Устройство определения временного положения и уровня максимумов сигнала

%)ВЫУ СС 98 СР ПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНУРОВНЯ МАКСИМУМОВ блас едназна- матичесойс ределе ня лов сигна ние точ положеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ И ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬ(54) УСТРОЙСТВО ОНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ИСИГНАЛА(57) Изобретение относится каналого-цифровой техники и ичено для использования в автких приемных устройствах, усвах анализа импульсных сигнаустройствах автоматики для ония моментов появления и урокальных и основного максимумла. Цель изобретения - повышности определения временного ния максимума сигнала при повышениинадежности и уменьшении габаритовустройства, а также расширениефункциональных возможносей эа счетобеспечения автоматического анализакак периодических с произвольным периодом, так и непериодических после-.довательностей сигналов и определения временного положения уровня локальных и основного максимумов завремя, не превышающее длительностьсигналов. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, регистры 2 и 15 памяти, блок 3 сравнения,блок 4 управления, генератор 5 опорной частоты, формирователь 6 импульсов запрета, триггер 7, элементы ИЛИ8 и 14, элементы 9 и 10 совпадения,элемент 11 задержки, счетчик 12 импульсов, управляемый ключ 13, входы16 - 18 и выходы 19-22,. Работа устройства поясняются временными диаграммами, приведенными в описании изобретения, 2 ил.1 143797Изобретение относится к аналогоцифровой технике и предназначено для использования в автоматических приемных устройствах, устройствах анализа импульсных сигналов и устройствах автоматики для определения моментов появления и уровня локальных и основного максимумов сигнала,Пелью изобретения является повыше ние точности определения временного положения максимума сигнала при повышении надежности и уменьшении габаритов устройства, а также расширение фнкциональньзх возможностей за счет обеспечения автократического анализа как периодических с произвольным периодом так и непериодических последовательностей сигналов, и определения временного положения уровней локальных и основного максимумов за время, не превьшающее длительность сигнала. На фиг,. 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы, иллюстрирующиефункционирование устройства,Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, первый регистр2 памяти, блок 3 сравнения, блок 4управления, генератор 5 опорной частоты, формирователь 6 импульсов запрета, триггер 7, первый элемент ИЛИ8, первый 9 и второй 10 элементы совпадения, элемент 11 задержки, счетчик 12 импульсов, управляемый ключ13, второй элемент ИЛИ 14, второйрегистр 15 памяти, входы 16 - 18 ивыходы 19 - 22.Первый вход аналого-цифрового пре" 1 Ообразователя 1 является входом устройства 16, а второй вход соединенс первым выходом блока управления 4,к входу которого подключен генератор опорной частоты 5, а второй выход 45блока управления 4 соединен с синхронизирующим входом бпока сравнения 3,первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу аналого-цифрового преобразователя 1 и 5 Овыходу регистра памяти 2, первый входк:оторого соединен с упомянутымвыходом аналого-цифрового преобразователя, а первый выход блока сравнения 3соединен со вторым входом регистра 55памяти 2. Первый вход формирователяимпупьсов запрета 6 соединен с выходом аналого-цифрового преобразовате" ля 1, его второй вход является вторым входом устройстяа 17, а выход соединен с первым вхоцом первого элемента совпадения 9 и первым входом тригге ра 7, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадения 10 и вторым входом первого элемента совпадения 9, выход которого является перяым выходом устройства 19 и соединен с сигнальным входом ключа 13, входом "Сброс" триггера 7 и через элемент задержки 11 соединен со входом "Сброс" перяого регистра памяти 2, первый выход блока сравнения 3 соединен с первым управляюшим входом ключа 13 и входом "Сброс" счетчика 12, второй выход блока сравнения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 8, а третий выход блока сравнения 3 соединен с третьим входом первого элемента совпадения 9 и вторымвходом первого элемента ИЛИ 8, выход которого соединен со вторым входом второго элемента совпадения 10, выход второго элемента совпадения 10 соединен со счетным входом счетчика. 12, установочный вход которого является третьим входом устройства 18, первый выход счетчика соединен со вторым управляющим входом ключа 13 и первым входом второго элемента ИЛИ 14, а второй выход счетчика - с первым входом второго регистра памяти 15, второй вход которого соединен. с выходом первого регистра па-. мяти 2, выход ключа 13 соединен со, вторым входом второго элемента ИЛЙ 14, выход которого является вторым выходом устройства 20 и соединен с управляющим входом второго регистра памяти 15, первый и второй выходы которого являются третьим и четвертым выходами устройства 21 и 22,Устройство работает следующим образом.Входной сигнал (фиг. 2 а) подается на первый вход аналого-цифрового преобразователя (АШ 1) 1, который через интервалы времени, задаваемые генератором 5 опорной частоты, по каждому тактовому импульсу (фиг.2 в), поступающему на его второй вход от блока 4 управления, обеспечивает преобразование текущего значения уровня сигнала в пропорциональный этому значению двоичный 1 -разрядный код А ,. На фиг. 2 а пунктирной линией условно показан результат аналого 3 143797цифрового преобразования сигнала. Такты работы устройства условно обозначены на фиг. 2 в цифрами от 1 до 30.Полученный код А с выхода АЦП 15поступает одновременно на первый входформирователя 6 импульсов запрета,первый вход регистра 2 и на первыйвход блока 3 сравнения кодов. На второй вход блока 3 сравнения поступает1,-разрядный код А с выхода регистра2, а на его вход синхронизации - импульсы синхронизации (фиг.2 г) совторого выхода блока 4 управления.Импульсы синхронизации задержаны относительно тактовых на времядостаточное для завершения преобразования сигнала в АЦП 1. Блок 3 сравнения по импульсам синхронизации осуществляет сравнение кодов Аи А,поступающих на его первый и второйвходы соответственно, и в зависимостиот соотношения значений кодов формирует импульс на одном иэ своих выходов, при этом, 25если АА,(1)то импульс формируется на первом выходе блока 3 сравнения,сли А=А (2)то импульс формируется на втором выхоОде блока 3 сравнения,если А(Л,(3)то импульс формируется на третьемвыходе блока 3 сравнения (фиг.2,д,е,ж).Перезапись кода А с выхода АЦП 1в регистр 2 осуществляется импульсами с первого выхода блока 3 сравнения,поступающими на второй вход регистра 2, что обеспечивает обновлениезначения кода в регистре 2 только принарастании уровня входного сигнала.Следовательно, в регистре 2 в каждыйтекущий момент хранится код максимального значения сигнала, достигну 45того им от начала сигнала до текущего момента. Однозначность состоянийна выходах блока 3 сравнения обеспечивается тем, что перезапись кода врегистр 2 осуществляется задним фронтом сигнала, поступающего на его вто 50рой вход, т.е. после окончания синхроимпульса. Импульсы с первого выхода блока 3сравнения также поступают на первыйуправляющий вход ключа 13, открываяего, и на вход "Сброс" счетчика 12,устанавливая его в нулевое состояние,9411 орог срабатывания формирователя 6 импульсов запрета устанавливается внешним кодом, подаваемым на вход 17 устройства. Формирователь 6 формирует на своем выходе импульсы запрета (фиг. 2 б), если значение кода А, поступающего на его первый вход от АЦ 11 1, превышает значение кода порога срабатывания, поэтому длительность импульсов запрета (2-16 и 24-28 такты на фиг. 2 б) соответствует длительности сигналов, отсчитанной на уровне, соответствующем уровню порога срабатывания формирователя 6.Выбор значения кода порога срабатывания определяется характером решаемой задачу в каждом конкретном случае. Оно может быть выбрано, например, таким, чтобы значения кодовз сформированные АЦП 1 по шумовым выбросам при отсутствии сигнала, не превышали значения кода йорога срабатывания формирователя 6.Импульс запрета с выхода формирователя 6 поступает на первый вход триггера 7, устанавливая его в единичное состояние, а также на первый вход элемента 9 совпадения, запрещая прохождение на его выход сигналов, поступающих на остальные входы, "Единичный" импульс с выхода триггера 7 поступает одновременно на второй вход элемента 9 совпадения и первый вход элемента 1 О совпадения, разрешая прохождение импульсов, поступающих на его второй вход.Импульсы со второго и третьего выходов блока 3 сравнения, формируемые им после достижения сигналом максимума при выполнении условия (2) или (3) соответственно, через элемент ИЛИ 8 и элемент 10 совпадения поступают на счетный вход счетчика 12 (фиг.2 з). После поступления на счетный вход счетчика 12 некоторого числа импульсов происходит останов счетчика 12 и Я-й импульс, поступающий на счетный вход, транслируется на первый выход счетчика 12 (фиг.2 и). Импульс с первого выхода счетчика 12, являющийся признаком наличия максимума сигнала ПИпосле прохожденйя им элемента 1 Л:1 14 поступает на выход 20 устройства (фиг. 2 м). Одновременно на втором выходе счетчика 12 формируется и хранится до сброса счетчика двоичный код Твремени задержки признака максимума относи5 143797 тельно фактического момента наступления максимума сигнала. В общем случае величина времени задержки Т.пя определяется выражениемпя5.пи =" Тск +"гцгде и - число импульсов, поступившихна счетный вход счетчика 12;Т . - период импульсов синхронийзапиис.,. - время задержки импульсовсинхронизации.Значение Ц, задаваемое на счетчик 12 внешним кодом, поступающим на вход 18 устройства, определяет наименьший период следования локальных максимумов сигнала, требуемый для различения устройством, При рассмотрении временных диаграмм, приведенных на Фиг, 2, для однозначности рассмотренного примера принято значение .-3.С первого выхода счетчика 12 импульс поступает также на второй уп равляющий вход ключа 13 и закрывает его (Ьиг.2 л). Этот же импульс с выхо да элемента ИЛИ 14 поступает на уп равляющий вход второго регистра 15 и обеспечивает по спацу импульса запись. храпение и выдачу на выходы 21 и 22 кода времени задержки признака максимума и кода уровня максимума сигнала поступаюших на информационные входы регистра 15 со второго выхода счетчика 12 и выхода первого ре 35 гистра 2 соответственно.При дальнейшем нарастании уровня входного сигнала и при выполненчи условия 1 (см, В-й такт Фиг.2) на пер 40 вои выходе блока 3 сравнения формируется импульс. который обеспечивает запись нового значения кода А, в регистр 2, вновь открывает ключ 13 и устанавливает счетчик 12 в нулевое состояние при этом цикл работы устроиства повторяется до следующего максимума сигнала. пульса запрета, поступающего на егопервый вход. При этом на выход элемента 9 совпадения пройдет первый импульс. сформированный на третьем выходе блока 3 сравнения после окончания импульса запрета, т.е, послеокончания сигнала (17-й такт нафиг,2). Прошедший через элемент 9совпадения импульс с его выхода поступает одновременно на выход 19 устройства, выдавая информацию об окончании сигнала, на сигнальный входключа 13, на вход "Сброс" триггера ,устанавливая его по спаду импульсав нулевое состояние и запрещая темсамым дальнейшее прохождение импульсов через элементы 9 и 10 совпадения. Этот же импульс, задержанныйэлементом 11 задержки на время, необходимое для записи кода уровня максимума сигнала из регистра 2 в регистр 15, поступает на вход "Сброс"регистра 2, устанавливая его в нуле"вое состояние. Появление импульса"Конец сигнала" на выходе 19 устоойства свидетельствует о том, что анализ данного сигнала завершен и полученная с выходов 20 - 22 инАормацияо времени прихода и уровне максимумасигнала соответствует его основномумаксимуму,Ключ 13 (фиг, 2 л) открывается импульсами с первого выхода блока 3сравнения и закрывается импульсом спервого выхода счетчика 12, йормируемым последним при поступленииЦ-го импульса на его счетный вход.Для сигналов с длительным спадом(Аиг.2, такты 4-б, 13-17), ,при анализе которых обеспечивается Формирование импульса на первом выходе счетчика 12, ключ 13 в Формировании вы-.ходных сигналов участия не принимает.Однако для некоторых сигналов, например короткоимпульсньи, длительностью соизмеримой с пеоиопом тактовых импульсов, а также импульсов смонотонно нарастающую фронтом и коротким ( с.Т) спадом (24-28 тактына Ьиг. 2 а), введение ключа 13 с ука"занными связями в схему устройства Таким образом, на выходах 20 - 225 О устройства за время длительности сигнала формируется информация о наличии локальных максимумов (признак максймума ПИна выходе 20), о времени задеожки признака максимума,ББ относительно атактического момента наступления максимума (код Тна выходе 21) и об уровне данного максимума сигнала (код А,о на выходе 22). 96После достижения сигналоммаксимума на спадах сигнала (3-5, 13-16отакты на Фиг.2) импульсы, Йормируемые на третьем выходе блока 3 сравнения, поступают также на третий вход эле" мента 9 совпадения, который открывается только после окончания им14379 15 Формула изобретения Устройство определения временного положения и уровня максимумов сигнала, состоящее из аналого-цифрового преобразователя, первый вход которо 55 го является входом устройства, а вто. рой вход соединен с первым выходом блока управления, к входу которого подключен генератор опорной частоты,необходимо, так как он позволяетсформировать всю необходимую выходную информацию на выходах 20 - 22,в том числе и для этих сигналовПри анализе устройством таких сигна 5лов число импульсов, поступивших насчетный вход счетчика 12, оказывается меньшим числа(фиг. 2 з, такты28-29), поэтому импульс на первомвыходе счетчика 12 не формируетсяи ключ 13 остается открытым. Это дает возможность импульсу, сформированному на третьем выходе блока 3 сравнения после окончания сигнала (29такт на фиг. 2 з), после прохождениячерез элемент 9 совпадения пройтитакже через открытый ключ 13, элемент ИЛИ 14 на выход 20 устройстваи в соответствии с описанным порядком работы обеспечить формированиеи выдачу выходной информации на выходы 21 и 22.Таким образом, при поступлении навход 16 устройства сигналов, в результате анализа которых не происходит формирование импульса на первомвыходе счетчика 12, на выходах 1922 устройства все выходные импуЛьсыи коды будут также сформированы,причем значение кода задержки признака максимума, получаемого на выходе 21, определяется числом импульсов,пришедших на счетный вход счетчика12, т.е. соответствует фактическому35времени задержки признака максимумаотносительно момента наступлениямаксимума сигнала.Установка устройства в исхоцноесостояние обеспечивается импульсомс выхода элемента 9 совпадения, который сбрасывает триггер 7 в нулевоесостояние и после прохожцения элемента 11 задержки устанавливает регистр 2 также в нулевое состояние,после чего устройство оказываетсяподготовленным для анализа следующего сигнала,79 8а второй выход блока управления соединен с синхронизирующим входом блока сравнения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу аналого- цифрового преобразователя и выходу первого регистра памяти, первый вход которого соединен с упомянутым выходом аналого-пифрового преобразователя, а первый выход блока сравнения соединен с вторым входом регистра памяти, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, дополнительно введены формирователь импульсов запрета, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы совпадения, триггер, элемент задержки, счетчик импульсов, управляемый ключ и второй регистр памяти, причем первый вход формирователя импульсов запрета соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, его второй вход является вторым входом устройства, а выход соединен с первым входом первого элемента совпадения и первым входом триггера, выход которого соединен с первым входом. второго элемента совпадения и вторым входом первого элемента совпадения, выход которого является выходом устройства а также соединен с сигнальным входом управляемого ключа, входом "Сброс" триггера и через элемент задержки - с входом "Сброс" первого регистра памяти, первый выход блока сравнения дополнительно соединен с первым управляющим входом ключа и входом "Сброс" счетчика, второй выход блока сравнения соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а третий выход блока сравнения соединен с третьим входом первого элемента совпадения и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элеменТа совпадения, а выход последнего соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого является третьим входом устройства, первый выход счетчика соединен с вторым управляющим входом ключа и первым входом второго элемента ИЛИ, а второй выход счетчика соединен с первым входом второго регистра памяти, второй вход которого соединен с выходом первого регистра памяти, выход управляемого ключа соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход9 1437979окоторого является еторым выходом уст- и второй выходы которого являются ройства и соединен с управляющим вхо- третьим и четвертым выходами устдом второго регистра памяти, первыйройства. Ье.УХю с Рю,83 а стаею лам дэгк. Р ив 2 Состав Техред ель Г.Брынск.Олийнык ктор Л. Пилипенко едактор Н.Горва аказ 5968/5 5 Тираж 929ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и от13035, Москва, Ж, Раушская о-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул Проектная, 4 оизводстве Аю 1 е и