае величина времени задержки

Т „ определяется выражением пя

Y .n» = 1 Тс»+" г» где и — число импульсов, поступив. гггих на счетный вход счетчика 12;

Т,. — период импульсов синхраниCi зации

t. „„. — время задержки импульсов синхронизации.

Эначение Ц, задаваемое на счетчик 12 внешним кодом, поступающим на вход 18 устройства, определяет наименьший период следования локальных максимумов сигнала, требуемый для различения устройством. При рассмотрении временных диаграмм, приведенных на фиг. 2, для однозначности рассмотренного примера принято значение Я=-3.

С первого выхода счетчика 12 импульс поступает также на второй управляющий вход ключа 13 и закрывает ега (фиг.2л). Этот же импульс с выхо да элемента ИЛИ l4 пасТупает на управлягощий вход второго регистра 15 и обеспечивает по спаду импульса запись. храпение и выдачу на выходы 21 и 22 кода времени задержки признака максим чма и кода уровня максимума сигнала„ поступаюших на информационные входы регистра 15 со второго выхода счетчгпса 12 и выхода первого ре35 гистра 2 соответственно.

При дальнейшем нарастании уровня входного сигнала и при выполненчи условия 1 (см. 8-й такт фиг.2) на пер4Q вои выходе блока 3 сравнения формируется импульс. который обеспечивает запись нового значения кода А, в регистр 2. вновь открывает ключ 13 и устанавливает счетчик 12 в нулевое состояние при этом цикл работы устроиства повторяется до следующего максимума сигнала.

Таким образом, на выходах 20 — 22

5G устройства за время длительности сигнала формируется информация о наличии локальных максимумов (признак максймуыа ПИ „ „ на выходе 20), о времени задеожки признака максимума.

55 относительно фактического момента наступления максимума (код Т „„ на выходе 21) и об уровне данного максимума сигнала (кад А„„„„о на выходе 22).

После достижения сигналам максимума на спадах сигнала (3-5, 13-16 о такты на фиг.2) импульсы, формируемые на третьем выходе блока 3 сравнения, поступают также на третий вход эле" мента 9 совпадения, который открывается только после окончания импульса запрета, поступающего на его первый вход. При этом на выход элемента 9 совпадения пройдет первый импульс. сформированный на третьем выходе блока 3 сравнения после окончания импульса- запрета, т.е, после окончания сигнала (17-й такт на фиг.2). Прошедший через элемент 9 совпадения импульс с его выхода поступает одновременно на выход 19 устройства, выдавая информацию об окончании сигнала, на сигнальный вход ключа 13, на вход "Сброс" триггера 7, устанавливая его по спаду импульса в нулевое состояние и запрещая тем самым дальнейшее прохождение импульсон через элементы 9 и 10 совпадения. Этот же импульс, задержанный элементом 11 задержки на время, необходимое для записи кода уровня максимума сигнала из регистра 2 в регистр 15, поступает на вход "Сброс" регистра 2, устанавливая его в нуле" вое состояние. Появление импульса

"Конец сигнала" на выходе 19 устройства свидетельствует о том, что анализ данного сигнала завершен и полученная с выходов 20 — 22 информация о времени прихода и уровне максимума сигнала соответствует его основному максимуму, Ключ 13 (фиг, 2л) открывается импульсами с первого выхода блока 3 сравнения и закрывается импульсом с первого выхода счетчика 12, формируемым последним при поступлении

g-го импульса на его счетный вход.

Для сигналов с длительным спадом (фиг.2, такты 4-б, 13-"i7), .при анализе которых обесгечивается формирование импульса на первом выходе счетчика 12, ключ 13 в формировании вы-. ходных сигналов участия не принимает.

Однако для некоторых сигналов, например короткоимпульсньи, длительностью соизмеримой с периодом тактовых импульсов, а также импульсов с монотонно нарастаюшугм фронтам и коротким («-Т „ ) спадам (24-28 такты на фиг. 2а), введение ключа 13 с указанными связями в схему устройства

14379

Формула изобретения

Устройство определения временного положения и уровня максимумов сигнала, состоящее из аналого-цифрового преобразователя, первый вход которо55 го является входом устройства, а второй вход соединен с первым выходом блока управления, к входу которого подключен генератор опорной частоты, необходимо, так как он позволяет сформировать всю необходимую выходную информацию на выходах 20 — 22, в том числе и для этих сигналов °

При анализе устройством таких сигна5 лов число импульсов, поступивших на счетный вход счетчика 12, оказывается меньшим числа (фиг. 2з, такты

28-29), поэтому импульс на первом выходе счетчика 12 не формируется и ключ 13 остается открытым. Это дает возможность импульсу, сформированному на третьем выходе блока 3 сравнения после окончания сигнала (29 такт на фиг. 2з), после прохождения через элемент 9 совпадения пройти также через открытый ключ 13, элемент ИЛИ 14 на выход 20 устройства и в соответствии с описанным порядком работы обеспечить формирование и выдачу выходной информации на выходы 21 и 22.

Таким образом, при поступлении на вход 16 устройства сигналов, в ре- Z5 зультате анализа которых не происходит формирование импульса на первом выходе счетчика 12, на выходах 19

22 устройства все выходные импуЛьсы .и коды будут также сформированы, 3Q причем значение кода задержки признака максимума, получаемого на выходе 21, определяется числом импульсов, пришедших на счетный вход счетчика

12, т.е. соответствует фактическому

35 времени задержки признака максимума относительно момента наступления максимума сигнала.

Установка устройства в исхоцное состояние обеспечивается импульсом с выхода элемента 9 совпадения, который сбрасывает триггер 7 в нулевое состояние и после прохожцения элемента 11 задержки устанавливает регистр 2 также в нулевое состояние, после чего устройство оказывается подготовленным для анализа следующего сигнала.

79 8 а второй выход блока управления соединен с синхронизирующим входом блока сравнения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу аналого- цифрового преобразователя и выходу первого регистра памяти, первый вход которого соединен с упомянутым выходом аналого-пифрового преобразователя, а первый выход блока сравнения соединен с вторым входом регистра памяти, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, дополнительно введены формирователь импульсов запрета, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы совпадения, триггер, элемент задержки, счетчик импульсов, управляемый ключ и второй регистр памяти, причем первый вход формирователя импульсов запрета соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, его второй вход является вторым входом устройства, а выход соединен с первым входом первого элемента совпадения и первым входом триггера, выход которого соединен с первым входом- второго элемента совпадения и вторым входом первого элемента совпадения, выход которого является выходом устройства, а также соединен с сигнальным входом управляемого ключа, входом "Сброс" триггера и через элемент задержки— с входом "Сброс" первого регистра памяти, первый выход блока сравнения дополнительно соединен с первым управляющим входом ключа и входом "Сброс" счетчика, второй выход блока сравнения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а третий выход блока сравнения соединен с третьим входом первого элемента совпадения и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента совпадения, а выход последнего соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого является третьим входом устройства, первый выход счетчика соединен с вторым управляющим входом ключа и первым входом второго элемента ИЛИ, а второй выход счетчика соединен с первым входом второго регистра памяти, второй вход которого соединен с выходом первого регистра памяти, выход управляемого ключа соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход

9 1437979 о которого является вторым выходом уст- и второй выходы которого являются ройства и соединен с управляющим вхо- третьим и четвертым выходами устдом второго регистра памяти, первый ройства. дэи.

5, „

Ум46з

У

: A.àê Q

Э

Юмк fee/ и

Яви. Pui н

Мтаююи

/ФФФФФ

8ар. 1У м

Ф Г 2

Составитель Г.Брынский

Редактор Н.Горват Техред Л.Олийнык Корректор Л. Пилипенко

Заказ 5968/55 Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул,, Проектная, 4