172590. lajstromszámú szabadalom • Adaptív mintavételező áramköri elrendezés

3

172590

4

A szerzők a továbbiakban ismertetendő mintavételezési kritériumaikból [3], [2], [4] a mintavételezési intervallumhosszakat az utolsó néhány mintavételkori jelérték felhasználásával extrapolálják. Ezen az úton diszkrét (pl. mikroprocesszor felhasználásával történő) jelfeldolgozás segítségével lehet becsülni a következő mintavételezési időpontot.

A mellékelt 1. ábra az (1) kritérium szerinti, a

2. ábra a (2) kritérium szerinti, a 3. ábra pedig a (3) kritérium szerinti mintavételezés olyan áramköri realizálásának sémáját mutatják, amelyben a mintavételezendő jel folytonos figyelésének segítségével a mintavételezés a mintavételezési kritériumokban felállított feltételek teljesülésekor pontosan, az extrapoláció hibáitól mentesen megvalósulhat.

Az ábrák jelölései:

u (t) — a mintavételezendő analóg jel

(feszültség),

u (ti) - az utolsó (i-edik) mintavételkori jelérték,

Au (t) - u (t) - u (ti),

Uro, ur) — a komparátor időben állandó referencia-feszültségei,

u,. (t) — a komparátor időben változó

referencia-jele,

Uv — a mintavételező vezérlőjele,

k — állandó (differencia-erősítő erősítése).

Az 1—3. ábrák tömbjeinek funkciói a következők:

1: Differencia-erősítő

Kimenetén a bemenetére kapcsolt feszültségek különbségének k-szorosa jelenik meg.

2: Ab szol út-ért ék képző

Kimenőjele a bemenetére kapcsolt jel abszolút-értéke.

3: Komparátor-áramkör.

Ha az invertáló bemenetére kapcsolt feszültség értéke eléri a nem invertáló bemenetére kapcsolt ur referencia-feszültség értékét vagy annál nagyobb, logikai 1 állapotú (választott logikai érték) a kimenete, egyébként logikai 0 állapotú a kimenet. (A kétféle bemenetre kapcsolt jelek szükség szerint felcserélhetek.)

4: Két bemenetű VAGY-kapu

Logikai VAGY-kapcsolatot megvalósító áramkör. 5: Impulzusformáló áramkör

A bemenetén létrejövő logikai 0 — logikai 1 feszültségugrás hatására a kimenetén t szélességű (ábrán uv jelű) impulzus jelenik meg.

6: Mintavételező és tartószerv

Az Uy vezérlő-impulzus felléptekor az u(t) bemenőjelből t idő alatt mintát vesz, s kimenetén a minta értékét a következő mintavételi időpontig (az új vezérlő-impulzus fellépéséig) tartja.

7: Időmérő-áramkör

Az uv vezérlő-impulzus megjelenésétől kezdve időmérő ciklusba kezd. Beállítható Tmax idő után logikai 1 jelenik meg a kimenetén,

8: Integrátor

Kimenőjele bemenőjelének időintegrálja. Az integrálás minden mintavételi időponttól kezdődően újból indul. A mintavételező működését vezérlő uv jel vezérli az integrátor zérus kezdeti értékének beállítását is. A mintavételezéshez és az integrátor kezdeti értékének a beállításához is r idő áll rendelkezésre.

9: Referencia-jel generátor

Az uv vezérlőjel logikai 1 — logikai 0 átmenetétől kezdődően (az impulzus megszűnésétől kezdve) különféle feszültség-időfüggvényt állít elő a kimenetén az uv vezérlőimpülzus fellépéséig.

Az ábrákon a balról jobbra történő jelhaladási irányoktól eltérő jelhaladási irányok nyilakkal vannak jelölve.

Az egymás alatti 1 és 0 szimbólumok kétállapotú jelekre utalnak.

Az (1) szerinti mintavételezésnél (1. ábra) a mintavételezési kritérium:

ki U(t) - u(t,)l = Ujj, (i)

(1) értelemben mintavételezés akkor történik, ha az utolsó mintavételkori értékhez képest a mintavételezendő jel meghatározott (beállítható) értékkel megváltozik.

Az u(t) és u(t,) jeleket az 1 jelű differencia-erősítő bemeneteire kapcsolva az erősítő kimenetén a kAu (t) jelet kapjuk. Abszolút-érték képzés után k|Au(t)|-t a 3 feszültségkomparátorral összehasonlítjuk valamely alkalmas uro referencia-feszültséggel. Ha a kIAu (t) feszültség eléri az uro feszültség szintjét, a komparátor másik (a leírásban logikai 1-nek választott) állapotába billen, aminek hatására a 4 VAGY-kapu kimenetén is logikai 1 jelenik meg. A VAGY-kapu kimenetének megváltozására az 5 impulzusformáló áramkör kimenetén létrejön a 6 mintavételező vezérléséhez szükséges Uy vezérlő-impulzus. Mivel előírás lehet (pl. stabilitási okokból), hogy egy bizonyos Tmax idő eltelte után feltétlenül történjen újabb mintavétel, az uv vezérlőimpulzussal a 7 időmérő időmérési ciklusát indítjuk. Ha az utolsó mintavételt követően Tmax ideig a komparátor állapota nem változik meg, Tmax idő elteltével az időmérő áramkör a 4 VAGY-kapun keresztül az impulzusformáló áramkört működteti.

A (2) szerinti mintavételezésnél (2. ábra) az előző mintavételezéshez képest csak az a különbség, hogy

k|Au (t)|-t a 8 integrátoron vezetve keresztül k|Au (t)| integrálját hasonlítjuk össze valamely időben állandó uri referencia-feszültséggel. Ezen mintavételezésnek megfelelő mintavételezési kritérium:

h; 1

k j lu (t) - u(tj)l dt = iá, (2)

h

ahol

t, — az i-edik mintavételezési pillanata,

t, + j — az i + 1 -edik mintavételezés pillanata.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2