Устройство для квантования непрерывного сигнала по уровню

(я)5 60667 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР М 335699, кл. 6 06 6 7/25, 1970.Авторское свидетельство СССР 1 Ф 1051549, кл. 6 06 6 7/26, 1981,Авторское свидетельство СССР ЬВ 351222,кл. 6 06 6 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 А 1 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 по 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. Устроиство содержит интегратор 1, масштабирующий усилитель 2, компаратор Э, вход 4 устройства, ключ 5, запоминающий элемент 6 и выход 7 устройства.Интегратор 1 выполнен на операционном усилителе 8, переключателе 9, масштабирующем резисторе 10, интегрирующем конденсаторе 11, согласующем 12 и шунтирующем 13 резисторах и форсирующем кон. денсаторе 14.Устройство для квантования непрерывного сигнала по уровню работает следующим образом.ВходноЙ синал с входа 4 устройства для квантования нег 1 рерывного сигнала по уровню поступает одноеременно на Входы масштаби рующего усилителя 2. кл окоча 5 и через масштабирую.ций резистор 10 на первый сигнальный вход переключателя 9 интегратора 1.В нормальном рабочем положении при отсутствии управляющего сигнала на вы 1(оде компаратора 3 первый вход переклкчателя 9 скоммутирован на его выход, а сигнальный вход ключа 5 отключен от его выхода. Следовательно, с выхода масшта. бирующего резистора 10 через переключатель 9 входной сигнал поступает на вход операционного усилителя 8, который работает в режиме интегрирования, так как В нормальном рея(име при отсутствии угравляющего сигнала на входе разрешения на- чальнОЙ установки инт 8 Гратора 1,) В ц 8 пи ОбратноЙ свЯзи ОперзционнОГО усилителя 8 между его собственным входом и выходом включен интегрирующий конденсатор 11, а во входной цепи - масштабирующий резистор 10, С выхода операционного усилител 8, являющегося выходсм интегратора 1, проинтегрированный входной сигнал поступает одновременно на первые входы компаратора 3 и резистора 12 С Выхода масштабирующего усили геля 2 измененный по амплитуде входной синал поступает на второй вход компаратора 3 и на вход зада. ния напряжения начальной установки интегратора 1. Компаратор 3 осуществляет сравнение текущих значений сигналов, поступающих на егс первый и второй входы, и в момент их равенства вырабатывает управляющий сиГнал в Виде ксроткоГО импулеса, который поступает одновременно на управ. ляющие входы интегратора 1, переключателя 9 и ключа 5, Под воздействием управляющего сигнала выход переклочателя 9 отключается от его первого входа и подключается к его второму входу, который соединен с выводами резисторов 12 и 13 и конденсатора 14, пои этом выход операционного усилителя 8 через частотно-независимую цепь, образованную параллельно соединенными резистором 13 и конденсатором 14, а также резистором 12 и конденсатором 11, соединяегся с выходом и собственным входом операционного усил 1 лтеля 8, На время действия управляющего импульса интегратор 1 за счет описанной выше коммутации переводится из режима интегрирования в ре:ким установки начальных условий, которые в данном случае Определяются мгновенным значением сигнала, действующим на выходе масштабирующеГо усилителя 2, в результате чего 5 10 15 20 25 30 35 40 4 Г 50 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 б, в результате чего на выходе запоминающего элемента б 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 б 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 уровню 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 синала 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 пераказ 2925 Тираж 368 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 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, отл и ч а ю щеес 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 вторымвыводом - 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 усили 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.