Устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) ПриоритетОпубликовано 150333 Бюллетень Но 10Дата опубликования описания 15,03, 83 РЦМ Кз 6 08 С 15/06 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОЙ ВРЕМЕННОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИИ СИГНАЛОВ Устройство относится к информационно-измерительной технике и.можетбыть испЬльэовано в измерителъныхсистемах с сжатием данных, а такжев случаях, когда требуется сокращение избыточной информации,По основному авт. св, Р 886030известно устройство для адаптивнойвременной дискретизации, сигналов, со"держащее первый ключевой элемент,информационный вхбд которого объединен с информационным входом первогоэлемента задержки и подключен к входной шине, выход первого ключевогоэлемента соединен с информационнымвходом фильтра нижних частот, выходкоторого соединен с первым входомблока разности, второй вход которогосоединен с выходом первого элементазадержки, управляемый генератор импульсов, выход которого соединен суправляющими входами первого ключевого элемента, фильтра нижних частоти первого элемента задержки, а такжедифференцирующий блок, блок управле-.:ния, второй ключевой элемент и второйэлемент задержки, выход первого элемента задержки соединен через второйэлемент задержки с информационнымвходом второго ключевого элемента и через дифференцирующий блок - с первым входом блока управления, второйи третий входы которого соединены5 соответственно с выходом блока разности и шиной управления, выход блока управления соединен со входом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен с управляющим10 входом второго ключевого элемента,выход которого подключен к выходнойшине 11.Это устройство, в котором основным элементом является управляющийфильтр нижних частот ФНЧ), обеспечивает точную дискретизацию измерительных сигналов при изменении частоты в широких пределах и переходныхпроцессов при переходе от одной часТОты к другОЙ,Однако использование такого устройства в многоканальных вариантахприводит к неоправданному росту частоты дискретизации в моменты переключения каналов за счет инерцйонностиФНЧ, что резко снижает Эффективностьработы всего устройства. Переходныепроцессы на выходеФНЧ происходятпри значительных изиерениях постоянных составляющих коммутируемых сигна.лов. В результате за счет измененияр,зностного сигнала в момент переходного процесса частота дискретизации увеличивается независимо от частоты регистрируемого снгнала,В многоканальных вариантах с частым переключением каналов это может 5 привести к такому росту избыточных дискретных сигналов, при котором эффективность использования известного устройства окажется крайне низ:кой, что сужает область его примене ния.Целью изобретения является расширение области применения устройства.Эта цель достигается тем, что вустройство для адаптивной временной дискретизации сигналов введеныкоммутатор, формирователь импульсов, усилитель мощности, блок ключевых элементов и дополнительныевходные шины, информационные входы 20коммутатора подключены к входным шинам, первый выход коммутатора соединен с информационным входом первогоключевого элемента, и через усилительмощностис информационным входом 25блока ключевых элементов, второйвыход коммутатора через формировательсоединен с управляющим входом блокаключевых элементов, выход которогосоединен со вторым управляющим вхо- З 0дом фильтра нижних частот.На фиг. 1 показана структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг, 2 - принципиальная схемы фильтранижних частот и блока ключевых элементов, на фиг. 3 - эпюры напряжения,поясняющие работу устройства.Устройство содержит (фиг. 1) ключевой элемент 1 фильтр 2 нижних час.тот(ФНЧ), блок 3 разности, первый.элемент 4 задержки, дифференцирующий блок 5, управляемый генератор бимпульсов, блок 7 управления, второйэлемент 8 задержки, второй ключевойэлемент 9, коммутатор 10, Формиро-ватель 11,импульсов, усилитель 1245мощности, блок 13 ключевых элементов,входные шины 144 - 14 И, выходнуюшину 15 и шину 16 управления, Фильтрнижних частот ( фиг. 2) содержит детектор 17, инФормационный вход 18, 50управляющий вход 19, выход 20 выходная эпюра 20); кроме того, показаны управляющий вход 21 и информационный вход 22 блока 13.Устройство работает следующимобразом.Информационные сигналы от источ-:ников информации через шины 14114 п поступают на коммутатор 1 О, свыхода которого сигналы фиг. 3,эпира 20) поступает на ключевой эле" фмент 1, элемент 4 задержки и усилитель 12 мощности. После дискретизации с частотой импульсов, поступающих с выходагенератора 6 импульсов,:сигнал поступает на фильтр 2 (вы ход 18), который осуществляет операцию восстановления входного сигналапо его дискретным значениям, т.,е.на выходе 20 фильтра 2 напряжениепропорционально модели входногосигнала, По управляемому входу 19Фильтра 2.с помощью детектора 17(фиг. 2) производится настройка полосы пропускания фильтра в соответствии с максимальной частотой спектрасигнала в каждый момент времени,Применение фильтра 2 эквивалентноприменению аппроксимирующего полинома высокого порядка, что позволяетполучить высокие коэффициентй сжатия.При этоМ ширина полосы пропусканияФильтра 2 пропорциональна частотеимпульсов генератора бЧастота им,пульсов определяется величиной погрешности аппроксимации входного сигнала, которая задается через шину 16,в блоке 7 управления,С элемента 4 задержки и Фильтра2 сигналы поступают на блок 3 разности, который формирует на своемвыходе сигнал, пропорциональный раз.ности этих сигналов. Элемент 4 задержки служит для учета задержки,вносимой филвтром 2. Задержка фильтра 2 меняется в зависимости от полосы частот, поэтому время задержкиэлемента 4 должно изменяться в соответствии с частотой генератора б..С выхода блока 3 сигналы проходят в блок 7 управления, Блок 7управления состоит (на фиг. 1 непоказаны из последовательно включенных сумматоров сигналов, поступающихс блоков 3,5 и шины 16, и ячейки памяти сигнала управления генераторомб, а также подключенного к ячейкипамяти генератора, периодически понижающего уровень сигнала управления,поступающего на генератор б импульсов (который является функцией сиг-.налов блока 3, дифференцирующегоблока 5 и заданного сигнала ошибкис шины 16). При отсутствии сигналас блока 3 и 5 выходной сигнал с блока 7 управления автоматически уменьшается до.появления разрешенногосигнала разности, что ведет к пропорциональному снижению частоты импульсов дискретизации генератора б иуменьшению избыточности в сообщениях,Дифференцирующий блок 5 повышает быстродействие блока 3 разности и расширяет его динамический диапазон в области малых сигналов так как при малых уровнях сигналов с фильтра 2 и элемента 4 затруднено получение эффективного разностного сигнала с выхода блока 3) Информационный сигнал после временного сдвига элементами 4 и 8 задержки еще раз дискретизируется с помощью ключа 9 импульсами, которые вырабатывает генератор б в результате обработки сообщенийфильтром 2 и блоками 3, 5 и 7), и поступает на выходную шину 15. Элемент 8 необходим для сдвига информационного сигнала на время, необходимое для обработки сообщений в блоках 3, 5 и 75В результате при резком изменении сигнала на входе 14 с помощью ключевого элемента 1, фильтра 2 блоков 3, 5 и 7 и элемента 4,задержки изменяется частота дискретизации и так 10 как входной сигнал задерживается на время их реакции, новый устанавливакицийся сигнал дискретизации попадает в требуемуюзону и дискретизация входного сигнала производится с заданной точностью ( фиг, 3).Со второго выхода коммутатора 10 в моменты переключения информационных каналов поступают тактовые импульсы на Формирователь 11, с выхо. да которого сформированные по дли" тельности импульсы поступают на вкод 21 блока 13 ключевых элементов фиг. 1, 2) . В результате усиленный по мощности информационный сигнал через вход 22 и ключи блока 13 быст-ро перезаряжает конденсаторы ФНЧ до необходимого уровня эпюры 20,23) ;и устройство вырабатЫвает сигнал управления на генератор б, который,в свою очередь, Формирует импульсы 30 дискретизации требуемой частотыФиг. 3, эпюра 19) в момент переходного процесса (Фиг. 3, эпюра 24.Введение в устройство дополнительной схемы подавления переходных про цессов ФНЧ сокращает число дискретных выборок до нормы, Таким образом, предлагаемое устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов позволяет производить оптимальную дискретизацию и в многоканальном варианте, что расширяет область его применения.Формула изобретенияустройство для адаптивной временной дискретизации сигналов по авт, св, М 886030, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширенияобласти применения устройства, в него введены коммутатор, Формирователь импульсов, усилитель мощности, блок ключевых элементов и дополнительные входные шины, информационные входы коммутатора подключены к входным шинам, первый выход коммутатора соединен с информационным входом пер. вого ключевого элемента и через усилитель мощности - с информационным входом блока ключевых элементов, второй выход коммутатора через Формй. рователь импульсов соединен с управляющим входом блока ключевых элемен" тов, выход которого соединен с вторым управляющим входом фильтра нижних частот.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 886030, кл, С 08 С 15/Об, 19801005136 Составитель Н, БочароваТехред Т,фанта Корректор Ю, Макаренк мохи едакт Заказ 1906/бВНИ исное Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 иниал 8 ТиражИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Х,16 П комитета СССРи открытийушская наб., д. 4