Устройство для определения момента наступления экстремума электрического сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 191 (111 4 С О К 19 ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ О НИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ОйСТВО ДЛЯ ОППЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМА АЛА(54) УСТ ТА НАСТУ КОГО СИГН (57) Изо тельной ЕЛЕНИЯ МОМЕН ЭЛЕКТРИЧЕСМ 39 8 пЛес Р иловски .37 (088 вский Л,Н Р СудоваЦНИИ и ретени ехнике осит эме вышения точ росы судоктротехни1977,умб Л. Решающ 1969, с. усилители.(21) 421439 (22) 23.03, (46) 23,10. (72) Л,Н, К (53) 621.31 (56) Карпило строения, Се и связь. - Л с, 51-53,Чесноков - Л.: Энерги ти определения момента наступления экстремума электрического сигналаока 5 дифференц элемента 6, сос переменным ко фициентом усиления, блок 2 определменения коэффициента3 фиксации вычитаемро ок 4 разности. 3 э.п. устроиство кроме блвания и пороговогодержит усилитель 111 зсбредтеггие относится -, измерительной технике, В частности к области определения момента наступления экстремальных значений элект 12 ическаГо сиги яла,Цель изобретения - гговьаген ие точности определения момента наступления экстремума электрического сигняла. 1 ОФуНа чертеже изображена 4 гу.гкггиснапь -ная схема устрсйсФвя.Устройства для.опргдделения 1 омента наступления экстреггума электрического сигнала состоит из усилителя15с переменным коэффициентом усгьггения,блока 2 определения момента изменения коэффициента усиления, блока 3фиксации вычитаемаго уровня, б:тока4 разности, бпока 5 дифференцирова. - 20ния и порогового элемента бВход устройства соединен с первымвходом блока 4 разности, 11 ходсм блока 2 определения момента и:менениякоэфгоициента усиления и пергвым входом блока 3 фиксации вычитаемога уров.ня. Второй вход блока - р;снасти соединен с вьгходом блока 3 фиксации Вычитаемого уровня. Выход блока 4 разности через усилитель 1 с переменным ЗСкоэффициентом усиления соединен свходам блока 5 дифференцирования Выход которого соединен с входом порогового элемента б выход которсгаявляется Выходом устройства Второйвход усилителя 1 с перемег:.Иым коэффИЦИЕНТСМ УСи 1 ЕНИЯ СОЕД 1 ЖЕН С ВЬгХО-дОм олОкя 2 Оп 2 еделения момента изменения коэффициента усилеггия и с вторым входом блока 3 фиксации вычитаемого уровня.Усилитель 1 с переменным коэффициентам усиления содержит операционный усилитель 7 резистор:8-10, аналОГсвьи ключ 11 и паи недссхсцимсстиинвертор 12 полярности В,:сц усьглителя 1 с ггеременным коэффициентомусиления через последог 2 ате,льна соединенные аналоговый кшочи резис тор 10 а также через рез.гстор 8У.3дпсоединен с первым входом сперациснКОГОсилителя / который через 12 ед -зыстор 9 соединен с выходом сперацггонного усилителя 7,. Второй ;ход операционнОГО усилителя 7 соединен с згдм -лей а вьгход через инвертар 12 псГгярио, Т ИО ВЫХсдсМ уСИгггТЕЛяпеременным коэффициентам усиления,Второй (упрявляемыйг) вход аналогос. гс г:2 кга 1 1 являет с я Втс 1)ым ВхОдОм усил;:,тел. 1 с перег,енным козффициен- ТОМ УСИЛЕНИЯ,Блок 2 огределения момента изменени; коэффициент усиления содержит эггем-нт 13 дифференцирования элемегп 4 устанки, элемент 15 сравнения и пороговый элемент 1 б Вход бггока 2 является входам элемента 13 диффс 12 еггцггрсвания выход кстсрсга сое дггнс:.г с первым входом элемента 15сравнения, Второй вход которого соединен с Выходом элемента 11 уставки,. а вьгхад через пороговый элемепт 16 соединен с выходом блаея 2.Блок 3 фиксапии вьгчитаемсго уродн я содержит аналоговый з апсг гин ягощий элемент 17 аналоговые ключи 18 и 19.г пс-оровый элемент 20 и конденсатор 21, причем первьй ьхад блока 3 через последовательно соединенные нормально замкнутый аналоговый ключ 18, аня;гсгавьгй запсггиняющийг элемент 17 и нормально разомкнутый аналоговый клгоч 19 ссспинен с вьгхадом блока 3 Вторые (управляемые) входы аналоговггх ключей 18 и 19 соединены с ВтоОым входом слака 3, Вход п 012 ОГОВОГО элемента 20 сседигген с входом блока 3, я выход через конденсатор 21 - с вторым входом (входом стирания) аналогового запоми-;:ающего элемента 17.2 стройствс р.:ботает следующим об -разомКогда крутизна переднего Фронта входного сигнала больгпе уровня задаваемого элементом 1 г уставки, чта определяется с помощью элемента 13 дифференцирования и элемента 15 срав - непия, сигнал рассогласования с выхода элемента 15 сразнения предвьппает порог срабатывания порогового эле - мента 1 б, обеспечивал на его выходе потенциал низкс:"а уровня - логический "0, Благодаря этому аналоговьп 1 клгоч 11 находится в разомкнутом сс стаянии,В этом случае коэффициент усиления операционного усилитгд;гя 7 определятся Выражениемг. сгК,Ва коэффициент ус.гегия гт;вертсра 12полярности равен ,-)1. Тогда общийкоэффициент уси.гения усигителя 1 раВЕ1432414 35 яли при условии Вю В тот момент, когда крутизна исследуемого сигнала ранна уровню, задаваемому элементом 14 устанки, сигнал рассогласования на выходе элемента 15 сравнения равен нулю, а когда крутизна исследуемого сигнала меньше значения, задаваемого блоков 14 уставки, то сигнал рассогласования на выходе элемента 15 сравнения сменяет 10 полярность на обратную, при которой на выходе порогового элемента 16 присутствует потенциал высокого уроння логическаяТаким образом, при крутизне, ран ной уровню, задаваемому элементом 14 уставкя, я при крутизне, меньшей указанного уровня, сигнал на выходе элемента 15 сравнения обеспечивает нахождение порогового элемента 16 в 20 закрытом состоянии, при котором на его выходе потенциал высокого уровня- логическая "1", Зто обеспечивает замыкание аналогового ключа 11, что ведет к резкому увеличению коэффиця ента усиления операционного усилителя , так как в этом случае коэффициент усиления определяется отношением величин сопротивления резистора 9 и сопротивлений параллельно соединенных 30 резисторон 8 и 10(й) К )ККв+В,В этом случае крутизна сигнала, поступающего на вход блока 5 дифференцирования, резко увеличивается, я момент наступления экстремума определен более точно, так как чувствительность порогового элемента 6 остается той же.Для обеспечения усиления именно той частя исследуемого сигнала, которая примыкает к точке экстремума,с помощью блока 3 фиксации уровня вычя таемого сигнала н момент, когда крутизна исследуемого сигнала становится равной уровню, задаваемому элементом 14 уставкя, на аналоговом запоминающем элементе 1 фиксируется уровень присутствующего в этот момент на входе сигнала. Нормально замкнутьгй аналоговый ключ 18 пря этом размыкается, а нормально разомкнутый аналоговый ключ 19 замыкается. Размыкание и замыкание укаэанных аналоговых ключей происходит по сигналу с выхода блока 2 определения момента изменения коэффициента передачи усиления, поступающего на второйвход блока 3 фиксации вычитаемогоуровня, т.е. на управляемые входыуказанных аналоговых ключей, Зафиксированный уровень с выхода блока 3фиксации вычитаемого уровня поступает на второй вход блока 4 вычитания,на парный вход которого все времяпоступают текущие значения исследуемого сигнала, В результате на выходе блока 4 вычитания появляется разность текущего значения исследуемого сигнала и зафиксированного уровня, т,е, на вход усилителя 1 при увеличении его коэффициента усиления поступает уже только вершина исследуемого сигнала. Таким образом, увеличению крутизны масштабированию 1 подвергается эона, непосредственно примыкающая к экстремуму.В связи с тем, что чувствительность порогового элемента 6 остается той же самой, точность определения момента наступления экстремума значительно увеличивается. При исчезновении сигнала с входа устройства на выходе порогового элемента 20 вместо сигнала низкого уровня, обусловленного присутствием сигнала на входе появляется сигнал высокого уровня. Этот перепад проходит через конденсатор21 на вход аналогового запоминающегоэлемента 1 и переводит его в исходное состояние,Формула изобретения 1, Устройство для определения момента наступления экстремума электрического сигнала, содержащее последовательно соединенные блок дифференцирования и пороговый элемент, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности определения момента наступления экстремума электрического сигнала, в негодополнительно введены усилитель с пе.ременным коэффициентом усиления,блок определения момента изменения коэффициента усиления, блок фиксациивычитаемого уровня и блок разности,причем вход устройства соединен сперВым вхоДОМ блока ра;:.КОсти, э(ог)омблока определения маме 1 та -,1 ецеи 1коэффиц)яектс 1 усиления в пР рвьм ВхО-дОм блока фиксац)яи 1 ычитядм(дгоНЯ С ВЬ)ХОДОМ КОТОРОГО ;.(ЕДВНЕН Вто "рОй ВХОД бЛОКа ОЯЗ; в :Оотч ВЫХО РОГО СОЕДИНРН С ВХОДОМ ,С 11 ИТЕЛЯ (. переменнььм коэф 51)ициенто ", си.пени)1) УПРЯВЛЯЕ)1 Ый ВХОД КОТС )01 С С:.д,ПИ 51 Е 1с вь)ходом блока ОГ)редег 11-И 11 Коме 1 т 1иэмекени 51 1(ОЯ(вф 1 п 1 ента,) си 1",-.1 ияправ пяя(м вхд рм б-о (я (ьт: - . :а ии вычитаемого уровня,. я в,);-,од ,усиди(е ЛЯ Г ПЕ 1)ЕМЕПЫМ КОЗ(Ь",):;(; д;. - , ,-;1 -;.- - д. ЦиООВЯКИЯ, ) а УСТРОЙ(ТВО ПО П, 0 г П И ч я 10 щ е е с я темчт;с)"л 1 телвпеременным коэффициентс 1 усПен(ясодержит операционный у;:ялителв, анаЛО ГОВЫй КЛ)ОЧ ИНВЕРТОР.ЭПЯ" КОСтитри резистора, при".ем поовый вхогус илит Рля с пе т) е мен 1 ь(м.0 э(эфицие 5 то Устрой О ПО П,1 О т Л И -ч а ю щ е е .". я Гем. что блок фиксаусиления через цепочку, "остояп)у)с из ПдвЛУЕЛЬНО В(Л 10 ЧЕ 1 НЬЯ(" .0 ЯО-О т)Р -элеме та соединены : первым входомблока фиксаци 1 вьчитаемого уровня,управляемье в Оды первого и Второгоя 1" ало 1 свых клче и сОедийены мРждусобой и служат уг)вавляе)Б 5(м входомблока фиксаци 1( вычитаемого уровня,В ход пР рБО ГО ян ялО ГОВО ГО клинча сОе -ЗИСтОРЯ И ПоЛЕЦОВЯТЕлт,; 0 001 ддк.;1 Е 1)- НЬЬХ ЯНЯЛО ГОВО ГО КЛ 10 ЧЯ 1 В то;)Ого 0 Р дикен с вхоцом аналогового запомивхоДом инвеРТОРа Г(ол;Рн:.(0-.1:д вьХОГ 1 которого с л (тж и т В ы х 0,.10 и, д. у. 0 а Б л я (Г " мый Вход яня,10 ГОН 0 Го кл 1 ч;.; Олуж 1 т УПРЯВЛЯЕМ=)М ВХОДОМ УС 1 Лдто.го. С ПЕРЕ"менным коэффициентом ус.1 е 1;,3, Ус Гоойство по и, 1 . о и и;.тор ООРдике 1 Р Вхо)ом ст)10 Я 11 ияЯ 5 (ло ГОВО 0 3 9 псмв 01 щего элРМРК: я,1 Е 1 дР д б:)д" "Г КрРКт 00 ( Пожг Редактор О, Го)1 ова 1 Заказ 5419/36 ТИ 1: аж,1,;.1 .Одп;1 скоеВаИ 1 Г)51 1 ОСУДЯ 1) С 1 гда ) ,ф г: .;)ъ те тС 1 дРПО ДЕЛЯМ ИЗ СОРТЕ "11,Р: И С ,"ВЫТИ"1)05 э, ИОсква, и.."."1 Я(Я) 1 зо,., Д Й/ ЦРОИЗЯОДСТВ К 1 ОПо)111.11 ф 1 ЧЕСКО;1)Ц.- ЕУЯ(ГОРОВ УЛ 001 дКТНЯЯ 4 ния соец)ьне 1 с Входом б:10 ка циффере-."эистОРЯ, соец 1 тнен с днв Ог 1УУщиь:. ддходом операционного усили-елякото)1;. - ,5через третий резистор соединен схопом операционного уси) ите.-151. НепВЕРтИОУЩЦИЙ ВХОЯ КОТОРО 0 СО(ДИНЕ;1общим проводом., а вьь(оц сэе "1 Не) ч Я ю щ е е с я "."м что бл Оп) "е: -ления 1 Омента Ямене 11 я коэффициента усиления оде ржит элемент дифференцирования элемент уставки, элемент СРЯВНЕНИЯ И "10)ДОГОВЬгй ЭЛЕМР 11 Т ПРИ%чем вхоп элсментя ди(й(ЬР 1)РнцирОвяния с)г,жит входом всего блока опрсделения момента изменения коэффициента усиления, выход элемента дифферен,г. Пирования соединен с первь(м Входомэлемента (равнения Гторой вход кото рого соединс с вьмодом элеме 1 тя ус тевк 11 вы(од злеентяравнения сое- ДИЦЕН С Гд(ОДОМ ЛОРО. ОНОГО ЭЛЕМЕНТЯ, Выход которого служит выходом блока опрРделе 11 ия 150 мекта изменения 1(оэффи циент я ус 1)глеия,. сии Вычита е мо ГО урОВН я соде р)кит ян а логовый зелопп;я)ощий элемент, два ан ало говых кл)ач я, по ро го.,ый элемент и конденсатор)п )г)ем вход первогоЭ аналогового 1(л)очз и вход 1 ороговоГО 1 я)ощего элемента Выхо 1 которого сое,д)д дПРН С ВХОДО". ВТОРОГО ЯНЯЛОГОВОГО(1)исации Вьв(ит Рамо го уОВ 1 я, а ВЫход порогового элемента через конден