Устройство для квантования поуровню

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ ЗИ 2 ОО Союз Советских Социалистических Республик(088.8) со делам изобретен и открытий(45) Дата опубликования описания 06.05.81 ТВО ДЛЯ КВАНТОВАНИЯ ПО УРОВНЮ(54) УСТ иска, триггер исов ,2. мирователь им 25 Изооретение относится к автоматике, а именно к системам экстремального регулирования и может быть использовано в качестве входного устройства экстремальных регуляторов, устройств выделения максимуь:ов и/пли минимумов сигнала и быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, например, работающих на вход циф ровых коррелометров.Известно устройство для определения знака приращения сигнала в экстремальнь.х системах, содержащее ключ, блок памяти, усилитель и нуль-орган 11, Вследствие того, что время запоминания нового значения запоминаемого напряжения ограничено быстродействием блока памяти, это устройство имеет недостаточные точность и быстродействие. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является входное устройство для экстремального регулятора, содержащее три ключа, первые входы первого и второго ключей сосди иены с выходом источника сигнала, выход первого ключа соединен с входом блока памяти и с первым входом третьего ключа, выходы первого и второго ключей соединены с входом первого истокового повторителя, блок задания шага поЭто устроиство имеет недостаточные точность и быстродействие в связи с тем, что минимальная длительность импульсов, поступающих на управляющие входы первого и второго ключей, ограничивается временем, необходимым для перезаряда запоминающего конденсатора блока памяти до нового значения запоминаемого напряжения.Целью изобретения является увеличенис точности и быстродействие устройства.Достигается это тем, что в устройство, содержащее три ключа, первые входы первого и второго ключей соединены с выходом источника сигнала, выход первого ключа, соединен с входом блока памяти и с первым входом третьего ключа, выходы пергого и второго ключей соединены с входом пстокового повторителя, блок задания шага поиска, триггер и формирователь импульсов, дополнительно введены второй блок паг,.яти, второй истоковый повторитель, второй формьрователь импульсов, два инвертора, два суммирующих усилителя, два нуль-органа, элемент ИЛИ и два элемента 2 И"ИЛИ, причем выходы первого и второго ключей через соответствующие блоки памяти соединены с входами соответствующих истоковых повторителей, выходы кото 8112005 10 15 20 25 Зо З 5 40 45 50 55 60 65 рых сосдиегень 1 с вторыми входами соответствующих суммирующих усилителей, перг 1 ый вход первого суммирующего усилителя соединен с выходом второго истокового погторителя, первый вход второго суммирующего усилителя соединен с выходом первого истокового повторителя, третьи входы суммирующих усилителей соединены с вы:;одом блока задания шага поиска, выходы срвого и второго суммирующих усилителей через соответствующие нуль-органы соединены с входами соответствующих формирователей, выходы которых соединены чсрез элемент ИЛИ с входом триггера, первый и второй выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих ключей, первый вход первого элемента 2 ИИЛИ соединен с выходом первого формирователя импульсов и первым входом второго эле.1 спта 2 ИИЛИ, второй вход первого элемента 2 ИИЛИ соединен с первым выходом триггера и третьим входом второго элемента 2 ИИЛИ, третий вход первого элемента 2 ИИЛИ соединен с вторым выходом триггера и вторым входом второго элемента 2 ИИЛИ, четвертый вход перво,о элемента 2 И 2 ИЛИ соединен с выходом второго формирователя и четвертым входом второго элемента 2 ИИЛИ.На чертеже представлена структурная схема устройства для квантования по уровню,Она содержит первый, второй и третий ключи 1, 2 и 3, блок задания шага поиска 4, первый и второй блоки памяти (запоминающие конденсаторы) 5 и б, первый и втооой истоковые повторители 7 и 8, первый и второй инверторы 9 и 10, первый и второй суммирующие усилители 11 и 12, первый и второй нуль-органы,13 и 14; первый и второй формирователи импульсов 15 и 16, элемент ИЛИ 17, Т-триггер 18, первый и втооой элементы 2 ИИЛИ 19 и 20, источник сигнала 21.Выход источника сигнала 21 соединен с аналоговыми входами ключей 1 и 2, выходы которых соединены с входами блоков памяти соответственно 5 и б и истоковых повторителей соответственно 7 и 8. Аналоговый выход ключа 3 соединен с выходом ключа 2, а вход - с выходом ключа 1. Выходы повторителей 7 и 8 через инверторы соответственно 9 и 10 соединены с вторыми входами суммирующих усилителей соответственно 11 и 12, третьи входы которых соединены с выходом блока задания шага по:1 ска 4. Первый вход суммирующего усилителя 11 соединен с выходом повторителя 8, а первый вход суммирующего усилителя 12 соединен с выходом повторителя 7. Выходы суммирующих усилителей 11 и 12 соединены через нуль-органы соответственно 13 и 14 с входами формирователей импульсов соотгетственно 15 и 16, выходы которых соедицены с входами элемента ИЛИ 17, выход которого соединен со счетным входом Т-триггера 18, второй (управляющий) вход ключа 1 соединен с первым выходом триггера 18, а управляющий вход ключа 2 - с вторым выходом этого же триггера. Первый вход элемента 2 ИИЛИ 19 соединен с первым входом элемента 2 ИИЛИ 20 и выходом формирователя 15, второй вход - с третьим входом элемента 2 ИИЛИ 20 и выходом формирователя 15, третий вход - с вторым входом элемента 2 ИИЛИ 20 и вторым выходом триггера 18, четвертый вход - с четвертым входом элемента 2 И 2 ИЛИ 20 и выходом формирователя 16.Устройство для квантования по уровню работает следующим образом.В первый момент отпирается ключ 3 от импульса Началш 1 ая установка и на копде 11 саторах 5 и 6 запоминается напряжение Сравное выходному напряжению источника сигнала в момент окончания этого импульса. При этом напряжения,на первых и вторых входах суммирующих усилителей, производящих алгебраическое суммирование входных напряжений, одинаковы, и на выходах их появляется напряжение, равное=Кзо,где Кз - коэффициент усиления суммирующих усилителей по третьему входу;б - шаг квантования, равный выходному напряжению блока 4 задания шага поиска.При этом один из ключей 1 и 2, предположим ключ 1, оказывается запертым напряжением, действующим с первого выхода триггера 18, а второй - открытым, поскольку на другом выходе триггера 18 в этот же момент времени это напряжение отсутствует. Предположим, выходное напряжение источника сигнала монотонно возрастает. При этом выходное напряжение истокового повторителя 7 и инвертора 9 остается неизменным, поскольку ключ 1 заперт и цепь перез а ряда запоминающего конденсатора 5 разомкнута, а напряжение на выходе повторителя 8 и инвертора 10 возрастает по абсолютной величине. При этом напряжение на втором входе суммирующего усилителя 11 остается неизменным, а на первом возрастает. Когда выходное напряжение источника сигнала стачовится равным Уз= сиз+ о, выходное напряжение суммирующего усилителя 11 становится равным нулю, и нуль-орган 13 формирует скачок напряжсния, по которому формирователь 15 формирует короткий импульс. На выходе же суммирующего усилителя 12 нулевое напряжение не появляется, поскольку на его втором входе действует проинвертированное возрастающее выходное напряжение повторителя 8, что приводит к увеличе 811200го где Г,ы Р,+т) -нию по абсолютной величине его выходного напряжения. Импульс с выхода формирователя 15 поступает на входы элементов 2 И 2 ИЛИ 19 и 20 и появляется на выходе элемента 2 ИИЛИ 19, поскольку лишь на выходе первого элемента И элемента 2 И 2 ИЛИ 19 действует одновременно импульс с выхода формирователя 15 и напряжение Хранение с первого выхода триггера 18. По окончании импульса на выходе формирователя 15 триггер 18 изменяет свое состояние и на запоминающем конденсаторе б запоминается напряжение У, +б. При дальнейшем возрастании выходного напря жения источника сигнала 21 нулевое напряжение появляется на выходе суммирующего усилителя 12 и на выходе элемента 2 ИИЛИ 19 вновь появляется короткий импульс, поскольку лишь на входах второго элемента И ее будет совпадение напряжения Хранение с второго выхода триггера 18 и импульса с выхода формирователя 1 б, Таким образом при монотонном увеличении выходного напряжения источника сигнала на выходе элемента 2 ИИЛИ 19 появляются импульсы каждый раз при достижении очередного уровня квантования. При уменьшении выходного напряжения источника сигнала импульсы появляются на выходе элемента 2 ИИЛИ 20.Вследствие того, что для запоминания нового значения выходного напряжения источника сигнала достаточно лишь прекратить перезаряд запоминающего конденсатора блока памяти, находящегося в режиме слежения, а не перезарядить запоминающий конденсатор до нового значения запоминаемого напряжения, повышается быстродействие и точность работы устройства. При использовании известного устройства на каждом шаге квантователя появляется погрешность о = У ,(;) - У, , (1,+т),время достижения очередного уровня квантования;длительность перезаряда запоминающего конденсатора (блока памяти); выходное напряжение источника сигнала в момент достижения им очередного уровня квантования;выходное напряжение источника сигнала в мо. мент окончания персзаряда запоминающего конденсатора (блока памяти),Поскольку минимальная величина т ограничивается временем перезаряда запомиг 5 зо 35 40 45 50 55 60 65 нающего конденсатора, величина 6 у прототипа не может быть уменьшена. При использовании же предложенного устройства это ограничение снимается, так как скорость переключения запоминающих конденсаторов ограничивается лишь частотными характеристиками применяемых в устройстве блоков, которые могут быть выполнены достаточно широкополосными. Таким образом величина погрешности, возникающей на каждом шаге кванования, при использовании предложенного устройства уменьшается в тХч раз, где Х, - длительность импульсов на выходе формирователей импульсов заявляемого устройства. Уменьшение времени запоминания напояжения, соответствующего очередному уровню квантования, увеличивает также быстродействие устройства. Формула изобретения Устройство для квантования по уровню, содержащее три ключа, первые входы первого и второго ключей соединены с выходом источника сигнала, выход первого ключа соединен с входом первого блока памяти и с первым входом третьего ключа, выходы первого и второго ключей соединены с входом первого истокового повторителя, блок задания шага поиска, тригер, первый формирователь импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности и быстродействия устройства, она содержит второй блок памяти, второй истоковый повторитель, второй формирователь импульсов, два инвертора, два суммирующих усилителя, два куль-органа, элемент ИЛИ и два элемента 2 ИИЛИ, причем выходы первого и второго ключей через соответствующие блоки памяти соединены с входами соответствующих истоковых повторителей, выходы которых соединены с входами соответствующих инверторов, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих суммирующих усилителей, первый вход первого су.ммирующего усилителя соединен с выходом второго истокового повторителя, первый вход второго суммирующего усилителя соединен с выходом первого истокового повторителя, третьи входы суммирующих усилителей соединены с выходом блока задания шага поиска, выходы первого и второго суммпрующих усилителей через соответствующие нуль-органы соединены со входамн соответствующих формирователей, выходы которых соединены через элемент ИЛИ с входом триггера, первый и второй выходы которого соединены с вторымн входами соответствующих ключей, первый вход первого элемента 2 ИИЛИ соединен с выходом первого формирователя импульсов и первым входом второго эле811200 ся оставитель Л. Лащ Редактор Е, Гонча Корректор С. Файн еичко аказ 420/358 Подписное ПО Поиск Государ ний и открытий11 Изд290 Тираж 940 ственного комитета СССР по делам изобрете 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 п. Харьк. фил. пред, Пате мента 2 ИИЛИ, второй вход первого элемента 2 ИИЛИ соединен с первым выходом триггера и третьим входом второго элемента 2 ИИЛИ, третий вход первого элемента 2 ИИЛИ соединен с выходом второго формирователя импульсов и четвертым входом второго элемента 2 ИИЛИ. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР434378, кл. Ст 05 В 13/02, 1974.5 2. Авторское свидетельство СССР413458, кл, б 05 В 13/02, 1974 (прототип).