Устройство для квантования непрерывного сигнала по уровню

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в преобразователях аналоговых сигналов и функциональных звеньях систем автоматического управления. Целью изобретения является расширение области применения за счет квантования по уровню пропорционально скорости изменения входного сигнала при повышении точности квантования. Устройство содержит интегратор 1, масштабирующий усилитель 2, компаратор 3, ключ 5 и запоминающий элемент 6. Интегратор 1 выполнен на операционном усилителе 8, переключателе 9, резисторах 10, 12 и 13, конденсаторах 11 и 14. Поставленная цель достигается за счет организации замкнутого операционного контура, обеспечивающего квантование по уровню пропорционально производной входного сигнала обращенным методом, что позволяет исключить влияние характера изменения входного сигнала и наличия аддитивного шума на точность формирования управляющего сигнала, причем периодический перевод интегратора 1 из режима интегрирования в режим установки начальных условий позволяет исключить влияние дрейфа нуля и накопленных методической и инструментальных ошибок на точность квантования. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 06 G 7/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4655084/24 (22) 24,02.89 (46) 30,08.91. бюл. М 32 (72) В,Г.Чугин, Ю,С.Козленков и E.À.Àíòîнов (53) 681.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 335699, кл. G 06 G 7/25, 1970.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1051549, кл. G 06 G 7/26, 1981, Авторское свидетельство СССР

ЬВ 351222,кл. G 06 G 7/12, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КВАНТОВАНИЯ

НЕПРЕРЫВНОГО СИГНАЛА ПО УРОВНЮ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в преобразователях аналоговых сигналов и функциональных звеньях систем автоматического управления.

Целью изобретения является расширение области применения за счет квантования по уровню пропорционально скорости изменеИзобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при построении преобразователей аналоговых сигналов, а также функциональных звеньев систем автоматического управления.

Цель изобретения — расширение области применения за счет квантования по уровню пропорционально скорости изменения входного сигнала при повышении точности квантования.

На чертеже изображена блок-схема устройства для квантования непрерывного сигнала по уровню.

„„ Ы„„1674174 А1 ния входного сигнала при повышении точности квантования. Устройство содержит интегратор 1, масштабирующий усилитель

2, компаратор 3, ключ 5 и запоминающий элемент 6, Интегратор 1 выполнен на операционном усилителе 8, переключателе 9, резисторах 10, 12 и 13, конденсаторах 11 и 14.

Поставленная цель достигается за счет организации замкнутого операционного контура. обеспечивающего квантование Il0 уровню пропорционально производной входного сигнала обращенным методом, что позволяет исключить влияние характера изменения входного сигнала и наличия аддитивного шума на точность формирования управляюще, о сигнала, причем периодический перевод интегратора 1 из режима интегрирования в режим установки начальных условий позволяет исключить влияние дрейфа пуля и накопленных методической и инструментальных ошибок на точность квантования. 1 ил.

Устройство содержит интегратор 1, масштабирующий усилитель 2, компаратор 3, вход 4 устройства, ключ 5, запоминающий элемент 6 и выход 7 устройства. ф

Интегратор 1 выполнен на операционном усилителе 8, переключателе 9, масштабирующем резисторе 10, интегрирующем конденсаторе 11, согласующем 12 и шунтирующем 13 резисторах и форсирующем конденсаторе 14.

Устройство для квантования непрерывного сигнала по уровню работает следующим образом.

Входной сигнал с входа 4 устройства для квантования нег1рерывного сигнала по уровню поступает одновременно на входы масштаби рующего усилителя 2. кл юча 5 и через масштабирую:.ций резистор 10 на первый сигнальный вход переключателя 9 интегратора 1.

В нормальном рабочем положении при отсутствии управляющего сигнала на В.ыходе компаратора 3 первый вход переклк>чателя 9 скоммутирован на его выход, а сигнальный вход ключе 5 Отключен От его выхода. Следовательно, с выхода масштабирующего резистора 1(I через переключатель 9 входной сигнал поступает на вход операционного усилителя 8, который работает в режиме интегрирования, так как В нормальном рех(име (при отсутствии управляющего сигнала на входе разрешения начальной установки интВГpBTQp8 1) В цепи

Обратной свЯзи ОперационнОГО усилителя 8 между его собственным входом и выходом

Включен интеГрирующий кОнденсатор 11, э во входной цепи — масштабиру ощий резистор 10, С выхода операционного усилител

8, являющегося выходом интегратора 1, проинтегрированный входной сигнал поступает одновременно на первые входы компаратора 3 и резисто р8 1 2.. С Выхода масштабирующего усили геля 2 измененный по амплитуде входнсй синал поступает на второй вход компаратора 3 и на вход задания напряжения начальной установки интегратора 1. Компаратор 3 Осуществляет сравнение текущих зна гений сигналов, поступающих на егс первый и второй входы, и в момент их равенства вырабатывает управляющий сиГнал El Виде I(cpQTKQÃQ импул«са, который поступает одновременно на управляющие входы интегратора 1. перекл,очателя 9 и ключа 5, Под воздействием управляющего сигнала Выход переключатеjí 9 отключается от его первого входа и подключается к его второму входу, который соединен с выводами резисторов 12 и 13 и конденсатора 14, при этом выход операционного усилителя 8 через частотно-независимую цепь, образованную параллельно соединенными резистором 13 и конденсатором 14, а также резистором 12 и конденсатором 11, гоединяет(:я „- выходом и собственным входом операционного усилИт8лЯ 8, На времй действия управляющего импульса интегрд гор 1 за счет Описанной выше коммутации переводится из режима интегрирования в ре:ким установки начальных условий, которые В данном случ= å определяются мгновенным значением сигнала, действу сщим на выходе масштабирующего усилглтеля 2, В результате чего

4О

4Г, 50

5Г интегрирующий конденсатор 11 заряжается до напряжения, пропорционального действующему значению сигнала на выходе усилителя 2, Одновременно под действием управляющего сигнала кратковременно срабатывает ключ 5, соединяя вход устройства 4 с входом запоминающего элемента 6, в результате чего на выходе запоминающеrQ элемента 6 запоминается мгновенное значение входного сигнала, которое поступает на выход 7 устройства, По окончании действия управляющего сигнала устройство переходит в исходное рабочее состояние, при котором вход 4 устройства через масштабирующий резистс р 10 и переключатель 9 соединен с собственным входом операционного усилителя 8, который вновь переведен в режим интегрирования, ключ 5— разомкнут и вход запоминающего элемента

6 отключен от входа 4 устройства. При этом на выходе запоминающего элемента 6 фиксируется и удерживается до выработки очередного управляющего импульса мгновенное значение входного сигнала, зафиксированное при выработке управляющего сигнала.

В дальнейшем циклы работы устройстВа для квантования непрерывного сигнала по уровню повторяются с той лишь разницей, что интегратор 1 при переводе в режим интегрирования начинает свою работу — интегрирование входного сигнала — каждый раз с новых начальных условий, пропорциональных мгновенному значению сигнала на выходе масштабирующего усилителя 2 на момент Выработки на выходе компаратора

3 управляющего сигнала, В процессе работы устройства для квантования непрерывного сигнала по уровни длительность интервалов квантования входного сигнала определяется моментами сравнения текущих значений входного сигнала и его интеграла, что эквивалентно сравнению текущих значений входного сигнала и его первой производной. Такое техническое решение позволяет осуществить квантование входного сигнала по уровню в функции скорости его изменения, т,е. пропорционально его производной, не прибегая к нахождению самой производной

Входного сигнала, т.е. Исключая операцию дифференцирования, точность определения которой в большой степени зависит от характера изменения входного си нала и наличия аддитивных помех, особенно в виде шумового сигнала.

Формула изобретения

1. Устройство для квантования непрерывного сигнала по уровню, содержащее интегратор, выход которого соединен с пер1674174

Составитель С,Казинов

Редактор Л.Веселовская Техред М;Моргентал Корректор M,Äåè÷èê

Заказ 2825 Тираж 368 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вым входом компаратора, подключенного выходом к управляющему входу ключа, соединенного сигнальным входом с входом устройства, а выходом — с входом запоминающего элемента, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения области применения за счет квантования по уровню пропорционально скорости изменения входного сигнала при повышении точности квантования, в устройство введен масштабирующий усилитель, подключенный входом к входу устройства и сигнальному входу интегратора, а выходом — к второму входу компаратора и входу задания напряжения начальной установки интегратора, вход разрешения начальной установки которого соединен с выходом компаратора.

2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что интегратор содержит операционный усилитель, переключатель, интегрирующий и форсирующий конденсаторы, масштабирующий. согласующий и шунтирующийм резисторы, причем масштабирующий. резистор соединен первым выводом с

5 сигнальным входом интегратора, а вторым выводом — с первым сигнальным входом переключателя, подключенного вторым сигнальным входом к первым выводам шунтирующего и согласующего резисторов .10 и первой обкладке форсирующего конденсатора, управляющим входом — к входу разрешения начальной установки интегратора, а выходом — к входу операционного усили15 теля и через интегрирующий конденсатор к Второму выводу согласующего резистора, выходу операционного усилителя и выходу интегратора, причем вторая обкладка форсирующего конденсатора и

20 второй вывод шунтирующего резистора соединены с входом задания напряжения начальной установки интегратора.