Екстремальний аналізатор

Екстремальний аналізатор, що містить ана логовий ключ, регістр зсуву, перший, другий, тре тій та четвертий елементи АБО, перший, др угий та третій RS-тригери, генератор тактових імпуль сів, ци фровий ключ, при чом у ви хо ди пер шо го , другого і третього елементів АБО з'єднані з R-виходами ВІДПОВІДНО першо го , др уго го і третьо го RS-тригерів, тактовий вхід аналогового ключа з'єднаний з виходом генератора тактових імпуль сів, який ві дрізняється тим, що в нього вве дені аналого-цифровий перетворюва ч, суматор, пер ший і др угий компаратори, елемент АБО-НЕ, перший, др угий, третій і четвертий формува чі заднього фронту, перший та др угий елементи І, D-тригер четвертий RS-тригер, п'ятий елемент АБО, причому тактові входи аналого-ци фрового перетворювача , ре гістра зсуву, сума тора і пер ший вхід першого елемента І об'єднані і з'єднані з виходом генератора тактових імпульсів, вихід аналогового ключа з'єднаний з входом аналогоцифрового перетворювача, виходи якого з'єднані з інформаційними входами регістра зсуву, виходи х, і ви ходи х,_і якого з'єднані з входами суматора, виходи хм регістра зсуву з'єднані з інформаційними входами цифрового ключа виходи суматора з'єднані з першими входами першого та першими входами другого компараторів, S-вхід першого R S-тригера , перший вхід елемента АБОНЕ, другий вхід другого элемента АБО та другий вхід третього елемента АБО об'єднані та з'єднані з виходом першого компаратора, S вхід другого RS-тригера. другий вхід першого та перший вхід третього елементів АБО об'єднані і з'єднані з виходом элемента АБО-НЕ. S вхід третього RSтригера, др угий вхід елемента АБО-НЕ, перший вхід першого та перший вхід друго го елементів АБО об'єднані і з'єднані з виходом другого компаратора, прямі виходи першого другого і третього RS-тригерів з'єднані ВІДПОВІДНО через перший, другий і третій формувачі заднього фронту з першим, другим І третім входами четвертого елемента АБО, ви хід першого елемента І з'єднаний з тактовим входом D-тригера, інверсний вихід і Dвхід якого з'єднані між собою, прямий вихід Dтригера через че твер тий формувач заднього фронту з'єднаний з S-входом четвертого RS тригера та першим входом п'ятого елемента АБО, інверсний вихід четвертого RS-тригера з'єднаний з другим входом першого елемента І, а прямий вихід четвертого RS-тригера з'єднаний з другим входом другого елемента І, перший вхід цього елемента з'єднаний з виходом четвертого елемента АБО, а ви хід з другим входом п'ятого елемента АБО ви хід якого з'єднаний з тактовим входом цифрового ключа, вхід аналогового ключа, другі входи першого та другі входи другого компараторів є інформаційними входами, прямі виходи першого, другого і третього RS-тригерів, ви хід п'ятого елемента АБО і виходи цифрового ключа являються інформаційними виходами екстремального аналізатора Винахід відноситься до автоматики та обчислювальної техніки, може бути використаний в пристроях цифрово» обробки сигналів і системах стискання даних Відомий дельтз-модулятор [1]. який містить генератор тактових імпульсів компаратор реверсивний лічильник, блок керування, перетворювач код-напруга, два елементи АБО, два форм ува чі (24) 15 09 2000 (46) 15 09 2000, Бюл № 4, 2000 р (72) Погрібний Володимир Олександрович, Зелінський Ігор Дмитрович, Рожанювський Ігор Володимирович (73) Державний університе т "Львівська полі техніка" (56) 1. Авторське свідоцтво СРСР № 1508350, МПК Н 03 М 3/02, 7/32, публ 15 09 89 2 Погрибной В А Дельта - модуляция в ци фро вой обработке си гна ло в - М Радио и связь, 1 9 9 0 -С 6 5 3 Авторське свідоцтво СРСР № 1345349, МПК Н 03 М 3/02. 7/32, п убл 15 10 87 4 Авторське свідоцтво СРСР № 1257849, МПК Н 03 М 3/02, п убл 15 09 86 CM 27440 переднього фронту, елемент ЗАБОРОН А, елемент t, RST-тригер елемент затримки, D-тригєр, перетворювач рівня, елемент НЕ, елемент додавання по модулю, суматор джерело логічного нуля цифровий аналізатор сигналу блок буферної пам'яті Однак, цей пристрій не визначає локальних екстремумів на протязі перших п періодів дискретизації, що відповідають тривалості початкового перехідного процесу дельта-модулятора Значення п залежить від початкового рівня сигналу, величини кроків квантування та частоти дискретизації Вказаний інтервал суттєво погіршує точність аналізу Така ситуація має місце в зв'язку з тим, що в даному пристрої відсутні блоки, які відробляють початкове ненульове значення вхідного сигналу Найближчим технічним рішенням є екстремальний аналізатор [2], який містить аналоговий ключ регістр зсуву, перший, другий, третій та четвертий елементи АБО, перший, другий та третій RS-тригери, генератор тактових імпульсів, цифровий ключ, причому виходи першого, друго го і третього елементів АБО з'єднані з R-вихода-ми відповідно першого, другого і третього RS-тригерів, тактовий вхід аналогового ключа з'єднаний з виходом генератора тактових імпульсів Цьому пристрою притаманна неоднозначність часових затримок між дійсними та визначеними моментами появи локальних екстремумів, що призводить до неоднакови х по хибок часо вого аналіз у, і не дає можливості скомпенсувати їх Це викликано тим , що блоки, які аналіз ують комбінації виду 01 01, 10 10 затримують імпульси, що свідчать про моменти появи локальних екстремумів на три періоди дискретизації відносно дійсних моментів появи локальних екстремумів, а блоки, ячі аналізують комбінації виду 11, 00 - на два періоди дискретизації Пристрій також не визначає локальні екстремуми на протязі початкового перехідного процесу через застосування в пристрої ЛІ НІЙНОГО дельта-кодера і відсутність блоків які відробляють початкове ненульове значення вхідного сигналу Тривалість перехідного процесу залежить від початкового рівня сигналу, вибору кроків квантування та періоду дискретизації В основу вина ходу поставлено задачу створити такий екстремальний аналізатор, в якому введення в схем у блоків, які відробляють початкове значення вхідно го сигналу дозво лило б зменшити час поча тково го пере хідно го процесу до одного періоду дискретизації, а використання блоків аналізу приростів - зменшити ча сові зсуви між біжучими та визначеними моментами появи локальних екстремумів до одного періоду дискретизаці ї, і за рахунок цього підви щи ти то чність та ін формативність амплітудно-часо во го ана ліз у Поставлена задача вирішується тим, що в екстремальний аналізатор, що містить аналоговий ключ, регістр зсуву, перший, другий, третій та четвертий елементи АБО перший, другий та третій RS-тригери, генератор тактових імпульсів, цифровий ключ, причому виходи першого, другого і третього елементів АБО з'єднані з R-виходами відповідно першого, другого і третього RS-тригерів, тактовий вхід аналогового ключа з'єднаний з виходом генератора тактових імпульсів, згідно з винаходом введені аналого цифровий перетворювач, суматор перший і другий компаратори, елемент АБО-НЕ, перший, др угий, третій і че твертий формувачі заднього фронту, перший та другий елементи І, D-тригер, че твертий RS-тригер, п'ятий елемент АБО, причому такто ві входи аналого-цифрового перетворювача регістра зсуву, суматора і перший вхід пер шого елемента І об єднані і з'єднані з виходом генератора тактових імпульсів, вихід аналогового ключа з"єднаний з входом аналого-цифрового перетворювача, виходи якого з'єднані з інформаційними входами регістра зсуву ви ходи х, і ви ходи Хм якого з'єднані з входами суматора, ви ходи х^і регістра зсуву з'єднані з інформаційними входами цифрового ключа, виходи суматора з'єднані з першими входами першого та першими входами др уго го компараторів, S-вхід першо го RS-три гера, перший вхід елемента АБО-НЕ, другий вхід др уго го элемента АБО та др угий вхід тре тього елемен та АБО об'єднані та з'єднані з виходом першого компаратора S-вхід др угого RS-тригера, др угий вхід першого та перший вхід третього елементів АБО об'єднані і з'єднані з виходом элемента АБО-НЕ, S-вхід третього RS-тригера, другий вхід елемента АБО-НЕ, перший вхід першо го та перший вхід другого елементів АБО об'єднані і з'єднані з виходом другого компаратора, прямі виходи першого, другого і третього RS-тригерів з'єднані ВІДПОВІДНО через перший, другий і третій формувачі заднього фронту з першим, другим і третім входами четвертого елемента АБО, ви хід першого елемента І з'єднаний з тактовим входом D-тригера, інверсний вихід і D-вхід якого з'єднані між собою, прямий вихід D-тригера через четвертий формувач заднього фронту з'єднаний з S-входом четвертого RS-тригера та першим входом п'ятого елемента АБО, інверсний вихід четвертого RS-тригера з'єднаний з другим входом першого елемента І, а прямий вихід четвертого RS-тригера з'єднаний з другим входом другого елемента І, перший вхід цього елемента з'єднаний з виходом четвертого елемента АБО, а ви хід з другим входом п'ятого елемента АБО, ви хід якого з'єднаний з тактовим входом цифрового ключа, вхід аналогового ключа, другі входи першого та другі входи другого компараторів с інформаційними входами, прямі виходи першого, др угого і третього RS-тригерів, вихід п'ятого елемента АБО і ви ходи ци фрового ключа являються інформаційними виходами екстремального аналізатора Введення в схему першого та другого елементів І, D-тригера, четвертого формувача заднього фронту, четвертого RS-тригера, п'ятого елемента АБО дозволило відпрацювати початкове значення вхідного сигналу і тим самим скоротити час початкового перехідного процесу до одного періоду дискретизації Введення аналого-цифрового перетворювача, суматора, першого та другого компараторів, елемента АБО-НЕ, першого, другого та третього формувачів заднього фронту дозволило зменшити часові зсуви між біжучими та визначеними моментами появи локальних екстремумів до одного періоду дискретизації На фіг 1 зображена функціональна схема екстремального аналізатора, а на фіг 2 - часові залежності основних сигналів аналізатора 27440 Екстремальний аналізатор містить анапо говий ключ 1, аналого-цифровий перетворювач 2, регістр зсуву 3, суматор 4, перший 5 і другий 6 компаратори, елемент АБО-НЕ 7, перший 8 другий 9 і третій 10 елементи АБО перший 11 др у гий 12 і третій 13 RS-тригери, перший 14 другий 15 і третій 16 формувачі заднього фронту, четвертий елемент АБО 17, генератор тактових імпульсів 18, перший елемент І 19 D-тригер 20, четвертий формувач заднього фронту 21, четвертий RS-тригер 22, другий елемент І 23, п'ятий е леме н т АБО 24 , ци фро вий к люч 25 , ви ходи 26 ЗО та входи 31, 32, 33 Тактові входи аналогового ключа 1, аналого-цифрового перетворювача 2, суматора 3, регістра зсуву 4 і перший вхщ першого елемента І 19 об'єднані і з'єднані з виходом генератора тактових імпульсів 18 вихід аналогового ключа 1 з'єднаний з входом аналого-цифрового перетворювача 2, виходи якого з'єднані з інформаційними входами регістра зсуву 3 ви ходи х, і ви ходи хм якого з"єднані з входами суматора 4, виходи х^і регістра зсуву 3 з'єднані з інформаційними входами цифрового ключа 25 виходи суматора 4 з'єднані з першими входами першого 5 та першими входами другого 6 компараторів, Sвхід першого RS-тригера 11, перший вхід елемента АБО-НЕ 7, др угий вхід др угого елемента АБО 9 та другий вхід третього елемента АБО 10 об'єднані та з'єднані з виходом першого компаратора 5, S-вхід другого RS-тригера 12, другий вхід першого 8 та перший вхід третього 10 елементів АБО об'єднані і з'єднані з виходом елемента АБО-НЕ 7, S-вхід третього RS-тригера 13, другий вхід елемента АБО-НЕ 7, перший вхщ першого 8 та перший вхід другого 9 елементів АБО об'єднані і з'єднані з виходом другого компаратора 6, виходи першого 8. другого 9 та третього 10 елементів АБО з'єднані з R-входами відповідно першого 11, другого 12 і третього 13 RS-тригерів, прямі виходи першого 11, другого 12 і третього 13 RS-тригерів з'єднані ВІДПОВІДНО через перший 14, другий 15 і третій 16 формувачі заднього фронту з першим, другим і третім входами четвертого елемента АБО 17, вихід першого елемента І 19 з'єднаний з тактовим входом D-тригера 20, інверсний вихід і Dвхід якого з'єднані між собою, прямий вихід D-тригера 20 через четвертий формувач заднього фронту 21 з'єднаний з S-входом четвертого RS-тригера 22 та першим входом п'ятого елемента АБО 24, інверсний вихід четвертого RS-тригера 22 з'єднаний з другим входом першого елемента І 19, а прямий вихід четвертого RS-тригера 22 з'єднаний з другим входом другого елемента І 23, перший вхід цього елемента з'єднаний з виходом четвертого елемента АБО 17, а вихід з другим входом п'ятого елемента АБО 24, вихід якого з'єднаний з тактовим входом цифрового ключа 25 вхід 31 аналогового ключа 1, друп входи 32 першого 5 та друп входи 33 другого 6 компараторів є інформаційними входами, прямий вихід 26 першого RS-тригера 11, прямий вихід 27 другого RS-тригера 12 прямий вихід 28 третього RSтригера 13, вихід ЗО п'ятого елемента АБО 24 і виходи 29 цифрового ключа 25 являються інформаційними виходами екстремального аналізатора Екстремальний аналізатор при надходженні вхідного сигналу на вхід 31 формує одиничні сигнали на виході 26 тільки при зростанні вхідно го сигналу, на ви ході 27 - при незмінному вхідному сигналі, на ви ході 28 - при спаданні вхідного сигналу На ви хода х 29 формуються значення екстремумів а також початкові значення вхідного сигналу, в ви гляді імпульсного коду, а на ви ході ЗО - одиничні імпульси які свідчать про моменти визначення цих екстремумів ВИХІДНІ сигнали затримані відносно вхідних на один період дискретизації Ве ли чина по хибки fi зада єть ся на вхо да х 32 а величина -5 - на входа х 33 в ви гляді ІКМкоду Роботу екстремального аналізатора можна поділити на три етапи На першому етапі відбувається перетворення вхідного аналогового сигналу x(t) з допомогою імпульсно-кодової модуляції (ІКМ) в ІКМ код {х,}, а далі в різницевий код {VX^ за правилом VX, = х.-х, і На другому етапі відбувається обробка різницевого коду за правилом. 0, V X -L Ь 0 V X, > - S 1 I VX( Ki5 0 IV Х,Ь 8, то на виході тільки першого компаратора 5 буде сигнал UM«5 = 1 (фіг 26) Якщо VX, < -Й, то на виході тільки друго го компаратора 6 буде сигнал ивихє = 1 (фіг 2в) Якщо | VX, І Й, то тільки на ви ході пер шо го RS-три гера 11 буде си гнал "1 " (фіг 2д) Якщо І VX, 11 < Ь, то тільки на виході другого RS-три гера 12 буде сигнал "1" (фі г 2е) Якщо VX, і Ш я Ш -1 U сч 0 27440 \ л N л 11111 t Si ey о I ж} JZ1 i it П . I I A Jl T Фіг. 2 Тираж 50 ем Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна В8000 м Ужгород вул Гагаріна, 101 (0312 2)3 -72 -89 (031 22) 2-57 -03