Измеритель длительности фронтов импульсов
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Цель - повьшение точности измерениядостигается путем сравнения уровней изменения амплитуд каждого фронта импульса за выбранный промежуток времени и время формирования всего фронта . Исследуемый сигнал поступает на вход нормализатора I, где вырабатываются постоянные по амплитуде импульсы , которые поступают на компаратор .26, вход первого элемента 2 задержки и второй вход первого элемента ИЛИ i5, с выхода которого исследуемый импульс подается на вход третьего преобразователя 19, вырабатывающего счетные импульсы, количество которых пропорционально амплитуде импульса и подсчитывается счетчиком 21. На выходе цифрового умножителя 28 определяется длительность переднего и заднего фронтов импульса, которая фиксируется регистратором 27. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„,SU»14221 (50 4 G 01 R 29/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
h0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4199442/24-21 (22) 24.02.8? (46) 07.09.88. Бюл. У 33 (72) Э.Н. Сошников, В.В. Жильников и О.Э, Сошников (53) 621.317.?5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 653582, кл. G 01 R 29/02, 1979 °
Авторское свидетельство СССР
11- 860594, кл. G 0! R 29/02, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТ1Х ФРОНТОВ
ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.
Цель — повышение точности измерениядостигается путем сравнения уровней изменения амплитуд каждого фронта импульса за выбранный промежуток времени и время формирования всего фронта. Исследуемый сигнал поступает на вход нормализатора 1, где вырабатываются постоянные по амплитуде импульсы, которые поступают на компаратор .26, вход первого элемента 2 задержки и второй вход первого элемента ИЛИ 15, с выхода которого исследуемый импульс подается на вход третьего преобразователя 19, вырабатывающего счетные импульсы, количество которых пропорционально амплитуде импульса и подсчитывается счетчиком
21. На выходе цифрового умножителя
28 определяется длительность переднего и заднего фронтов импульса, которая фиксируется регистратором 27.
2 ил.
1422)89
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматике, вычислительной и контрольно-измерительной технике.
Цель изобретения — повышение точности измерения путем сравнения уровней изменения амплитуд каждого фронта импульса за выбранный промежуток времени и время формирования всего фронта °
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого измерителя, на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняю-!5 щие работу измерителя.
Измеритель длительности фронтов импульсов содержит нормализатор импульса, первый 2, второй 3, третий
4 элементы задержки, первый 5, вто- 20 рой 6 и третий ? инверторы, первый
8 и второй 9 пиковые детекторы со сбросом, первый 10 и второй 11 сумматоры, выполненные, например, на резисторах, первый 12, второй 13 и третий 14 электронные ключи, выполненные, например, в виде высокочастотных реле, первый 15 и второй 16 элементы ИЛИ, первый 17, второй 18 и третий 19 преобразователи напряже — 30 ние — частота, первый 20 и второй 21 счетчики, первый 22 и второй 23 RSтриггеры, первый 24 и второй 25 блоки дифференцирования, компаратор
26, выполненный, йапример, в виде триггера Шмитта, регистратор 27, выполненный, например, в виде цифропечатающего устройства, цифровой умножитель 28 и цифровой делитель 29, выполненные, например, на микросхеме, 40 блок 30 памяти, выполненный, например, на микросхеме. При этом последовательно соединены нормализатор 1 импульсов, выход которого также подключен к входу первого элемента 2 за- 45 держки и первому входу компаратора 26, первый сумматор 10, первый инвертор
5,.первый электронный ключ 12, первый элемент ИЛИ 15, второй вход которого соединен с выходом нормализатора 1 импульсов, второй электронный ключ 13, первый пиковый детектор 8, первый преобразователь 17 напряжение частота, первый счетчик 20, цифровой делитель 29, цифровой умножитель 28, второй информационный вход которого соединен с вьг<одом блока 30 памяти, и регистратор 27, последовательно соединены второй инвертор 6, вход котороro подключен к выходу первого элемента 2 задержки к второму входу компаратора 26, второй пиковый детектор
9, выход которого также соединен с вторым входом первого сумматора 10, второй сумматор 11, второй вход которого подключен к выходу первого элемента 2 задержки, третий инвертор
7, третий электронный ключ 14, второй элемент ИЛИ 16, второй вход которого соединен с выходом первого элемента 2 задержки, второй преобразователь 18 напряжение — частота, первый BS-триггер 22, прямой выход которого также подключен к управляемому входу второго электроннога ключа 13, первый блок 24 дифференцирования и второй элемент 3 задержки, первый выход которого соединен с управляющим входом цифрового делителя 29, вход первого пикового детектора 8 подключен к выходу первого элемента ИЛИ 15, через второй ключ 13, вход которого соединен с входом третьего преобразователя 19 напряжень.е — частота, выход второго счетчика 21 соединен с вторым информационным входом цифрового делителя 29, последовательно соединены второй блок 25. дифференцирования, вход которого соединен с выходом компаратора 26, третий элемент 4 задержки и второй RS-триггер 23, выход которого подключен к управляемым входам первого 12 и третьего !
4 электронных ключей, выход второго элемента 3 задержки соединен с управляющими входами первого 8 и второго 9 пиковых детекторов, первого
20 и второго 21 счетчиков, цифрового умножителя 28, регистратора 27, Rвходом первого НЯ-триггера 22 и Sвходом второго RS триггера 23.
Измеритель работает следующим образом, Исследуемый импульсный сигнал поступает на вход нормализатора 1 импульсов..На его выходе вырабатываются постоянные по амплитуде импульсы (фиг.2а), которые поступают на на первый вход компаратора 26, вход первого элемента 2 задержки и второй вход первого элемента ИЛИ 15, с выхода которого первый исследуемый импульс подается на вход третьего преобразователя 19, который вырабатывает счетные импульсы, количество которых пропорционально амплитуде
3 14
Оя импульса и подсчитывается вторым счетчиком 21, с выхода которого их числовое значение в двоичном коде поступает на второй вход цифрового делителя 29, а через второй электронный ключ 13 подается на первый пиковый детектор 8, который запоминает изменение текущего напряжения U, (фиг. 2б) переднего фронта исследу— емого импульса U, за время
С выхода первого элемента 2 задержанный за время импульс (фиг.2в) через второй элемент ИЛИ 16 поступает на второй вход компаратора 26 и на вход второго преобразователя 18 напряжение — частота. В момент начала формирования переднего фронта задержанного импульса U (фиг. 2в, ) на выходе первого преобразо2 вателя 17 напряжение — частота вырабатывается первый счетный импульс, который поступает Hà S-вход первого
RS-триггера 22 .и переводит его в положение логической "!" (фиг. 2г, С = t )..На прямом выходе первого
RS-триггера 22 образуется напряжение логической "1", которое подается на вход первого блока 24 дифференцирования, и запирает второй электронный ключ 13, оставляя напряжение на первом пиковом детектор 8 на уровне
U < (фиг. 2б, t = t2). С выхОда
И / первого пикового детектора 8 напряжение U „ поступает на вход первого преобразователя 17 напряжение — частота, который вырабатывает счетные импульсы, количество которых проч порционально напряжению U Ä и подсчитывается первым счетчиком 20, с выхода которого значение счетных импульсов в двоичном коде поступает на первый вход цифрового делителя 29.
Передний фронт импульса U< первого RS-триггера 22 дифференцируется первым блоком 24 дифференцирования, образуя положительный импульс U< (фиг.2д), которым после задержки на время вторым элементом 3 задержки результаты счета первого и второго счетчиков передаются в цифровой делитель 29, где вычисляется отношение амплитуды U импульса к уров4 ню изменения переднего фронта импульса U < за время, . Результат де— ления U„/Ö передается вторично г задержанным на время cz (фиг.2е) элементом 3 задержки импульсов в цифровой умножитель 28, на который с бло.55
В момент формирования заднего фрон та задержанного импульса U (фиг.2н, t = t< ) на выходе первого преобразователя 17 напряжение - частота вновь вырабатывается первый счетный импульс, который поступает на S-вход первого RS-триггера 22 и переводит
22189 ка 30 памяти поступает значение задержки ., и на регистратор 27.
На выходе цифрового умножителя 28 гопределяется длительность („„ U„
i fz /Уд „переднего фронта исследуемого импульса U<, которая фиксируется регистратором 27.
При этом первый пиковый детектор 8, первый 20 и второй 21, счетчики и первый RS-триггер 22 возвращаются в исходное состояние, а второй BS-триггер 23 принимает значение логической
"1" (фиг, 2ж), и первый 12 и третий
14 электронные ключи открываются, Одновременно с выхода первого элемента 2 задержки напряжение U<, инвертируясь вторым инвертором 6, в виде напряжения д (фиг. 2з) подается на вход второго пикового детектора 9, который запоминает амплитуду
П„ исследуемого импульса, поступающую в виде напряжения U (фиг. 2и) на второй вход первого сумматора 10, 25 на первый вход которого с выхода нормализатора 1 импульсов подается напряжение Ц.
На выходе первого сумматора 10 образуется отрицательное напряжение Uip (фиг. 2к), которое, инвертируясь третьим инвертором (фиг. 2л), в виде напряжения У„,через первый электронный ключ 12, первый элемент ИЛИ 15 и второй электронный ключ 13 поступает на первый пиковый детектор 8, на выходе которого осуществляется формирование изменения напряжения заднего фронта исследуемого имг пульса в течение времени (л, посту40 пающего на вход первого преобразователя 17 напряжение - частота. При этом на первом и втором входах второго сумматора 11 формируются напряжения U> (фиг.2и) и U> (фиг ° 2в), ко45 торые на его выходе образуют отрицательное напряжение U,2 (фиг. 2м), которое, инвертируясь третьим инвертором (фиг. 2н), через третий электронный ключ 14 и второй элемент ИЛИ 16 подается на вход второго преобразова" . теля 18 напряжение — частота.
1422189 его в положение логической "1" (фиг. 2г, t = t< ). На прямом выходе первого RS-триггера 22 опять образуется положительное напряжение Ug которое подается на вход первого блока 24 дифференцирования и опять запирает второй электронный ключ 13, оставляя на первом пиковом детекторе 8 на уровне U„q<. При этом первый 17 и третий 19 преобразователи вырафатыI вают счетные импульсы, количество которых пропорционально напряжениям
Улд и U ñîîòâåòñòâåííî и подсчитывается первым 20 и вторым 21 .счетчиками, с выходов которых результаты счета в двоичном коде поступают на цифровой делитель 29.
Опять дифференцируется первым блоком 24 дифференцирования передний 20 фронт импульса U первого RS-триггера 22 (фиг . 2г, t = t ), которым после задержки на время Г, вторым элементом 3 задержки результаты счета первого 20 и второго 21 счетчиков передаются в цифровой делитель 29, где вычисляется отношение амплитуды импульса U»x уровню изменения напряжения U, заднего фронта исследуемого импульса U< за время ь,q . Резуль- 30 тат деления U„ /Б передается вторично задержанным на время 7 элемен2 том 2 задержки импульсов в цифровой умножитель 28, на который с блока 30 памяти поступает значение, и на ре35 гистратор 27. На выходе цифрового умножителя 28 вырабатывается значение длительности (» = U . cg /U„q 3 заднего фронта исследуемого импульса ,которое фиксируется регистратором 27. При этом первый 8 и второй 9 пиковые детекторы, первый 20 и 21 счетчики и первый НБ-триггер 22 возвращаются в исходное оостояние.
В момент формирования заднего фрон— та исследуемого импульса U в результате превышения напряжением U напряжения Uy на выходе компаратора 26 вырабатывается импульс UIg (фиг. 20), задний фронт которого, дифференци.50 руясь вторым блоком 25 дифференцирования (фиг. 2п), через третий элемент 4 задержки (фиг. 2р)поступает на Rвход второго RS-триггера 23, пос55 ледний возвращается в исходное состояние, и процесс измерения длительности фронтов исследуемого импульса прекращается.
В случае необходимости определения статистических характеристик длительностей фронтов импульса число измерений определяют исходя из достоверности этих измерений. е
Формула изобретения
Измеритель длительности фронтов импульсов, содержащий последовательно соединенные первый элемент задержки и компаратор, о т. л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два сумматора, три.инвертора, три электронных ключа, два элемента HjIH, два преобразователя напряжение — частота счетчик, цифровой делитель, цифровой умножитель, регистратор, два пиковых детектора, два RS-триггера, два блока дифференцирования, блок памяти, нормализатор импульсов, вход которого является входом измерителя, а выход подключен к входу первого элемента задержки, другому входу первого элемента ИЛИ и второму входу компаратора и через последовательно соедиденные первый сумматор первый инI вертор, первый электронный ключ, первый элемент ИЛИ, второй электронный ключ, первый пиковый детектор, первый преобразователь напряжение — частота, первый счетчик, цифровой делитель, цифровой умножитель соединен с регистратором, вьжод первого элемента задержки через последовательно соединенные. второй инвертор, второй пиковый детектор, второй сумматор, третий инвертор, третий электронный ключ, второй элемент ИЛИ, второй преобразователь напряжение — частота, первый RS-триггер, первый блок дифференцирования и второй элемент задержки соединен с другим входом цифрового делителя, вьжод компаратора через последовательно соединенные второй блок дифференцирования, третий элемент задержки и второй RS-триггер соединен с другими входами первого и третьего ключей, второй вход цифрового умножителя соединен с выходом блока памяти, второй вход цифрового делителя соединен с выходом второго счетчика, первый вход которого через третий преобразователь напряжение — частота соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход второго счетчика соединен с другими входами второго элемента за1422189 держки, цифрового умножителя, регистратора, Н-входом первого RS-триггера, $-входом второго RS. — òðèããåðà, первого счетчика, первого и второго пиковых детекторов, выход первого счетчика соединен с другим входом цифрового делителя, другой вход второго сумматора соединен с выходом первого элемента задержки и другим входом второго элемента ИЛИ, выход второго пикового детектора соединен с другим входом первого сумматора.
