Устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов

Союз СоветскихСоциалистическихреспублик О П И С А Н И Е щ 886030И ЗОВРЕТЕН ЙЯК АВТОРСКОМУ СВИ ТВЛЬСЗВУ 1) Дополнительное к авт, свив-ву(23 ритет СССР делам нэобретенн н открытий(71) Заявите ТРОйСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОЙ ВРЕМЕННО ДИСКРЕТИЗАЦИИ СИГНАЛОВ Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в измерительных системах со сжатием данных и в случаях когда требуется сокращение избыточной информации.Известно устройство для адаптивной дискретизации, содержащее последовательно соединенные дифференцирующие, запоминающие, вычитающие и сравнивающие блоки и генератор гипербопическн иеиеняющегося напрящения 1 1Недостатки этого устройства - боль шой разброс погрешности аппроксимации и, как следствие, низкий коэффициент сжатия информации на некоторых участках измерений,Наиболее близким к предлагаемому является устройство дляадаптивной временной дискретизации сигналов,содержащее последовательно соединенные ключ, перестраиваемый фильтр нижних частот, блок разности и управляемый генератор импульсов, выход которого 2подключен к управляемым входам ключа, Фильтра нижних частот и элемента задержки, вход и выход которого соединены соответственно с вхсдом устройства и вторым входом блока раэносф ти 121.Применение неостанавливающегофильтра эквивалентно применению аппроксимирующего полинома очень высокого порядка, что позволяет сущест.венно увеличить коэффициент сжатия информации. Однако это достоинство устройства относится лишь к сжатию относительно "гладких" входных сигналов, обладающих плавными переходными характеристиками от одной формы или частоты сигналов к другой, Сравнительно резкие переходные процессы, особенно быстрый переход от низких частот к более высоким, не отслеживаются данным устройством, что ведет либо к большим погрешностям, либо к полному пропуску информации,что связано с инерционностью цепи управления генератором.Цель изобретения - повышение точности устройства при дискретизации переходных процессов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов, содержащее первый ключевой элемент, информационный, вход которого объеди-нен с информационным входом первого элемента задержки и подключен к входной шине, выход первого ключевого элемента соединен с информационным входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с первым входом блока разности, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, управляемый генератор импульсов выход которого соединен с управляющими входами первого ключево-. го элемента, фильтра нижних частот и первого элемента задержки, входную .шину и шину управления, введены дифференцирующий блок, блок управления, второй ключевой элемент и второй элемент задержки, выход первого элемента задержки соединен через второй элемент задержки с информационным входом второго ключевого элемента и через дифференцирующий блок с первым входом блока управления, второй и третий, входы которого соединены соответственно с выходом блока разности и шиной управления, выход блока управления соединен со входом управляемого генератора импульсов, выход которого соединен, с управляющим входом второго ключевого элемента, выход которого подключен к выходной шине.На Фиг,1 изображено предлагаемое устройство, структурная схема; на фиг.2 - эпюры напряжений.Устройство содержит ключевой элемент 1, фильтр 2 нижних частот ФНЧ ), блок 3 разности,.первый элемент 4 задержки, дифференцирующий блок 5, управляемый генератор 6 импульсов, блок 7 управления, второй элемент 8 задержки, второй ключевой элемент 9, входную шину 1 О, выходную шину 11 и вину 12 управления.Устройство работает следующим образом.Входной информационный сигнал 1,фиг.2) через шину 1 О поступает на ключевой элемент 1 и элемент 4 задержки. После дискретизации с частотой импульсов, поступающих с выхода гене ратора 6 импульсов, сигнал поступаетна фильтр 2, который осуществляетоперацию восстановления входного сиГнала по его дискретным значениям, т.е.на выходе фильтра 2 напряжения пропорционально модели входного сигнала.По управляемому входу фильтра 2 производится настройка полосы пропускания фильтра в соответствии с максимальной частотой спектра сигнала в 51 О каждый момент времени ( зоны С 1, ,15,эпюры 6,10).Применение восстанавливающегофильтра 2 эквивалентно применению аппроксимирующего полинома высокого порядка, что позволяет получить высокие коэффициенты сжатия. При этом ширина полосы пропускания фильтра 2 пропорциональна частоте импульсов генератора б. Частота импульсов определяется величиной погрешности 15 26 50 55 блока 5 и заданного сигнала ошибки сшины 12. При отсутствии сигнала сблока 3 и 5 выходной сигнал с блока 7управления автоматически уменьшаетсядо появления разрешенного. сигналаразности, что ведет к пропорциональному снижению частоты импульсов,дискретизации генератора б и уменьшению избыточности в сообщениях. аппроксимации входного сигнала, которая задается через шину 12 в блоке.7 управления,С элемента 4 задержки и фильтра 2сигналы поступают на блок 3 разности, который формирует на своем выходесигнал, пропорциональный разностиэтих сигналов (эпюра 5). Элемент 4задержки служит для учета задержки,вносимой фильтром 2. Задержка фильтра2 меняется в зависимости от полосычастот, поэтому время задержки элемента 4 должно изменяться в соответствиис частотой генератора 6.Э 5иС выхода блока 3 сигналы проходят вблок 7 управления, который состоит изпоследовательно включенных сумматора,(не показан) сигналов, поступающих сблоков 3 и 5, вины 12 и ячейки памяти1,не показана) сигнала управления генератором 6, а также подключенногок ячейке памяти генератора, периодически понижающего уровень сигналауправления, поступающего на генератор6. Блок 7 вырабатывает суммарныйсигнал управления для генератора бимпульсов, который является функциейсигналов блока 3, дифференцирующегокретизации составит 100 мкс точность регистрации первого периода, т.с, переходного процесса не изменится и составит также 0,5- 1.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность регистрации переходных. процессов при одновременном сокращении избыточности дискретных данных.формула изобретения Устройство для адаптивной временной дискретизации сигналов, содержащее первый ключевой элемент, информаФ ционный вход которого объединен с информационным входом первого элементазадержки и подключен к входной шине,выход первого ключевого элемента.сое"динен с информационным входом фильтра20 нижних частот, выход которого соединен с первым входом блока разности,второй вход которого соединен с выхо-дом первого элемента задержки, управляемый генератор импульсов, выход2 которого соединен с управляющими входами первого ключевого элемента, фильтра нижних частот и первого элементазадержки, входную шину и шину управления, о т л и .ч а ю щ е е с я теИ,30 что, с целью. повышения точностиустройства, в него введены дифференцирующий блок, блок управления, второй ключевой элемент и второй элементзадержки, выход первого элемента вар : держки соединен через второй элементзадержки с информационным входом второго ключевого элемента и через диф"ференцирующий блок с первым входомблока управления, второй и третий4 р входы которого соединены соответствен", но с выходом блока разности и шинойуправления, выход блока управлениясоединен со входом управляемого генератора импульсов, выход которого со"единен с управляющим входом второгоключевого элемента, выход которогоподключен к выходной шине.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 211878, кл. Н 03 К, 1966.2. Авторское свидетельство СССРИ 579646, кл, 6 08 С 15/06, 1976( прототип ). 5 886030Дифференцирующий блок 5 повышаетбыстродействие блока 3 разности ирасширяет его динамический диапазонв области малых сигналов, так как прималых уровнях сигналов с блока 2 и . уэлемента 3 затруднено получениеэффективного оазностного сигнала свыхода блока 3. Инфоомационный, сигналпосле воеменного сдвига элементами 4и 8 задеожки еше оаз дискоетизиочется 1 фс помощью ключа Ч импульсами. котооыевыоабатывает генеоатоо 6 в оезчльтатеобоаботки сообщений фильтоом 2 иблоками 3.5 и 7 и поступает на выходнчю шинч 11. Элемент 8 необходим длясдвига информационного сигнала на время, необходимое для обработки сообщений в блоках 3,5 и 7В результате при резком изменениисигнала на входе 10 с помощью ключевого элемента .1, фильтра 2 блоков 3,5 и 7 и элемента 4 задержки изменяется частота дискретизации и, так каквходной сигнал задерживается на время их реакции, новый устанавливающийся сигнал дискретизации попадает втребуемую зону (эпюры 4,6 д, зонаЮи дискретизация входного синала производится с заданной точностью.Например, при установленной точ"ности дискретизации параметров О,5+14частота дискретизации должна составлять 8-10 точек на период. При изме"нении частоты входного сигнала от 10до 1000 Гц частота дискретизации как:,известного, так и предлагаемогоустройств соответственно изменится от100 до 10000 Гц. Задержка ФНЧ при полосе до 10-15 Гц обычно .составляет300-400 мкс.Таким образом, в известном устройстве генератор дискретизации изменитсвою частоту с 10 до 10000 Гц через300-400 мкс. Поэтому первый полупериод входного сигнала У 1000 Гц идлительностью в 500 мкс будет опрошентак же через 300-400 мкс, т.е. максимальное значение первого периода будет зарегистрировано с точностью невыше 25-40.Так как в предлагаемом устройствевходной сигнал дискретизируется по"вторно через время задержки 300400 мкс и к этому времени период дис886030фиФиг,2,аэ 10563/79 Тираж 694 Подписное ПИ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,