Устройство для определения середины электрических импульсов

 

Использование: в следящих системах. Сущность изобретения: деление электрических импульсов пополам достигается подсчетом с помощью первого порогового элемента, первого элемента И и счетного триггера и первого счетчика импульсов количества квантующих импульсов, вырабатываемых генератором квантующих импульсов в течение половины времени действия электрических импульсов. Формированием задержанного электрического импульса, подсчетом с помощью второго порогового элемента, второго элемента И и второго счетчика количества квантующих импульсов в течение времени действия половины задержанного электрического импульса, сравнением цифровым компаратором количества квантующих импульсов, вырабатываемых в течение половины времени действия каждого поступающего и задержанного электрических импульсов, формированием элементов задержки, RS-триггером и первым ключом левой половины задержанного электрического импульса и выделением элементов задержки, цифровым компаратором, RS-триггером и вторым ключом правой половины задержанного электрического импульса. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в следящих системах.

Известно устройство для определения середины электрических импульсов (авт. св. СССР N 868639 по кл. G 01 R 29/02, 1980 г.), содержащее генераторы квантующих импульсов частот F и 2F и основной канал, включающий первый ключ, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов частоты F n f, а выход с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов с коэффициентом пересчета n, а второй вход к выходу второго ключа, сигнальный вход которого связан с выходом генератора квантующих импульсов частоты 2F, элемент задержки и дополнительные каналы, содержащие те же блоки и связи, что и основной канал, причем каждый из основных и дополнительных каналов снабжен вторым и третьим элементами ИЛИ, формирователем импульса паузы и переключателем, сигнальный вход которого подключен к основному входу канала, управляющий вход к выходу второго элемента ИЛИ, нормально закрытый выход к первому входу формирователя импульсов паузы и управляющему входу первого ключа, а нормально открытый выход к дополнительному выходу канала и второму входу второго элемента ИЛИ, первым входом связанного с первым выходом формирователя импульсов паузы, второй выход которого соединен с управляющим входом второго ключа, а третий выход с управляющим входом счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к установочному входу формирователя импульса паузы и шине импульса установки в исходное состояние, а выход ко второму входу формирователя импульса паузы и первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого связан с дополнительным входом канала, а выход с основным выходом канала, причем основные входы последующих каналов соединены с дополнительными выходами предыдущих, основные выходы последующих с дополнительными выходами предыдущих, основной выходосновного канала с входом устройства и входом элемента задержки, выход которого подключен ко второму выходу устройства.

Однако это устройство имеет недостатки, обусловленные сложностью устройства и низкими функциональными возможностями, связанные с наличием множества селективных каналов и ручным совмещением середин электрических импульсов с импульсами, отмечающими их середины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для определения середины электрических импульсов (авт.св. СССР N 1583876 по кл. G 01 R 29/02, 1987 г.), содержащее последовательно соединенные генератор квантующих импульсов, выход которого подключен к информационному входу второго ключа, управляющий вход которого соединен с выходом элемента задержки и является первым выходом устройства, первый ключ, вход которого подключен к выходу элемента задержки и является входом устройства, первый счетчик, элемент ИЛИ, первый вход которого является установочным входом устройства, а выход соединен с установочным входом первого счетчика, последовательно соединенные первый блок дифференцирования, первый инвертор, цифровой делитель и цифровой компаратор, а также второй блок дифференцирования, второй инвертор, блок памяти и второй счетчик, счетный вход которого соединен с выходом второго ключа, а установочный вход подключен к выходу элемента ИЛИ, вход первого блока дифференцирования подключен к входу первого ключа, первый и второй разрядные входы цифрового делителя соединены с соответствующими разрядными выходами блока памяти и первого счетчика соответственно, вторые разрядные входы цифрового компаратора подключены к соответствующим разрядным выходам второго счетчика, а выход цифрового компаратора является вторым выходом устройства, вход второго блока дифференцирования подключен к выходу элемента задержки, а выход второго инвертора соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

Однако это устройство также имеет недостаток, связанный с низкими функциональными возможностями, так как не позволяет осуществлятьделение импульсов на равные части.

В широкополосных системах связи с ППРЧ необходимо осуществлять синхронизацию импульсов информационных символов с копией полезного сигнала. Однако, наличие переходных процессов и нерегулярность входных сигналов приводят к искажениям формы и длительности импульсов информационных символов передаваемой информации, что вызывает трудности синхронизации сигнала с его копией. Поэтому для обеспечения быстрой и надежной синхронизации сигнала с его копией. Поэтому для обеспечения быстрой и надежной синхронизации целесообразно определять середины импульсов информационных символов и делить эти импульсы на равные части с целью формирования из их фронтов и срезов дополнительной информации для синхронизации с импульсами копии сигнала.

Для исключения этого недостаткам в предлагаемое устройство, содержащее генератор квантующих импульсов, последовательно соединенные блок дифференцирования, выход которого также подключен к установочному входу второго счетчика, первый счетчик и цифровой компаратор, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, а выход является первым выходом устройства, последовательно соединенные элемент задержки, вход которого является входом устройства, и первый ключ, выход которого является вторым выходом устройства, второй ключ, информационный вход которого подключен к выходу элемента задержки и является третьим выходом устройства, а выход - четвертым выходом устройства, введены последовательно соединенные первый пороговый элемент, вход которого подключен к входу элемента задержки, а выход также соединен с входом блока дифференцирования, первый элемент И, второй вход которого подключен к выходу генератора квантующих импульсов и счетный триггер, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, последовательно соединенные второй пороговый элемент, вход которого подключен к выходу элемента задержки, и второй элемент И, второй вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, а выход подключен к счетному входу второго счетчика, и RS-триггер, R и S-входы которого соединены с выходами второго порогового элемента и цифрового компаратора, а прямой и инверсный выходы подключены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, а на фиг.2 эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Устройство для определения середины электрических импульсов содержит генератор 1 квантующих импульсов, выполненный, например, в виде генератора импульсов, первый 2.1 и второй 2.2 элементы И, выполненные, например, на микросхеме типа К155ЛИ1, счетный триггер 3, первый 4.1 и второй 4.2 счетчики импульсов, выполненные, например, на микросхеме типа К155ИЕ5, цифровой компаратор 5, первый 6.1 и второй 6.2 пороговые элементы, выполненные, например, в виде триггеров Шмитта, блок 7 дифференцирования, выполненный, например, в виде триггеров Шмитта, блок 7 дифференцирования, выполненный, например, в виде дифференцирующей цепи, элемент 8 задержки, выполненный, например, в виде линии задержки, RS-триггер 9, выполненный, например, на микросхеме типа К561ТР2, первый 10.1 и 10.2 ключи, выполненные, например на транзисторах или тиристорах. При этом последовательно соединены блок 7 дифференцирования, выход которого также подключен к установочному входу второго счетчика 4.3, первый счетчик 4.1 и цифровой компаратор 5, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика 4.2, а выход является первым входом устройства, последовательно соединены элемент 8 задержки, вход которого является входом устройства, и первый ключ 10.1, выход которого является вторым выходом устройства, второй ключ 10.2, информационный вход которого подключен к выходу элемента 8 задержки и является третьим выходом устройства, а выход четвертым выходом устройства, последовательно соединены первый пороговый элемент 6.1, вход которого подключен к входу элемента 8 задержки; а выход также соединен с входом блока 7 дифференцирования, первый элемент 2.1 И, второй вход которого подключен к выходу генератора 1 квантующих импульсов, и счетный триггер 3, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 4.1, последовательно соединены второй пороговый элемент 6.2, вход которого подключен к выходу элемента задержки, и второй элемент 2.2 И, второй вход которого соединен с выходом генератора 1 квантующих импульсов, а выход подключен к счетному входу второго счетчика 4.2, и RS-триггер 9, R и S-входы которого соединены с выходами второго порогового элемента 6.2 и цифрового компаратора 5, а прямой и инверсные выходы подключены к управляющим входам первого и второго 10.1 и 10,2 ключей соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Первый импульс с длительностью ₁ последовательности импульсов И₁ информационных символов (фиг.2а) поступает на входы элемента 8 задержки и первого порогового элемента 6.1. На выходе последнего формируется положительный импульс И₂ (фиг.2б), который подается на входы блока 7 дифференцирования и первый вход первого элемента 2.1 И, на второй вход которого с выхода генератора 1 поступают квантующие импульсы И₃ (фиг.2в), частота F следования которых, выбирается исходя из требуемой погрешности определения середины импульсов информационных символов. Фронт импульса И₂ блоком 7 дифференцирования дифференцируется и в виде положительного импульса И₄ (фиг.2г) поступает на установочные входы первого 4.1 и второго 4.2 счетчиков, устанавливая их в начальное состояние, а на выходе первого элемента 2.1 И образуются также с частотой F квантующие импульсы И₃ (фиг.2д), которые поступают на вход счетного триггера 3. На выходе счетного триггера 3 формируются положительные импульсы И₅ (фиг.2е) с частотой F/2, которые подсчитываются первым счетчиком 4.1 в течение времени действия импульса И₂. В момент окончания действия первого импульса И₂ его срез дифференцируется блоком 7 дифференцирования и в виде отрицательного импульса И₄ (фиг.2г) поступает на установочные входы первого 4.1 и втоpого 4.2 счетчиков импульсов. В виду поступления на установочные входы первого 4.1 и второго 4.2 счетчиков импульсов отрицательного импульса И₄, состояния их не изменяются, а на выходе первого счетчика 4.1 импульсов в двоичном коде вырабатывается половина n = ₁F/2 числового значения сформированных генератором 1 квантующих импульсов в течение времени действия ₁ первого импульса последовательности И₁, которая поступает на первый вход цифрового компаратора 5.

Одновременно задержанный на время ₃ элементом 8 задержки импульс И₆ (фиг.2ж) поступает на информационные входы первого 10.1 и второго 10.2 ключей и вход второго порогового элемента 6.2. Величина ₃ задержки импульса И₆ выбирается исходя из половины длительности максимального импульса последовательности импульсов И₁ информационных символов. На выходе второго порогового элемента 6.2 вырабатывается положительный импульс И₇ (фиг.2з) логической "1" с длительностью ₁,, который поступает на первый вход второго элемента 2.2 И, на второй вход которого с выхода генератора 1 также подаются квантующие импульсы И₃ (фиг.2в), и RS-вход RS-триггера 9. На выходе RS-триггера 9 вырабатывается напряжение И₈ (фиг. 2и), которые открывает первый ключ 10.1. Второй элемент 2.2 И тоже срабатывает и на его выходе также образуются квантующие импульсы И₃ (фиг.2к), которые подсчитываются вторым счетчиком 4.2 и с его выхода подаются на второй вход цифрового компаратора 5. В момент поступления на вход второго счетчика 4,2n^-го = ₁F/2 квантующего импульса И₃ цифровой компаратор 5 срабатывает и на его выходе вырабатывается положительный импульс И₉ (фиг.2л), отмечающий середину задержанного импульса И₆ (фиг. 2ж), который поступает на S-вход RS-триггера 9. RS-триггер 9 срабатывается и переводится в положение логического "0" (фиг.2и), первый ключ 10.1 в момент формирования напряжения И₁₀ (фиг.2м) левой половины импульса И₆ закрывается, а на втором выходе устройства формирование левой половины импульса И₆ прекращается.

Одновременно на инверсном выходе RS-триггера 9 напряжение И₁₁ (фиг.2н) становится равным логической "1" и второй ключ 10.2 открывается, осуществляя формирования напряжения И₁₂ (фиг.2о) правой половины импульса И₆ последовательности И₁ импульсов информационных символов. В момент окончания действия задержанного импульса И₆, который формируется на третьем выходе устройства, на четвертом выходе устройства процесс формирования напряжения U₁₂ (фиг.2а) его правой половины прекращается.

При появлении последующих импульсов последовательности И₁ (фиг.2а) процесс совмещения и деления импульсов пополам повторяется.

В случае необходимости коэффициент деления импульсов информационных символов можно увеличить в 2^m раз, где m 1,2. путем добавления соответствующих узлов и элементов в состав структурной схемы устройства.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с известными позволяет не только сократить количество используемых в устройстве узлов и элементов, но и расширить его функциональные возможности за счет автоматического деления импульсов на кратное двум количество импульсов с последующим совмещением середин этих импульсов с импульсами, отмечающими их середины.

Формула изобретения

Устройство для определения середины электрических импульсов, содержащее генератор квантующих импульсов, блок дифференцирования, выход которого соединен с установочными входами первого и второго счетчиков, выходы которых соединены с входами цифрового компаратора, выход которого является первым выходом устройства, последовательно соединенные элемент задержки, вход которого является входом устройства, и первый ключ, выход которого является вторым выходом устройства, а также второй ключ, информационный вход которого подключен к выходу элемента задержки и является третьим выходом устройства, а выход является четвертым выходом устройства, отличающееся тем, что оно снабжено первым и вторым элементами И, счетным триггером, первым и вторым пороговыми элементами и RS-триггером, при этом вход элемента задержки через первый пороговый элемент, первый элемент И и счетный триггер соединен со счетным входом первого счетчика, второй вход первого элемента И подключен к выходу генератора квантующих импульсов, выход первого порогового элемента соединен с входом блока дифференцирования, выход элемента задержки через второй пороговый элемент и второй элемент И подключен к счетному входу второго счетчика, второй вход второго элемента И соединен с выходом генератора квантующих импульсов, входы RS-триггера подключены к выходам цифрового компаратора и второго порогового элемента, а прямой и инверсный выходы RS-триггера соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2