Устройство для цифрового анализа формы однократных электрических сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО АНАЛИЗА ФОРМЫ ОДНОКРАТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее п каналов , состоящих из m ветвей, каждая из которых включает первый счетчик .импульсов, .триггер и первый элемент И-НЕ, причем в каждой ветви выход первого элемента И-НЕ соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, вход : становки нуля которого подключен к нулевому.входу триггера и шине Сброс, а во всех ветвях , начиная с второй, нулевой выход триггера связан с первымвходом первого элемента И-НЕ, -о тли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьашения точности анализа, каждый канал снабжен компаратором напряжения и генератором ударного возбуж- , дения, первая ветвь каждого из каналов , за исклюз1ением п-го, снабжена блоком совпадения, первая ветвь каж;дог6 из каналов, начиная е второго и за .исключением п-го снабжена вторым счетчиком импульсов и вторым элементом И-НЕ, а каждая, начиная с второй, ветвь всех каналов .снабжена элементом И, причем вход Компаратора,напряжения соединен с шиной исследуемого сигнала, инверсный выход - с вторыми входами элементов И четных ветвей этого же канала, прямой выход -. -с вторыми входами элементов И нечетных ветвей этого же канала и единичным входом триггера первой , единичный выход которого подключен к входу генератора ударного возбуждения , первый вход элемента И связан с eдинич ым выходом триггера прёдйдущей ветви этого же канала, а вьЬсод - с единичным входом триггера этой 5ке ветви, причем в п.ервой - ветви всех каналов, за исключением . ,п-го, первый сигнальный-- вход блЬка совпадения соединен с выходом генератора ударного возбуждения этого же канала, второй сигнальный вход с выходом генератора ударного возбуждения последующего канала, установочный вход - с шиной сброса, а выход блока совпадения Bdi.всех ка . налах, за исключением ( )-го,под- : ключён к первому входу первого эле- i мента И-гНЕ этого же канала ипервому входу второго элемента И-НЕ последующего канала, в (n-l)-oM канале ; выход блока совпадения связан с первыми входами первых элемено ов ,И-НЁ (n-i)-ro и п-го каналов/ вто рой вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом генератора ударноiго возбуждения этого, же канала, j йыход - со счетным входом втЬ Ё55го счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к шине. 1 Сброс.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 0!) 2 А.3(51) G 01 R 29 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф С

МЬ

МЮ г °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, (21) 3462649/18-21 (22) 02.07.82 (46) 23 ° 10.83. Бюл. Р 39 (72) В,В. Березин и A.Â. Земпянскиф (53) 621.317 ° 325(088.8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

)) 402831, Йл. G 01 R 29/00, 19(3.

2. Авторское сЪидетельство СССР

)) 813323, кл. 6 01 и 29/027, 1981: (прототип) °

i(54.) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО

АНАЛИЗА ФОРМЫ ОДНОКРАТНЫХ ЭЛЕКТРИ-, ЧЕСКИХ СИГНАЛОВ., содержащее и кана-.. лов, состоящих из m ветвей, каждая. . из которых включает первый счетчик: импульсов, .триггер и первый элемент

И-НЕ, причем в каждой ветви выход: первого элемента И-НЕ соединен) со счетным входом первого счетчика: импульсов, вход установки нуля которого подключен к нулевому входу триггера и шине "Сброс", а во всех ветвях, начиная с второй, нулевой выход триггера связан с первым входОм первого элемента И-НЕ, .о т л и .— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности анализа, каждый канал снабжен компаратором напряжения и генератором ударного возбуждения, первая ветвь каждого из каналов, за исключением п-го, снаб- . жена блоком совпадения, первая ветвь каждого из каналов, начиная с второго и за .исключением и-го снабже)(а вторым счетчиком импульсов и вторым элементом И-НЕ, а каждая, .начиная с второй, ветвь всех кана-, лов снабжена элементом И, причем . вход компаратора,напряжения соединен с шиной исследуемого сигнала, инверсный выход - с вторыми входами элементов И четных ветвей этого же канала, прямой выход -..с вторыми входами элементов И нечетных ветвей этого же канала и единичным входом триггера первой ветри, единичный выход которого подключен к входу генератора ударного возбуждения, первый вход элемента И:связан с единичным выходом триггера предыдущей ветви этого же канала, а выход — с единичным входом триггера этой же ветви, причем в первой . ° ветви всех каналов, за исключением . и-го, первый сигнальный: вход блока Е совпадения соединен с выходом генератора ударного возбуждения этого же канала, второй сигнальный входс выходом генератора ударного возбуждения последующего канала, уста новочный вход — с шиной сброса, а выход блока совпадения во .всех каl налах, за исключением (n-1 )-го,под- .ключен к первому входу первого эле-, мента И-.НЕ этого же канала и первому входу второго элемента И-НЕ последующего канала, в (и-1)-ом канале, .выход блока совпадения связан с первыми входами первых элементов

И-НЕ (n-1,).-ro и n-ro каналов, вто рой вход второго элемента И-HE соединен с выходом генератора ударно,го возбуждения этого же канала, jL выход — со счетным входом вто))ого счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к шине.

1"Сброс".

1049832

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано в контрольно-измерительных системах.

Известно устройство для цифрового анализа формы однократных элек5 трических сигналов, содержащее генератор квантующих импульсов, безгистерезисный амплитудный дискриминатор, триггер, элемент И-НЕ и счетчик импульсов. $1) .

Недостатками устройства являются низкая точность регистрации особых точек, отсутствие возможности. определения временного положения исследуемого сигнала. 15

Наиболее близким к. изобретению по технической сущности является устройство для цифрового анализа формы однократных электрических сигналов, содержащее и каналов, сос- 20 таящих из m ветвей, каждая иэ которых включает первый счетчик импульсов, триггер и первый элемент-И-НЕ, причем в каждой ветви выход первого элемента И-НЕ соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, вход установки нуля которого под-. ключен к нулевому входу триггера и шине "Сброс", а во всех ветвях,,начиная .с второй, нулевой выход триггера связан с первым входом первого элемента -HE причем в первой ветви каждого канала выход беэгистерезисного дискриминатора связан с входом установки единицы триггера, а выход генератора квантующих импульсов - с вторым входом .первого элемента И-НЕ, первый вход второго элемента И-НЕ в четных дополнительных .ветвях соединен с выходом дискриминатора, а в нечетных 40 дополнительных ветвях — с выходом .инвертора, второй вход- с единичным выходом триггера предыдущей ветви $2).

Недостатками устройства являются низкая точность анализа, обусловлен- 45 ная асинхронностью квантующих импульсов и моментов начала и конца измеряемых временных интервалов, а также низкая точность регистрации крутых .фронтов, сравнимых с периодом квантующих импульсов, при исследовании сигналов, длительность которых превышает длительность фрон. та на несколько порядков.

Целью изобретения является повышение точности анализа.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для цифрового анализа формы однократных электрических сигналов, содержащем и каналов, состоящих иэ m ветвей, каждая 60 из которых включает первый счетчик импульсов, триггер и первый элемент

И-НЕ, причем в каждой ветви выход . первого элемента И-НЕ соединен со счетным входом первого счетчика им- л5 пульсов, вход установки нуля которого подключен к нулевому входу триггера и шине "Сброс", а во всех ветвях, начиная с второй,. нулевой выход триггера связан с первым входом первого элемента И-НЕ, каждый канал снабжен компаратором напряжения и генератором ударного возбуждения, первая ветвь каждого из каналов, за исключением п-го,снабжена блоком совпадения,, первая ветвь каждого из каналов, начиная с второго и за исключением п-го, снабжена вторым счетчиком импульсов и вторым элементом И-НЕ,, а каждая, начиная с второй, ветвь всех каналов снабжена элементом И, причем вход компаратора напряжения соединен с шиной исследуемого сигнала, инверсный выход — с вторыми вхоцами элементов И четных ветвей этого же канала, прямой выход — с вторыми входами элементов И нечетных ветвей этого же канала и единичным входом триггера первой ветви, единичный выход которого под-. ключен к входу генератора ударного возбуждения, первый вход элемента И связан с единичным выходом триггера предыцущей ветви этого же канала, а. выход — с единичным входом триггер» этой же ветви, причем в первой ветви всех каналов, за исключением п-го, первый сигнальный вход блока совпадения соединен с выходом генератора. ударного возбуждения этого же канала, второй сигнальный входс выходом генератора ударного возбуждения последующего канала, установочный вход — с шиной сброса, а выход. блока совпадения во всех каналах, за исключением (n-1)-го,подключен к первому входу первого элемента И-НЕ этого же канала и первому входу второго элемента И-НЕ последующего канала, в (n-1)-ом канале выход блока совпадения связан с первыми входами первых элементов И-НЕ (n-1)-го и и-го каналов, второй вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом генератора ударного возбуждения этого же канала, а выход — со счетным входом второго счетчика импульсов, установочный вход которого подключен к шине "Сброс".

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство состоит из и каналов,. каждый из которых включает компаратор 1 напряжения, генератор 2 ударного возбуждения и m параллельных ветвей, каждая из которых содержит триггер Э, первый счетчик 4 .импульсов и первый элемент 5 И-НЕ, каждая ветвь, начиная с второй, дополнительно содержит элемент б И. Кроме того, в первой ветви у всех каналов эа исключением и-го содержится блок 7 совпадения и в первой же вет1,049832 ви каналов, за исключением первого н n -ro, содержится второй элемент

-8 И-НЕ и второй начетчик 9 импуль.сов.

Шина "Сброс" подключена к нулево.му входу каждого триггера 3„ к вхо-. дам установки нуля счетчиков 4 и 9, к установочным входам блоков 7 совпадения. Шина исследуемого сигнала .подключена к входам компараторов напряжения каждого канала, прямые 1О

-выходы которых подключены к единич .. ному входу триггера 3 первой ветви.

Первый вход элемента 6 И соединен с единичным выходом триггера 3 предыдущей ветви этого же канала, вто- 5 рой вход элемента б И в четных вет» вях, соединен с инверсным, а в нечет= ных ветвях - с.прямым выходом компа. ратора 1 напряжения этого же канала, выход элемента б И соединен с единичным входом триггера 3 этой же . ветви. Во всех ветвях, начиная с второй, нулевой выход триггера 3 подключен к первому входу первого элемента 5И-НЕ ° В каждом канале вход генератора 2 ударного возбуж-. дения подключен к единичному выходу триггера 3 первой ветви, а выход - к второму входу первого элемента 5 И-НЕ каждой ветви и к первому входу блока 7 совпадения.

Второй вход блока 7 совпадения подключен к выходу генератора 2 удар- . ного возбуждения последующего канала, а выход — к перВому входу первого. элемента 5 .И-НЕ этого же .:. 35 канала и к первому входу второго элемента 8 И-НЕ последующего канала . за исключением (n-1)-ro канала, в . котором выход блока 7 совпадения подключен к первым входам первых 40 элементов 5 И-НЕ (и-1)-ro и п-го.. каналов. Второй вход второго элемента 8 И-НЕ подключен к выходу гене-. ратора 2 ударного возбуждения,.а. выХод, — к счетному входу вторОго счетчика 9 этого же канала. В каждой ветви выход первого элемента

5 И-HE подключен к счетному входу первого счетчика 4, Устройство работает следующим образом.

Перед анализом по шине "Сброс" подается сигнал, устанавливающий устройство в исходное состояние.

При достижении исследуемпл сигналом порога; срабатывания компара- 55 тора 1 первого канала- на его пря« мом выходе появляется сигнал логи- ческой единицы, который поступает на единичный вход триггера 3 первой ветви и .перебрасывает его:. При этбм: 6О сигнал логической единицы с единичного выхода триггера 3 запускает генераФор 2 ударного возбуждения

nepaoro канала. Импульсы генератора

1.2 через элементы 5 И-НЕ поступают в счетчики 4 всех ветвей первого канала и на первый вход блока 7 сов падения, Начинается отсчет временных интервалов в счетчиках первого канала.

При достижении исследуемым си -. налом порога .срабатывания компаратора 1 второго канала на его прямом выходе появляется сигнал логи- . ческой единицы, который, поступая на единичный вход триггера 3 второго канала, перебрасывает его и сигналом с единичного:выхода триггера

3 запускает генератор 2 ударного возбуждения второго канала. Импульсы генератора 2 через элементы 5 И-HE поступают в счетчики 4 всех ветвей второго канала, через элемент

8 И-НЕ - в счетчик 9 первой ветви, а также на первый вход блока 7 совпадения второго канала и второй вход блока 7 совпадения первого канала.

Начинается отсчет временных интервалов в счетчиках .второго канала.

При совпадении импульсов на входах блока 7 совпадения первого канала на его выходе появляется сигнал, закрывающий по одному входу в первой ветви элемент 5 И-HE первого канала и элемент 8 И-НЕ второго канала и запрещающий дальнейшее прохождение импульсов в соответствующие счетчики 4 и 9. В результате в счетчиках окажется записанной информация, позволяющая определить .время нарастания сигнала от первого до второго пороговых уровней.

Прн достижении исследуемым сигналом уровня .срабатывания третьего канала запускается. генератор 2 ударного возбуждения этого канала, и при совпадении на входе блока 7 совпадения второго канала импульсов генераторов 2 второго и третьего каналов происходит окончание счета импульсов в счетчике 4 второго канала и счетчике 9 третьего канала первой ветви. В счетчиках окажется записанной информация, определяющая время нарастания исследуемого сигнала от второго до третьего пороговых уровней. Далее процесс регистрации фронта сигнала анало гичен.

При срабатывании триггера 3 первой ветви в любом из каналов с его единичного выхода на первый вход . элемейта 6H второй ветви того же канала:поступает сигнал логической единицы, который подготавливает элемент б И к переключению. При уменьшении мгновенного значения сигнала до порогового уровня канала на инверсном выходе компаратора. 1 появляется сигнал логической единицы, который поступает на второй вход элемента 6 И второй ветви и переключает его. Сигнал с выхода элеl-...

1049832

ВНИИПИ Заказ 8410/42 Тираж 710 Подписное

I» Ю

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 мента 6 И перебрасывает триггер 3 этой же ветви в противоположное состояние. В результате закрывается по одному входу элемент, 5 И-НЕ и заканчивается счет импульсов в счетчике 4 второй ветви. Кроме того, сигнал логической единицы с единичного выхода триггера 3 второй ветви подготавливает к переключению эле« мент 6 И третьей ветви того же канала. При повторном достижении исследуемым сигналом порогового уровня канала вновь срабатывает компаратор 1. Сигнал логической единицы с прямого выхода компаратора 1 переключает элемент 6 И третьей ветви, который, в свою очередь, своим выходным сигналом перебрасывает триггер 3 этой же ветви. При этом прекращается счет импульсов в счетчике

4 третьей ветви и подготавливается к переключению элемент 6 И четвертой ветви. Далее работа устройства аналогична. Если. исследуемый сигнал пересекает какой-либо пороговый уровень гленее,.чем m раз,: то в этом случае в счетчиках 4 незадействованных ветвей этого уровня будет зафиксировано переполнение.

По окончании процесса измерения в счетчиках 4. первой ветви устройства будет записана информация, опре деляющая временные координаты точек фронта сигнала (первого пересечения сигналом соответствующих пороговых уровней). б

В каждом канале информация в счетчиках 4 остальных ветвей опре. деляет временные, координаты последующих точек пересечения исследуе-, ! . гым сигналом порогового уровня относительно г4омента первого пересечения этого уровня. Временные .коорди- наты точек фронта сигнала определяются с точностью до разрешающей способности блока 7 совпадения, при этом величина погрешности не превосходит. величины разности пери15 одов частот колебаний. генераторов соседних каналов, которая во много раз меньше периода с4етных,импульсов.

Устройство позволяет существенно

yg повысить точность регистрации фронта сигнала.

Временные координаты остальных точек сигнала регистрируются с погрешностью, определяемой дискретностью счетных импульсов, однако из-за отсутствия погрешностй из-за неоднозначности счета импульсов в начале измерения временных интервалов точ;ность регистрации временного положения остальных точек исследуемого сигнала также повышается.