Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике. Цель - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения в цифровой форме наибольшего и наименьшего значений аналогового сигнала. Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, счетчики 3....5, дешифраторы 6, 7, цифроаналоговый преобразователь 8, регистры 9, 10, элементы И 11....16, элементы НЕ 17, 18. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (311

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГНКТ СССР (2 1) 4483266/24-24 (22) 25,07,88 (46) 23,05.90. Бюл. № 19 (71) Институт кибернетики им. В.M. Глушкова (72) Л.С. Файнзильберг (53) 681.3.06.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 362281, кл. G 05 В 23/02, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 1332335, кл. Г 06 F 15/46, 1986.

Иатент США № 4246470, кл. G 06 F 15/46, опублик. 1981. (51) 5 G 06 F 15/46, G 05 В 23/02

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ АНАЛОГОВОГО СИ1 НАЛА (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике. Цель — расширение функциональных возможностей устройства за счет определения в цифровой форме наибольшего и наименьшего.значений аналогового сигнала.

Устройство содержит схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, счетчики

3...5, дешифраторы 6, 7, цифроаналоговый преобразователь 8, регистры 9, 10, элементы И 11...16, элементы

НВ 17, 18. 2 ил.

1 5663 70

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при решении задач медицинской и технической диагностики.

Цель изобретения — расширение

5 функциональных возможностей устройства за счет определения в цифровой форме наибольшего и наименьшего значений аналогового сигнала.

На фиг.1 представлена схема устройства для цифровой обработки аналогового сигнала; на фиг.2 — временная диаграмма, поясняющая принцип его действия.

Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала содержит (фиг,1) схему 1 сравнения, генератор 2 импульсов, первый 3, второй 4 и третий

5 реверсивные счетчики „первый b u второй 7 дешифраторы нуля, цифроаналоговый преобразователь 8, первый 9 и второй 10 регистры, с первого по шестой элементы И 11 — 16,, первый 17 и второй 18 элементы НЕ, 25

Устройство работает следующим образомм.

Обрабатываемый аналоговый сигнал

X(t) поступает на первый вход схемы сравнения..На второй вход этой схемы поступает компенсирующий аналого3 вый сигнал Х (t) обратной связи с выхода цифроаналогового преобразователя 8. Если сигна.n X(t) больше сигнала Х <(t) (режим "Недокомпенсация"), то на первом выходе схемы 1 сравне- 35 ния образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 11, импульсы от генератора 2 через элемент И 11 поступают на вход сложения реверсивного счетчика 5. Содержимое 40 этого счетчика увеличивается, что в свою очередь вызывает увеличение «компенсирующего аналогового сигнала к „it) на выходе цифроаналогового преобразователя 8. Как только сигнал 45

Х „(t) становится равным сигналу X(t) с точностью до F,(E — порог нечувствительности), схема. 1 сравнения закрывает элемент И 11, Если обрабатываемый сигнал X(t) 50 меньше компенсирующего сигнала Х (t) (режим "Перекомпенсация"), то на втором выходе схемы 1 сравнения образуется сигнал логической единицы, который открывает элемент И 12, и им- 55 пульсы от генератора 2 поступают уже на вход вычитания реверсивного счетчика 5. Содержимое этого счетчика уменьшается, что вызывает уменьшение компенсирующего сигнала Х,(t). Как только сигнал Х „(t) становится равным сигналу X(t) с точностью до Я„ схема 1 сравнения закрывает элемент

И 12. Тем самым осуществляется следящее преобразование обрабатываемого сигнала X(t) н цифровую форму, в процессе которого на выходах разрядов реверсивного счетчика 5 образуется параллельный код, пропорциональный текущему значению сигнала X(t), а на выходе элементов И 11 и 12 образуется реверсивный число-импульсный код, представляющий собой последовательность кодовых импульсов К и К, образуемых соответственно лри каждом элементарном положительном и отрицательном приращениях сигнала.

Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 11, поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и через элемент И 13 на вход вычитания реверсивного счетчика 4.

Кодовые импульсы К, образуемые на выходе элемента И 12, поступают на вход сложения реверсивного счетчика и через элемент И 15 на вход вычитания реверсивного счетчика 3, С помощью дешифраторов 6 и 7 осуществляется блокировка счета на вычитание н счетчиках 3 и 4, как только в соответствующем счетчике образуется число нуль, Блокировка достигается тем, что при появлении в счетчике 3 числа нуль на. выходе дешифратора 6, подключенного к нулевым выходам разрядов счетчика 3, образуется поген дал логической единицы, который через элемент НЕ 17 (иннертор) блокирует элемент И 15, Аналогичным об-.

-,азом с помощь.. дешифратсра 7 и .ента НЕ 18 осуществляется =.л-ок - ро..

:: а входа вычитанн . счетчика 4, В начале цикла ооработки сигh, -.à

X(t) в момент нремени t (ôèã,2) помощью, например, кнопки начальной установки (не показана) на дополнительные управляющие входы регистров

9 и 10, а также на входы начальной установки счетчиков 3 и 4 подается управляющий сигнал, посредством которого в регистры 9 и 10 по шинам параллельной передачи данных из реверсивного счетчика 5 заносится код величины Х, представляющий собой значение сигнала X(t) н момент времени, счетчики 3 и 4 обнуляются.

5 15

В результате «а выходах дешифраторов 6 и 7 образуются потенциалы ло— гической единицы, которые открывают элементы И 16 и 14 и через элементы НЕ 17 и 18 блокируют входы вычитания счетчиков 3 и 4 ° В интервале времени между моментами t u о (Аиг.2) сигнал X(t) возрастает, а зна-гит, образуются кодовые импульсы К на выходе элемента И 11, Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и вход элемента И 13, который в данной ситуации заблокирован сигналом от дешифратора 7 нуля. В результате в указанный промежуток времени счетчик

4 продолжает оставаться в нулевом состоянии, а счетчик 3 работает на сложение, причем содержимое этого счетчика пропорционально текущему положительному приращению сигнала

X(t) относительно его значения Х в момент времени о

Одновременно каждый кодовый импульс К+ с выхода элемента И 11 через элемент И 14, открытый сигналом логической единицы на выходе дешифратора 7 нуля, проходит на управляющий вход регистра 9 ° В pe j гистр 9 по шинам параллельной передачи данных из реверсивного счетчика 5 последовательно заносятся коды дискретных значений сигнала

X(t) на указанном интервале времени. Следовательно, в момент времени t â регистре 9 занесен код величины X представляющий собой наибольшее значение сигнала от момента начала цикла обработки.

В момент времени t, (Аиг,2) происходит изменение знака приращения сигнала, а значит, на выходе элемента И 12 начинают образовываться кодовые импульсы К . Эти импульсы поступают на вход сг ожения реверсивного счетчика 4 и на вход элемен— та И 15. Поскольку в реверсивном счетчике 3 в данной ситуации содержится число, отличное от нуля, то на выходе дешифратора 6 образуется сигнал логического нуля, который блокирует элемент И 16 и через элемент НЕ 17 открывает элемент И 15.

Поэтому в интервале межцу моментами времени t и t кодовые импульсы

К свободно проходят на вход вычитания счетчика 3, уменьшая содержимое последнего. Однако к моменту време66370 6 ни t содержимое этого счетчика еще не достигнет нуля, поскольку значение сигнала Х больше значения сигнала Х,, Содержимое реверсивного счетчика 4 увеличивается и к моменту времени t -, оказывается пропорциональным отрицательному приращению сигнала X(t) относительно значения X„ наибольшего локального значения об

10 рабатываемого сигнала от момента начала цикла его обработки.

В момент времени Т (фиг.2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала X(t) и снова образо15 вываются уже кодовые импульсы К

Эти импульсы поступают на вход сложения реверсивного счетчика 3 и открытый дешифрат ором 7 вход вычитания реверсивного счетчика 4. Содержимое счетчика 3 постоянно увеличивается, а счетчика 4 — уменьшается до тех пор, пока в момент времени (Аиг.2), когда X = Х,, содержимое счетчика 4 окажется равным нулю. В этот момент времени t дешифратор

7 блокирует элемент И 13, предотвращая дальнейший счет на вычитание счетчиком 4, и открывает элемент И 14.

В результате, начиная с момента времени t, в регистр 9 снова записывается инАормация из реверсивного счетчика 5, а значит к моменту времени в регистре 9 содержится код величины Х, представляющей собой но35 вое наибольшее значение обрабатываемого сигнала от момента t начала цикла его обработки (X< ) Х ) . 1

Начиная с момента времени (фиг.2), сигнал X(t) уменьшается, а значит, образуются кодовые импульсы

К, которые поступают на вход сложения счетчика 4 и вход вычитания счетчика 3. При этом содержимое счетчика 4 в каждый момент времени

45 пропорционально текущему приращению сигнала X(t) относительно наибольшего локального значения Х в течение цикла обработки сигнала, а содержимое счетчика 3 пропорционально текущему положительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего локального значения Х в течение цика ла обработки сигнала.

В моменты времени t u t (Аиг,2) происходят очередныс изменения зна- . ка приращения сигнала Х(t), что вызывает изменения направления счета в счетчиках 3 и 4. Однако поскольку

1566370 экстремальные сигналы Х и Х не являются ни наибольшими, ни наименьшими значениями сигнала, то ни в счетчике 3, ни в счетчике 4 числа нуль не образуется, а значит, не происходит срабатывание дешифраторов 6 и 7. Поэтому элементы И 14 и 16 остаются закрытыми и, следовательно, запись новой информации в регистры 9 и 10 не осуществляется.

В момент времени t когда значение сигнала Х становйтся равным наи7 меньшему з начению Х о, принятому в момент времени t» содержимое счетчика 3 становится равным нулю. При этом срабатывает дешифратор 6, закрывается элемент И 15 и открывается элемент И 16. В результате, начиная с момента времени t счет на вычитание счетчика 3 прекращается и в нем сохраняется число нуль. Одновременно каждый кодовый импульс К осуществляет запись в регистр 10 информации из реверсивного счетчика

5. Таким образом, к моменту времени t в регистре 10 содержится код значения сигнала Х, представляющий собой новое наименьшее значение сигнала от момента времени t начала цикла его обработки.

В интервале между моментами времени t> и t > (фиг.2) счетчик 3 работает на сложение, а счетчик 4 — на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально локальному по35 ложительному приращению сигнала X(t) относительно наименьшего значения Х

8 от момента t о начала обработки, а содержимое счетчика 4 пропорциональ40 но отрицательному локальному приращению сигнала X(t) относительно наибольшего значения Х от момента начала обработки. Ввиду того, что указанные .приращения отличны от нуля, то в течение рассматриваемого интервала времени депифраторы 6 и 7 не срабатывают, а значит, запись новой информации в регистры 9 и 10 не осуществляется.

В момент времени t> (фиг.2) происходит очередное изменение знака приращения сигнала и счетчик 3 начинает работать на вычитание, а счетчик 4 — на сложение, В момент времени tä,, когда значение сигнала

Х „ становится равным наименьшему значению сигнала Х, в счетчике 3 образуется число нуль ° При этом дешифратор 6 с помощью элемента НЕ 17 и элемента И 15 блокирует вход вычитания счетчика 3, благодаря чему при дальнейшем отрицательном изменении сигнала X(t) число нуль в нем сохраняется, и одновременно открывает элемент И 16„ В результате каждый последующий кодовый импульс К, проходя через открытый элемент И 16 на управляющий вход регистра 10, осуществляет запись в регистр 10 информации из реверсивного счетчика 5, Отсюда следует, что к моменту времени,, когда происходит очередное

1! э изменение аналогового сигнала X(t), в регистре 10 содержится код величины

Х„,, представляющий собой новое наименьшее значение сигнала от момента начала цикла его обработки, Начнная с момента времени „„когда образуются кодовые импульсы К, счетчик 3 работает на сложение, а счетчик 4 — на вычитание, причем содержимое счетчика 3 пропорционально положительному приращению сигнала

X(t) относительно наименьшего значения Х, а содержимое счетчика

11

4 пропорционально отрицательному приращению сигнала X (t) относительно наибольшего значения Х, В момент времени t (фиг,2),когда сигнал X(t) принимает значение Х, равное наибольшему значению Х, содержимое счетчика 4 становится равным нулю. Это вызывает срабатывание дешифратора 7, который блокирует дальнейший счет на вычитание в счетчике 4 и одновременно открывает элемент И 14 ° В результате кодовые импульсы, поступая на управляющий вход регистра 9, осуществляют запись информации из реверсивного счетчика 5 в регистр 9. Поэтому к моменту времени t окончания цикла обработки сигнала в регистре 9 содержится код величины Х,, которая представляет собой (фиг.2) наибольшее значение сигнала X(t) в течение цикла его обработки, а в регистре 10 содержится код величины Х1„ представляющий собой наименьшее значение сигнала Х() в течение цикла обработки, (интервала времени между контактами t u t „ ) .

Формула Изобретения

Устройство для цифровой обработки аналогового сигнала, содержащее схе156 му сравнения, генератор импульсов, первый — шестой элементы И, первый и второй элементы НЕ, первый — третий реверсивные счетчики, первый и втор ой де шифра т ор ы и цифр оа нал or о вый преобразователь, вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход — с первым входом схемы сравне ния, второй вход которой является входом устройства, а первый и второй выходы подключены к первым входам одноименных элементов И, вторые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, выход первого

-элемента И подключен к входам суммирования первого и второго реверсивных счетчиков, выход второго элемента И подключен к входу вычитания первого и входу суммирования второго реверсивных счетчиков, выход третьего элемента И соединен с входом вычитания второго реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу первого дешифратора, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ и первым входом пятого элемента.И, выход третьего реверсивного счетчика подключен к входу второго дешифратора, выход которого соединен с входом

6370 (О второго элемента НЕ и первым входом .шестого элемента И, о т л и ч а ющ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет определения наибольS шего и наименьшего значений сигнала, в него введены первый и второй регистры, выход первого элемента НЕ подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И и вторым входом пятого элемента И, выход которого подключен к входу уп15 равления записью первого регистра, выход второго элемента НЕ соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу вычитания третьего реверсивного счетgp чика, а второй вход — к выходу первого элемента И и второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с входом управления записью второго регистра, информационный вход которого обьединен с информационным входом первого регистра и подключен к выходу первого реверсивного счетчика, выходы первого и второго регистров являются одноименными информационными выходами устройства.