Измеритель длительности фронтов импульсов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматике, вычислительной и контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя - достигается в результате одновременного автоматического измерения длительностей фронтов импульсов и их оснований и вершин. Измеритель содержит нормализатор 1 импульсов, элементы 2-5 задержки, инверторы 6-8, пиковые детекторы 9 и 10 со сбросом, сумматоры 11 и 12, электронные ключи 13-16, выполненные в виде реле, элементы ИЛИ 17-19, преобразователи 20-22 напряжение-частота, счетчики 23-25, RS-триггеры 26-28, блоки 29 и 30 дифференцирования, компаратор 31, регистратор 32, цифровые умножители 33 и 34, цифровой делитель 35, блок 36 памяти, видео-усилитель 37. Для определения длительности вершины исследуемого импульса вычисляется разность между длительностями основания исследуемого импульса и суммой длительностей переднего и заднего фронтов. 2 ил.

C0IO3 СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

1511 1 G О1 R 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОЬРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 1422189 (21) 4335894/24-23 (22) 01;12.&7 (46) 23.07 ° 89. Бюл. ¹ 27 (72) О.Э.Сошников и Э.Н.Сошников (53) 621.317.75(088.&) (56) Авторское свидетельство СССР

И - 1422189, кл, G 01 R 29/02, 27 ° 08.87. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ФРОНТОВ

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматике, вычислительной и контрольно-измерительной технике °

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей измерителя— достигается в результате одновремен„„SU„„1495724 А 2

2 ного автоматического измерения длительностей фронтов импульсов и их оснований и вершин ° Измеритель содержит нормализатор 1 импульсов, элементы 2-5 задержки, инверторы 6-8, пиковые детекторы 9 и 10 со сбросом, сумматоры 11 и 12, электронные ключи

13-16, выполненные в виде реле, элементы ИЛИ 17-19, преобразователи 2022 напряжение — частота, счетчики 2325, RS-триггеры 26-28, блоки 29 и 30 дифференцирования, компаратор 31, регистратор 32, цифровые умножители 33 и 34, цифровой делитель 35, блок 36 памяти, видеоусилитель 37. Для определения длительности вершины исследуемого импульса вычисляется разность между длительностями основания исследуемого импульса и суммой длительностей переднего и заднего фронтов.2 ил.

1495724 4

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматике, вычислитель.ной иконтрольно-измерительной технике и является усовершенствованием устройства по авт.св. Р 1422189.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей измерителя за счет одновременного автоматического измерения длительностей фронтов импульсов и их оснований и вершин.

На фиг.1 представлена структур- 15 ная схема измерителя, на фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие его. работу.

Измеритель длительности фронтов импульсов содержит нормализатор 1 импульсов, с первого по четвертый элементы 2-5 задержки, первый 6,второй 7 и третий 8 инверторы, первый

9 и второй 10 пиковые детекторы со сбросом, первый 11 и второй 12 сумма- 25 торы, с первого по четвертый электронные ключи 13 — 16, выполненные, например, в виде высокочастотных реле, первый 17, второй 18 и третий 19 элементы ИЛИ, первый 20, второй 21 и, 30 третий 22 преобразователи напряжение - частота, первый 23, второй 24 и третий 25 счетчики, выполненные, например, на микросхемах типа 133ИЕ5, первый 26, второй 27 и третий 28 RSтриггеры, первый 29 и второй 30 блоки дифференцирования, компаратор 31, выполненный, например, в виде триггера Шмитта, регистратор 32, выполненный, например, в виде цифропеча- 40 тающего устройства типа ИПУ1 6-3, первый 33 и второй 37 цифровые умножители и цифровой делитель 35, выполненные, например, на микросхеме типа 145ИП16,.блок 36 памяти, выпол- 45 ненный, например, на микросхеме типа

К155РЕ23 и видеоусилитель 37. При этом последовательно соединены нормализатор .1 импульсов, выход которого также подключен к входу первого элемента 2 задержки и первому входу компаратора 31, первый сумматор 11, первый инвертор 6, первый электронный ключ 13, первый элемент ИЛИ 17, второй вход которого соединен с выхо-

55 дом нормализатора 1 импульсов, второй электронный ключ 14, первый пиковый детектор 9, первый преобразователь 20 напряжение — частота, первый счетчик 23, цифровой делитель 35, первый цифровой умножитель 33, второй информационный вход которого соединен с выходом блока 36 памяти, и регистратор 32, последовательно соединенные второй инвертор 7, вход ко- торого подключен к выходу первого элемента 2 задержки и второму входу компаратора 31, второй пиковый детектор 10, выход которого также соединен с вторым входом первого сумматора 11, второй сумматор 12, второй вход которого подключен к выходу первого элемента 2 задержки, третий инвертор 8, третий электронный ключ 15-, второй элемент ИЛИ 18, второй вход которого соединен с выходом первого элемента 2 задержки, второй преобразователь 21 напряжение — частота, первый RS-триггер 26, прямой выход которого также подключен к управляемому входу второго электронного ключа 14, первый блок 29 дифференцирования и второй элемент 3 задержки, первый выход которого соединен с управляющим входом цифрового делителя

35, последовательно соединены третий ппеобразователь 22 напряжение— частота и второй счетчик 24, выход которого соединен с вторым информационным входом цифрового делителя 35, последовательно соединены второй блок 30 дифференцирования, вход которого соединен с выходом компаратора 31, третий элемент 4 задержки и второй RS-триггер 27, выход которого подключен к управляющим входам первого 13 и третьего 15 электронных ключей, выход второго элемента

3 задержки соединен с управляющими входами первого и второго пиковых детекторов 9 и 10, первого и второго счетчиков 23 и 24, первого цифрового умножителя 33, регистратора 32, Rвходом первого RS-триггера 26 и Sвходом второго RS-триггера 27, последовательно соединены третий RS-триггер 28, S u R-входы которого подключены соответственно к выходам перво-. го блока 29 дифференцирования и ,третьего элемента 4 задержки, чет" вертый ключ 16, третий счетчик 25, установочный вход которого соединен с выходом третьего элемента 4 задерж" ,ки, и второй цифровой умножитель 34, второй информационный и управляющий входы которого подключены соответст-. венно к вторым разрядным выходам бло40

5 1/ ка 36 памяти и второму выходу второго элемента 3 задержки, а выход соединен с вторыми информационными разрядными входами регистратора 32, последовательно соединены четвертый элемент 5 задержки, вход которого подключен к выходу первого блока 29 дифференцирования, и третий элемент

ИЛИ 19, выход которого соединен с информационным входом четвертого ключа

16, видеоусилитель 37, вход и выход которого соответственно подключены к выходу четвертого ключа 16 и второму входу третьего элемента ИЛИ 19.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый импульсный сигнал поступает на вход нормализатора 1 импульсов. На его выходе вырабатываются постоянные но амплитуде импульсы

П (фиг.2а), которые поступают на второй вход компаратора 31, вход первого элемента 2 задержки и второй вход первого элемента ИЛИ 17, с выхода которого первый исследуемый импульс подается на вход третьего преобразователя 22 напряжение — частота, который вырабатывает счетные импульсы, количество которых пропорционально амплитуде U импульса и подсчитывается вторым счетчиком 24, с выхода которого их числовое значение в двоичном коде поступает на первый вход цифрового делителя 35, а через второй электронный ключ 14 подается на первый пиковый детектор 9,. который запоминает изменение текущего напряжения П д (фиг.2б) переднего, фронта исследуемого импульса U, за время о з . С выхода первого элемента 2 задержанный на время с,„ им" пульс (фиг.2в) поступает на второй вход компаратора 3 и через второй элемент ИЛИ 18 на вход второго преобразователя 21 напряжение — частота. В момент формирования начала переднего фронта задержанного импульса

U> (фиг.2в, t = t ) на выходе первого преобразователя 20 напряжение— частота вырабатывается первый счетный импульс, который поступает на

S-вход первого RS-триггера 26 и переводит его в положение логической (фиг.2г, t=t<) Ha прямом выходе первого RS-триггера 26 образуется напряжение логической "1", которое подается на вход первого блока 29 дифференцирования и запирает второй электрон95724 6 ный ключ 14, оставляя напряжение на первом детекторе 9 на уровне U „> (фиг.2б, t = t ). С выхода первого

5 пикового детектора 9 напряжение U> поступает на вход первого преобразователя 20 напряжение — частота, который вырабатывает счетные импульсы, количество которых пропорционально напряжению 11 „дз и подсчитывается первым счетчиком 23, с выхода которого значение счетных импульсов в двоичном коде поступает на первый вход цифрового делителя 35.

15 Передний фронт импульса U4 первого RS-триггера 26 дифференцируется первым блоком 29 дифференцирования, образуя положительный импульс U (фиг.2д), который поступает на вход

20 четвертого элемента 5 задержки, Sвход третьего RS-триггера 28, переводя его в положение логической "1", и после задержки на время с, вторым элементом 3 задержки результаты сче25 та передает в цифровой делитель 35, где вычисляется отношение амплитуды

Uö импульса к уровню изменения переднего фронта импульса U nod за время „з (фиг.2е). Результат деления

30 U„/U передается вторично задержанным на время "y (фиг.2е) вторым элементом 3 задержки импульсов в первый цифровой умножитель 33, на который с блока 36 памяти поступает значение задержки „, и на регистратор 32. На выходе первого цифрового умножителя 33 определяется длил л тельность с,:, =П„ /U д. д переднего фронта исследуемого импульса U<, которая фиксируется регистратором 32.

При этом первый пиковый детектор

9, первый 23 и второй 27 счетчики и первый RS-триггер 26 возвращаются в исходное состояние, а второй RS-триггер 27 принимает значение логической "1" (фиг.2ж) и первый и третий электронные ключи 13 и 14 открываются. Одновременно на выходе третьего RS-триггера 28 вырабатывается напряжение U (фиг.2c) которое посту-. пает на управляющий вход четвертого электронного ключа 16, а задержанный четвертым элементом 5 задержки импульсов импульс U через третий элемент ИЛИ 19 и открытый напряжением Ut четвертый электронный ключ 16 подается на счетный вход третьего счетчика 25, осуществляющего подсчет

1495724

8 поступающих на его вход импульсов, и видеоусилитель 37. Усиленный усилителем до величины срабатывания двоичного счетчика 25 (не менее 2,4 В), но задержанный на импульс U через третий элемент ИЛИ 19 опять поступает через открытый четвертый электронный ключ 16 на счетный вход третьего счетчика 25 и вход видеоусилителя 37. На выходе видеоусилители

37 опять вырабатывается усиленный до напряжения срабатывания счетчика

25, но задержанный импульс U, который вновь через третий элемент 19 подается через открытый четвертый электронный ключ 16 на счетный вход счетчика 25, т.е. наступает формирование последовательности коротких высокочастотных импульсов Uhg (фиг.2т) с периодом следования Т = ь в течение и. действия напряжения U<> на управляющем входе электронного ключа 16.

При этом с выхода первого элемента 2 задержки напряжение U> инвертируясь вторым инвертором 7, в виде напряжения U (фиг.2з) подается на вход второго пикового детектора 1О, который запоминает амплитуду U исследуемого импульса, поступающую в виде напряжения U (фиг.2и) на второй вход первого сумматора il, на первый вход которого с выхода нормализатора 1 импульсов подается напря жение U<.

На выходе первого сумматора 11 об-. разуется отрицательное напряжение (фиг.2к), которое, инвертируясь первым инвертором 6 (фиг.2л), в виде напряжения U<, через первый электронный ключ 13, первый элемент ИЛИ

17 и второй электронный ключ 14 поступает на первый пиковый детектор

9, на выходе которого осуществляется формирование изменения напряжения заднего фронта исследуемого

h 33

/\ импульса в течение времени поступающего на вход первоro преобразователя 20 напряжение — частота. При этом на первом и втором входах второго сумматора 12 формируются напряжения U> (фиг.2и) и U> (фиг.2в), которые на его выходе образуют отрицательное напряжение U, (фиг.2м), которое, инвертируясь третьим инвертором 8 (фиг.2н), через третий электронный ключ 15 и второй элемент WIH 18 подается на вход второго преобразователя 21 напряжение — часто та.

В момент формирования начала заднего фронта задержанного импульса (фиг.2н, t t4 ) на выходе первого преобразователя 20 напряжение частота вновь вырабатывается первый счетный импульс, который поступает

10 íà S-вход первого RS-триггера 26 и переводит его в положение логической "1" (фиг.2г, =, ). На прямом выходе первого RS-триггера 26 опять образуется положительное напряжение

15 U< которое подается на вход первого блока 29 дифференцирования и опять запирает второй электронный ключ 14, оставляя напряжение иа первом пиковом детекторе 9 на уровне U При

20 этом первый 20 и третий 22 преобразователи вырабатывают счетные импульсы, количество которых пропорционально напряжениям Uh и U ñîoòâåòñòвенно и подсчитывается первым и вто25 рым счетчиками 23 и 24, с выходов которых результаты счета в двоичном коде поступают на цифровой делитель

35.

Опять дифференцируется первым бло30 ком 29 дифференцирования передний фронт импульса U4 первого RS-триггера 26 (фиг.2г, t=t4), которым после задержки на время с 1 вторым элементом 3 задержки результаты счета первого 23 и второго 24 счетчиков передаются в цифровой делитель 35, где вычисляется отношение амплитуды импульса U к уровню изменения напряжения U„>> заднего фронта исследуеЛ

40 мого импульса U за время

В момент формирования заднего фронта исследуемого импульса U » в результате превышения напряжением

U напряжения U< на выходе компарато45 ра 31 вырабатывается импУльс U <4 (фиг.2о), задний фронт которого, дифференцируясь вторым блоком 30 дифференцирования (фиг.2п), подается на

R-вход третьего RS-триггера 28, пеВб реводя его в положение логического

"0". На выходе третьего RS"òðèããåðà формируется напряжение логического

"0", четвертый электронный ключ закрывается и подсчет счетчиком 25 BO следовательйости импульсов U g пре" кращается. Результат деления U4/U з ЪЗ и подсчета счетчиком количества импульсов U < передается вторично за-. держанным на время t элементом 3 эа9 l 495724 о держки импульсов в первый и второй лича лщий ся тем, что„с цифровые умножители 33 и 34 соответ- целью расширения функциональных возственно, на которые с первого и вто- можностей измерителя за счет однорого выходов блока 36 памяти поступа-, временного автоматического измерен- л

5 ют значения ь„, и, и на регист- ния длительности фронтов импульсов

Э ратор 32. На выходах первого и второ- и длительности их оснований и верго цифровых умножителей 33 и 34 вы- шин, в него дополнительно введены рабатываются значения длительностей последовательно соединенные третий „ =ц„. ь, / „заднего фронта и о,о = 10 RS-триггер четвертый ключ, третий

= и С основания исследуемого импуль- счетчик и второй цифровой умножи3 са U которые фиксируются регистра- тель, последовательно соединенные тором 32. При этом задержанный треть- четвертый элемент задержки и третий им элементом 3 задержки импульс U g элемент. ИЛИ, а также видеоусилитель, (фиг.2п) в виде импульса U (фиг.2р) 15 причем S- и К-входы третьего RSпоступает на S-вход второго RS-триг- триггера соединены соответственно с гера 27 и установочный вход третьего выходами первого и второго блоков счетчика 24, второй RS-триггер 27 и дифференцирования, установочный вход третий счетчик 25 возвращаются в ис- третьего счетчика соединен с выходом ходное состояние и процесс измере- 20 третьего элемента задержки, второй ния длительностей фронтов и основа- информационный и управляющий входы ния исследуемого импульса прекраща- второго цифрового умножителя подклюется, чены соответственно к вторым разрядВ случае необходимости для опре- ным выходам блока памяти и второму деления длительности вершины исследу- 25 выходу второго элемента задержки, а емого импульса осуществляется вычис- выход соединен с вторыми информаление разности о д -(c, + ь „ ) между ционными разрядными входами регистрадлительностями основания исследуемо- тора, вход четвертого элемента заго импульса и суммой длительностей держки подключен к выходу первого переднего и заднего его фронтов, а 30 блока дифференцирования, выход третьдля определения статистических харак- его элемента ИЛИ соединен с информатеристик параметров импульса число ционным входом четвертого ключа, а измерений выбирают исходя из досто- вход и выход видеоусилителя соответверности этих измерений. ственно подключены к выходу четверф о р м у л а и з о б р е т e H H H 3 того ключа и второму входу третьего

Измеритель длительности фронтов элемента HJIH. импульсов по авт.св. У 1422I89, о т1495724 а б

К 0

H а

Фиг. 2

Составитель Л.Сорокина

Редактор С.Пекарь Техред Л,Олийнык Корректор Л.Патай

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 о

Ф

3 и

Jl y

0 и о

Заказ 4260/43 Тираж 713 Подписное