SU1742812A1 - Extreme indicator - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электронной технике и может быть использовано дл  формировани  импульсных сигналов, временное положение которых соответствует моментам прохождени  синусоидальным сигналом экстремальных значений. Цель изобретени  - расширение области применени  за счет обработки сигналов с различными периодами. Устройство содержит первый и второй компараторы, выполненные в виде цифровых схем сравнени , блок управлени , два счетчика импульсов, элемент ИЛИ. За счет введени  первого и второго п-разр дных двоичных счетчиков импульсов, первого и второго компараторов и элемента ИЛИ обеспечиваетс  формирование выходных импульсов, соответствующих моментам экстремума входного синусоидального сигнала. 2 ил.The invention relates to electronic engineering and can be used to generate pulse signals, the temporal position of which corresponds to the moments when a sinusoidal signal passes extreme values. The purpose of the invention is to expand the field of application by processing signals with different periods. The device contains the first and second comparators, made in the form of digital comparison circuits, a control unit, two pulse counters, an OR element. By introducing the first and second p-bit binary pulse counters, the first and second comparators, and the OR element, output pulses are generated that correspond to the extremum moments of the input sinusoidal signal. 2 Il.

Description

inin

СWITH

Изобретение относитс  к электронной технике и может быть использовано дл  формировани  импульсных сигналов, временное положение которых соответствует моментам прохождени  синусоидальным сигналом экстремальных значений.The invention relates to electronic engineering and can be used to generate pulse signals, the temporal position of which corresponds to the moments when a sinusoidal signal passes extreme values.

Известен указатель экстремума, содержащий два компаратора, две интегрирующие RC-цепи, два согласующих усилител , ключ и шину нулевого потенциала.The extremum pointer is known, which contains two comparators, two integrating RC circuits, two matching amplifiers, a switch and a zero potential bus.

Известное устройство невозможно реализовать в микроминиатюрном исполнении с использованием БИС из-за наличи  в его составе конденсаторов большой (до единиц микрофарад на инфранизких частотах) емкости , что не позвол ет использовать его на объектах, где габаритно-массовые характеристики имеют решающее значение.The known device cannot be implemented in microminiature using the LSI because of the presence of large capacitors (up to microfarads at infra-low frequencies) in its composition, which does not allow its use in facilities where overall-mass characteristics are crucial.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению  вл етс  указатель экстремума, содержащий усилитель посто нного тока, к входу которого подключены параллельно соединенные разр дный ключ и накопительный конденсатор, одна обкладка которого через ограничивающий резистор и зар дный ключ подключена к источнику посто нного напр жени , и блок управлени , подключенный к управл ющим входам ключей, а также компаратор, рези- стивный делитель напр жени  и аналоговый запоминающий блок, вход которого соединен с выходом усилител  посто нного тока и одним из входов компаратора, а выход аналогового запоминающего блока через резисторный делитель напр жени  подключен к другому входу компаратора, при этом вход блока управлени  соединен с источником входного сигнала, а его импульсный выход подключен к управл ющему входу аналогового запоминающего блока.The closest to the proposed technical solution is an extremum indicator containing a DC amplifier, to the input of which is connected a parallel-connected discharge switch and a storage capacitor, one plate of which is connected to a constant voltage source through a limiting resistor and a switch control, connected to the control inputs of the keys, as well as a comparator, a resistive voltage divider and an analog storage unit, the input of which is connected to the output of the constant amplifier current and one of the inputs of the comparator, and the output of the analog storage unit is connected via a resistor voltage divider to another input of the comparator, the input of the control unit is connected to the input source, and its pulse output is connected to the control input of the analog storage unit.

Известное устройство содержит конденсатор большой емкости, что не позвол VJThe known device contains a large capacitor that does not allow VJ

юYu

0000

-а-but

юYu

ет реализовать его с использованием БИС и примен ть на объектах техники, дл  которых габаритно-массовые характеристики  вл ютс  определ ющими при их разработке и эксплуатации. Кроме того, известное устройство требует предварительной настройки выходного сигнала вручную.It can be implemented using LSIs and applied to objects of technology for which the overall mass characteristics are decisive in their development and operation. In addition, the known device requires pre-setting the output signal manually.

Цель изобретени  - расширение области применени  за счет обработки сигналов с различными периодами.The purpose of the invention is to expand the field of application by processing signals with different periods.

Дл  достижени  поставленной цели в известное устройство, содержащее два компаратора , блок управлени , информационный вход которого соединен с источником входного сигнала, введены два п-разр дных счетчика импульсов, элемент ИЛИ, причем компараторы выполнены в виде цифровых схем сравнени , вход установки блока управлени  в исходное состо ние  вл етс  входом установки в исходное состо ние устройства , первый и второй выходы блока управлени  соединены соответственно с счетным входом и входом установки в 0й первого счетчика импульсов, а третий и четвертый выходы - соединены соответственно с счетным входом и входом установки в О второго счетчика импульсов выход 0+1}го разр да первого счетчика (1 1п-1)To achieve this goal, two n-bit pulse counters, an OR element, are introduced into a known device containing two comparators, a control unit whose information input is connected to an input source, an OR device, the comparators in the form of digital comparison circuits the initial state is the installation input to the initial state of the device, the first and second outputs of the control unit are connected respectively to the counting input and the installation input to the 0th first pulse counter, and ety and fourth inputs - respectively connected to counting input and the input of the installation in G second pulse counter output 0 + 1} th bit and the first counter (1 1P-1)

соединен с i-м входом первой группы первой схемы сравнени , 1-й вход второй группы которой соединен с t-м выходом 1-го разр да второго счетчика импульсов, выход 1-го разр да первого счетчика импульсов соединен с i-м входом первой группы второй схемы сравнени , 1-й вход второй группы которой соединен с выходом (Н1)-го разр да второго счетчика импульсов, выходы первой и второй схем сравнени  соединены соответственное первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  выходом устройства.connected to the i-th input of the first group of the first comparison circuit, the 1st input of the second group of which is connected to the t-m output of the 1st bit of the second pulse counter, the output of the 1st bit of the first pulse counter is connected to the i-th input of the first the second comparison circuit group, the 1st input of the second group of which is connected to the output (H1) of the second pulse counter, the outputs of the first and second comparison circuits are connected to the first and second inputs of the OR element, the output of which is the output of the device.

На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, по сн ющие работу устройства.Figure 1 shows the functional diagram of the device; 2 shows diagrams explaining the operation of the device.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 компараторы, выполненные в виде цифровых схем сравнени , блок 3 управлени , информационный вход 4 которого соединен с источником входного сигнала, первый 5 и второй 6 n-разр дные счетчики импульсов, элемент ИЛИ 7, вход 8 установки блока управлени  в исходное состо ние  вл етс  входом установки в исходное состо ние устройства , первый и второй выходы блока управлени  соединены соответственно с счетным входом и входом установки в О первого счетчика, а третий и четвертый выходы соединены соответственно с счетным входом и входом установки в О второго счетчика, выход (+1)-го разр да первогоThe device contains the first 1 and second 2 comparators, made in the form of digital comparison circuits, control block 3, information input 4 of which is connected to the input source, first 5 and second 6 n-bit pulse counters, element OR 7, block installation input 8 control to the initial state is the input of the initial state of the device, the first and second outputs of the control unit are connected respectively to the counting input and the installation input to the first counter, and the third and fourth outputs are connected respectively to the counting input and the setup input in About the second counter, the output (+1) -th bit of the first

счетчика (1 1И) соединен с I-м входомmeter (1 1I) is connected to the 1st input

первой группы первой схемы сравнени , 1-й вход второй группы которой соединен с выходом 1-го разр да второго счетчика, выходthe first group of the first comparison circuit, the 1st input of the second group of which is connected to the output of the 1st bit of the second counter, the output

1-го разр да первого счетчика соединен с 1-м входом первой группы второй схемы сравнени , 1-й вход второй группы которой соединен с выходом (1+1)-го разр да второго счетчика, выходы первой и второй схемThe 1st bit of the first counter is connected to the 1st input of the first group of the second comparison circuit, the 1st input of the second group of which is connected to the output of the (1 + 1) -th digit of the second counter, the outputs of the first and second circuits

0 сравнени  соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  выходом 9 устройства .The 0 comparisons are connected respectively to the first and second inputs of the OR element, the output of which is the output 9 of the device.

Блок 3 управлени  выполнен, напри5 мер, на компараторе 10, диоде 11, резисторе 12, триггере 13 со счетным входом, инверторе 14, тактовом генераторе 15 с кварцевой стабилизацией частоты формируемого на его выходе сигнала, элементах ИThe control unit 3 is made, for example, on the comparator 10, diode 11, resistor 12, trigger 13 with counting input, inverter 14, clock 15 with quartz frequency stabilization of the signal generated at its output, AND

0 16-21 и элементах ИЛИ 22 и 23. Параметры счетчиков 5 и 6 и генератора 15 выбраны так. чтобы за один период входного сигнала не происходило переполнение счетчиков импульсами тактовой частоты генератора 15.0 16-21 and elements OR 22 and 23. The parameters of the counters 5 and 6 and the generator 15 are selected as follows. so that for one period of the input signal there is no overflow of the counters with pulses of the clock frequency of the generator 15.

5 Значение тактовой частоты выбрано в соответствии с требуемой точностью работы устройства , так как ошибка временного положени  выходного импульса относительно истинного положени  экстремума5 The value of the clock frequency is chosen in accordance with the required accuracy of the device operation, since the error of the time position of the output pulse relative to the true position of the extremum

0 входного синусоидального сигнала не превышает величины То, где То - период такто- вой частоты.0 of the input sinusoidal signal does not exceed the value To, where That is the period of the clock frequency.

Компараторы 1 и 2, выполненные в виде цифровых схем сравнени , обеспечива5 ют сравнение k-разр дных чисел, причем k п-1, где п - число разр дов счетчиков 5 и 6 импульсов.Comparators 1 and 2, made in the form of digital comparison circuits, provide a comparison of k-bit numbers, and k n-1, where n is the number of bits of the counters 5 and 6 pulses.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

0 Перед началом работы устройства после включени  питани  на вход 8 подают импульс установки устройства в исходное состо ние, под действием которого счетный триггер 13 устанавливаетс  в нулевое состо5  ние, пройд  через элементы ИЛИ 22 и 23, указанный импульс поступает на вхрды установки в нулевое состо ние соответственно счетчиков 5 и 6 импульсов и устанавливает их в нулевое состо ние, а на выходе генерато0 ра 15 формируютс  тактовые импульсы (фиг.2а).0 Before the device starts operating, after turning on the power supply, input 8 of the device sets a pulse to the initial state, under which the counting trigger 13 is set to the zero state, passed through the OR 22 and 23 elements, the specified pulse goes to the zero state accordingly, the counters 5 and 6 pulses and sets them to the zero state, and the clock pulses are generated at the output of the generator 15 (Fig. 2a).

Синусоидальное напр жение (фиг.2б), имеющее посто нную составл ющую U0, поступает на информационный вход 4 блокаA sinusoidal voltage (fig. 2b), having a constant component U0, is fed to information input 4 of the block.

5 управлени  3, соединенного с входом компаратора 10. На выходе компаратора 10 формируютс  пр моугольные импульсы (фиг.2в) в моменты перехода синусоидального сигнала через . Диод 11 и резистор 12 защищают входы цифровых элементов от5 of control 3 connected to the input of the comparator 10. At the output of the comparator 10, rectangular pulses are generated (Fig. 2b) at the instants of the transition of the sinusoidal signal through. Diode 11 and resistor 12 protect the inputs of digital elements from

воздействи  отрицательных импульсов с выхода компаратора (фиг.2в). Импульсы с резистора 12 (фиг.2г) поступают на счетный вход триггера 13, на выходе которого формируютс  пр моугольные импульсы (фиг.2д). При совместной обработке импульсов с выходов элементов 11,13 (фиг.2г,д), а также после инвертора 14 элементами И 16-19 формируютс  управл ющие импульсы на выходе элементов И 16-19 ( фиг.2е,ж,з, и) соответственно.effects of negative pulses from the output of the comparator (figv). The pulses from the resistor 12 (Fig. 2d) arrive at the counting input of the trigger 13, at the output of which rectangular pulses are formed (Fig. 2e). When joint processing of pulses from the outputs of elements 11.13 (Fig. 2d, d), and also after the inverter 14, elements 16-19, control pulses are formed at the output of elements And 16-19 (Figures 2e, g, 3, and) respectively.

Импульсы (фиг.2е), поступающие на один из входов элемента И 20, совместно с импульсами тактового генератора 15, поступающими на другой вход элемента И 20, формируют счетные импульсы (фиг.2к), которые поступают на первый выход блока 3 управлени  и на счетный вход счетчика 5. Аналогично импульсы (фиг.2з), поступающие на один из входов элемента И 21, со- вместно с импульсами тактового генератора 15 формируют счетные импульсы (фиг.2л), которые поступают на третий выход блока 3 управлени  и на счетный вход счетчика 6.The pulses (Fig. 2e) arriving at one of the inputs of the element And 20, together with the pulses of the clock generator 15, arriving at the other input of the element And 20, form counting pulses (Fig. 2k), which arrive at the first output of the control unit 3 and the counting input of the counter 5. Similarly, the pulses (fig. 2z), arriving at one of the inputs of the element 21, together with the pulses of the clock generator 15, form the counting pulses (fig.2l), which are fed to the third output of the control unit 3 and to the counting counter input 6.

Во врем  действи  первой положитель- ной полуволны входного синусоидального сигнала на счетный вход счетчика 5 в течение времени ti поступают счетные импульсы (фиг.2к), в результате чего в счетчике 5 фиксируетс  число NI, характеризующее длительность интервала ti положительной полуволны входного синусоидального сигнала . При этом во врем  действи  отрицательной полуволны входного синусоидального сигнала импульсами, формируемыми на вы- ходе элемента И 19 (фиг.2и), которые через элемент ИЛИ 23 поступают на четвертый выход блока управлени  и на вход R счетчика 6. обнул етс  и подготавливаетс  к работе счетчик 6. После окончани  импульса обнулени  счетчик 6 переходит в режим сче- та и в течение времени г во врем  действи  второй положительной полуволны входного синусоидального сигнала считает импульсы с выхода элемента И 21 (фиг.2л).During the operation of the first positive half-wave of the input sinusoidal signal, the counting input of counter 5 receives counting pulses for the time ti (Fig. 2k), as a result of which the number 5 is fixed in the counter 5, characterizing the duration of the interval ti of the positive half-wave of the input sinusoidal signal. At the same time, during the negative half-wave action of the input sinusoidal signal, pulses generated at the output of element AND 19 (Fig.2i), which through the element OR 23 arrive at the fourth output of the control unit and at the input R of counter 6. is zeroed and prepared for operation counter 6. After the end of the zeroing pulse, counter 6 goes into the counting mode and for the time r during the second positive half-wave of the input sinusoidal signal counts the pulses from the output of the element 21 (fig.2l).

С разр дных выходов счетчика 5 на кодовые входы первой группы первой схемы 1From the bit outputs of counter 5 to the code inputs of the first group of the first circuit 1

сравнени  (входы 1 к) поступает код,Comparison (inputs 1 to) receives the code

соответствующий числу Ni/2. Если число NI нечетное, то на первой группе схемы будет число (Ni-1)/2. Потер  одного импульса тактовой частоты генератора 15 в случае, когда NI - нечетное число и характеризует временную погрешность величиной Т0.corresponding to Ni / 2. If the number NI is odd, then on the first group of the scheme there will be a number (Ni-1) / 2. The loss of one pulse of the clock frequency of the generator 15 in the case when NI is an odd number and characterizes the temporal error by the value T0.

По мере счета импульсов (фиг.2л) число в счетчике 6 увеличиваетс  и, когда число в счетчике 6станет равным Ni/2 либо(Мг-1)/2, то это число с разр дных выходов 1, ...,(п-1) поступает на кодовые входы второй группы схемы 1 сравнени  (входы 1,.... к), на выходеAs the pulses are counted (Fig.2l), the number in counter 6 increases and, when the number in counter 6 becomes equal to Ni / 2 or (Mg-1) / 2, then this number from the bit outputs 1, ..., (n 1) arrives at the code inputs of the second group of the comparison circuit 1 (inputs 1, ..., k), at the output

первой схемы 1 сравнени  формируетс  импульс (фиг.2м), соответствующий моменту экстремума второй положительной полуволны входного синусоидального сигнала (фиг.2б). После окончани  счетам счетчике 6 фиксируетс  число N2, характеризующее длительность интервала t$ (фиг.2л), а счетчик 5 обнул етс  импульсами, формируемыми на выходе элемента И 17 (фиг.2ж), которые через элемент ИЛИ 22 поступают на второй выход блока 3 управлени  и на вход установки в нулевое состо ние счетчика 5. Таким образом, счетчик 5 подготавливаетс  к началу нового цикла работы.The first comparison circuit 1 produces a pulse (Fig. 2m), corresponding to the moment of extremum of the second positive half-wave of the input sinusoidal signal (Fig. 2b). After the end of the counting, the counter 6 records the number N2, which characterizes the duration of the interval t $ (FIG. 2L), and the counter 5 is zeroed by pulses generated at the output of the AND 17 element (FIG. 2G), which through the OR 22 element arrive at the second output of the block 3 control and the input of the installation to the zero state of the counter 5. Thus, the counter 5 is prepared for the start of a new cycle of operation.

С разр дных выходов счетчика 6 на кодовые входы второй группы второй схемы 2From the bit outputs of counter 6 to the code inputs of the second group of the second circuit 2

сравнени  (входы 1 k) поступает код,Comparison (inputs 1 k) receives a code

соответствующий числу N2/2 (либо по аналогии со сказанным ранее (N2-1)72. При этом во врем  интервала времени т.з(фиг.2к) счетчик 5 вновь начинает счет импульсов, когда число импульсов в счетчике 5 достигнет N2/2 либо ()/2, то это число с разр дных выходов 1 (п-1) поступает наcorresponding to the number of N2 / 2 (or by analogy with what was said earlier (N2-1) 72. At the same time, during the time interval tz (Fig. 2k), counter 5 starts counting pulses again when the number of pulses in counter 5 reaches N2 / 2 or () / 2, then this number from the bit outputs 1 (n-1) goes to

кодовые входы первой группы второй схемыcode inputs of the first group of the second circuit

2 сравнени  (входы 1к), на выходе схемы2 comparisons (inputs 1k), at the output of the circuit

2 формируетс  импульс (фиг.2н), соответствующий моменту экстремума третьей полуволны входного синусоидального сигнала.2, a pulse is formed (FIG. 2n), corresponding to the extremum moment of the third half-wave of the input sinusoidal signal.

После окончани  счета в счетчика 5 фиксируетс  число Na, соответствующее длительности интервала времени гз (фиг.2к), а счетчик 6 вновь обнул етс  импульсами с выхода элемента И 19 (фиг.2и). Далее процессы повтор ютс  циклически, в результате чего на выходе схемы 1 формируютс  импульсы, соответствующие моментам экстремума четных полуволн, а на выходе схемы 2 - нечетных полуволн входного синусоидального сигнала, которые через элемент ИЛИ 7 поступают на выход 9 устройства.After the end of the counting, the counter 5 records the number of Na corresponding to the duration of the time interval r3 (Fig. 2k), and the counter 6 is again resetted by pulses from the output of the And 19 element (Fig. 2i). Further, the processes are repeated cyclically, as a result of which the output of circuit 1 produces pulses corresponding to the extremum moments of even half waves, and the output of circuit 2 contains odd half waves of the sinusoidal input signal, which through the OR 7 element enters output 9 of the device.

Таким образом, на выходе 9 устройства формируютс  выходные импульсы (фиг.2о), соответствующие моментам экстремума входного синусоидального сигнала. Наличие посто нной составл ющей U0 во входном синусоидальном сигнале не сказываетс  на точности работы схемы устройства .Thus, at the output 9 of the device, output pulses are formed (Fig. 2o) corresponding to the moments of the extremum of the input sinusoidal signal. The presence of a constant component U0 in the input sinusoidal signal does not affect the accuracy of the device circuit.

Claims (1)

Предлагаемое устройство обеспечивает не только формирование выходных импульсов , соответствующих моментам экстремума входного синусоидального сигнала, но и позвол ет формировать указанные импульсы в моменты экстремума входного сигнала без использовани  в схеме устройства конденсаторов , что позвол ет реализовать схему устройства в микроминиатюрном исполнении с применением БИС и использовать его на объектах, где габаритно-массовые характеристики имеют решающее значение при разработке и эксплуатации указател  экстремума. При этом предлагаемое устройство не требует специальных ручных регулировок и обеспечивает формирование выходного сигнала в автоматическом режиме. Формула изобретени  Указатель экстремума, содержащий два компаратора, блок управлени , информационный вход которого соединен с источни- ком входного сигнала, отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет обработки сигналов с различными периодами, в него введены два n-разр дных счетчика импульсов, элемент ИЛИ, причем компараторы выполнены в виде цифроЁых схем сравнени , вход установки блока управлени  в исходное состо ние  вл етс  входом установки в исходное состо ние устройства, первый и второй выхо- The proposed device provides not only the formation of output pulses corresponding to the extremum moments of the input sinusoidal signal, but also allows these impulses to be formed at the extremum moments of the input signal without using capacitors in the device circuit, which allows the device to be implemented in miniature format using LSI and use it at sites where overall mass characteristics are crucial in the development and operation of the extremum indicator. In this case, the proposed device does not require special manual adjustments and ensures the formation of the output signal in automatic mode. Claims of extremum containing two comparators, a control unit whose information input is connected to an input signal source, characterized in that, in order to expand the field of application by processing signals with different periods, two n-bit counters are introduced into it pulses, the OR element, and the comparators are made in the form of digital comparison circuits, the installation input of the control unit to the initial state is the input to the initial state of the device, the first and second outputs ды блока управлени  соединены соответственно со счетным входом и входом установки в О первого счетчика импульсов, а третий и четвертый выходы соединены соответственно со счетным входом и входом установки в О второго счетчика импульсов , выход (1+1)-го разр да первого счетчика ( п-1) соединен с l-м входомThe control unit dyes are connected respectively to the counting input and the installation input O of the first pulse counter, and the third and fourth outputs are connected respectively to the counting input and installation input O of the second pulse counter, the output of the (1 + 1) th digit of the first counter ( -1) connected to lth input первой группы первой схемы сравнени , 1-й вход второй группы которой соединен с 1-м выходом 1-го разр да второго счетчика импульсов , выход 1-го разр да первого счетчика импульсов соединен с i-м входом первой группы второй схемы сравнени , 1-й вход второй группы которой соединен с выходом (1+1}-го разр да второго счетчика импульсов, выходы первой и второй схем сравнени  соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого  вл етс  выходом устройства.the first group of the first comparison circuit, the 1st input of the second group of which is connected to the 1st output of the 1st discharge of the second pulse counter, the output of the 1st discharge of the first pulse counter is connected to the ith input of the first group of the second comparison circuit, 1 The second input of the second group is connected to the output (1 + 1} of the second pulse counter, the outputs of the first and second comparison circuits are connected respectively to the first and second inputs of the OR element, the output of which is the output of the device.