Устройство для измерения логарифмического декремента затухания электрического сигнала

 

УСТРОЙСГЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО ДЕКРЕМЕНТА ЗАТУХАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащее компаратор и два пиковых детектора , отличающееся тем,что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, в него введены два элемента И, элемент НЕ, два логарифмических усилителя, дифференциальный усилитель, три триггера, элемент ИЛИ-НЕ и формирователь импульсов сброса, при этом вход компаратора и сигнальные входы пиковых детекторов соединены с входной устройства, а выходы пиковых детекторов через логарифмические усилители соединены с соответствующими входами дифференциального усилителя,выходом соединенного с выходной клеммой устройства, входная клемма синхронизации устройства через первый триггер соединена с первыми входами элементов И, выход компаратора соединен с вторым входом элемента И непосредственно и через элемент НЕ с вторыгл входом второго элемента И, выход первого элемента И через второй триггер соединен с входом .установки нуля первого пикового детектора , выполненного с инвертированием сигнала, и с первым входом элe; 1eнтa ШШ-НЕ, второй вход которого соединен с входом установки нуля второго пикового детектора, выполненного без инвертирования сигнала, и с выходом третьего триггера, входом соединенного с. выходом второго И, , вьаход элемента ИЛИ-НЕ соединен с входом формирователя импульсов сброса , выход которого подключен к входам сброса пиковых детекторов и триггеров. сл 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

9ви 1

3(5 ) G 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY CBMQETEAbCTBY (21) 3437125/18-21 (22) 26. 03. 82 (46) 30.11.83. Вюл. Р 44 (72) В.П.Дегтяренко, A.Н.Щавелкин и В.A.Телец (53) 337 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 501361, кл. G 01 R 29/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 377702, кл. G 01 R 29/00, 1971 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО ДЕКРЕМЕНТА ЗАТУХАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащее компаратор и два пиковых детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, в него введены два элемента И, элемент НЕ, два логарифмических усилителя, дифференциальный усилитель, три триггера, элемент ИЛИ-НЕ и формирователь импульсов сброса, при этом вход компаратора и сигнальные входы пиковых детекторов соединены с входной клеммой устройства, а выходы пиковых детекторов через логарифмические усилители соединены с соответствующими входами дифференциального усилителя,выходом соединенного с выходной клеммой устройства, входная клемма синхронизации устройства через первый триггер соединена с первыми входами элементов И, выход компаратора соединен с вторым входом элемента И непосредственно и через элемент H|; с вторым входом второго элемента И, выход первого элемента И через второй триггер соединен с входом .установки нуля первого пикового детектора, выполненного с инвертированием сигнала, и с первым входом элемента

ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с входом установки нуля второго пикового детектора, выполненного без инвертирования сигнала, и с выходом . третьего триггера, входом соединенного с.выходом второго элемента И, .выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с входом формирователя импульсов сброса, выход которого подключен к входам сброса пиковых детекторов и триггеров.

1057881

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения логарифмического декремента затухания электрического сигнала в интегральных микросхемах.и автоматизированных. системах управления.

:Известно устройство для измерения логарифмического декремента затухания сигнала,. реализующее;операции дискретизации сигнала путем интегрирования его за одинаковые интервалы времени, определения изменения сигйала в интервале дискретизации, .измерения отиощения изменения сигнала к значению сигйала f1) . 15

Недостатком известного устройства ,янляется неточность определения лога-, рифмического декремента затухания, обусловленная использованием ПриА,-Ат ближенного равенства т=я1 „,удов- 2О летворяющего условию 3t < .1, что приводит к необходимости измерения еще меньших величин сигнала A --A и от ношений A4 Af. 25

Ал

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее ключи управления запоминающими конденсаторами, два диода, отключаюцие запоминающие конденсаторы от входа устройства в момент перехода мгновенного значения входного сигнала через максимум; эмиттерные повторители для уменьшения влияния входной цепи компаратора на запоминакжцие кон-З5 денсаторы, дополнительный ключ, к выходу которого подключен резистор;р трнгг р формирования импульса длительности, пропорциональной логарифмическому декременту, формирователь 4Q входного сигнала н прямоугольные им- пульсы и делитель частоты входного сигнала., компаратор, два пиковых детектора (2) .

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, Связанное с необходимостью ызмеренкй за Четыре периода колебаний сигнала, и низкая точность измерений, обуслов-. ленная тем, что измерения производят-5О ся не н момент нуленой фазы первого периода колебаний, à в случайный. момент времени, т.е. в момент спада первого полупериода колебания и н момент прохомдеиия сигналом зоны АВ вблизи амплитуды, когда запоминающий 5 .конденсатор н силу собственной инер« ционности уже не в состоянии зарядиться за отведенный промежуток времени до необходимого значения.

Кроме того, устройство имеет методическую погрешность, обусловленную измерением не,декремента затухания-) с ) р), гав а )Вр) ю пввгу вргг! да ригвава в мсмввг )0 ) Alta<>1 - 6а амплитуда сигнала в момент (1„+ Г);

T —; К— коэффициент пропорциональности, а разности амплитуд в двух полупериодах ь=. A (41- (tо г1.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерений. ... Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения логарифмического декремента затухания электрического сигнала, содержащее компаратор и два пиковых детектора, введены два элемента И, элемент НЕ, два логарйфмических усйлителя, дифференциальный усилитель, три триггера, элемент ИЛИ-НЕ и формирователь имйульсов сброса, при этом вход компаратора и сигнальные входы пиковых детекторов соединены с входной клеммой устройства, а выходы пиковых детекторов через логарифмические усилители соединены с соответствующими входами дифференциального усилителя, выходом соединенного с выходной клеммой устройства, входная клемма синхронизации устройства через первый триггер соединена с первыми входами элементов И, выход компаратора соеДинен с нторым входом элемента И непосредственно и через элемент НЕ - с вторым входом второго элемента И, выход первого элемента И через второй триггер соединен с входом установки нуля первого пикового детектора,. выполненного с инвертированием сигнала, и с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого ñîåдинен с входом установки нуля второго пикового детектора, выполненного без инвертирования сигнала, и с ныходом третьего триггера, входом соединенного с выходом второго элемента И, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с входом формирователя импульсов сброса, выход которого подключен к входам сброса пиковых детекторов и триггеров.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства," на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содержит пиковый де-. тектор 1 (c инвертированием сигнала}, комцаратор 2, первый триггер 3, пиковый детектор 4 (без инвертирования сигнала), элемент НЕ 5, первый логарифмический усилитель 6, элементы

И 7 и 8, второй :логарифмический усилитель 9, .второй и третий триггеры

10 и 11, элементы ИЛИ»НЕ 12, первым входом соединенный с выходом триггера 10 и входом установки нуля пикового. детектора 1, а вторым входомс выходом триггера 11 и входом установки нуля пикового детектора 4, вы.ход элемента ИЛИ-НЕ 12 через форми рователь 13,импульсов сброса подклю чен к входам сброса триггерон 3, 10 и 11 и пиковых детекторов 1 и 4, вы1057881 ходы которых через логарифмические усилители б и 9 соответственно подключены к соответствующим входам дифференциального усилителя 14, выходом соединенного с выходной клеммой 15 устройства, вход компаратора 2 и входы пиковых детекторов 1 и 4 соединены с входной клеммой 16 устройства, а вход триггера 3 подключен к входной клемме 17 синхронизации устройства.

Устройство работает следукщим образом.

До начала измерений пиковые детекторы 1 и 4 выключены, на выходе компаратора 2 и входе элемента И 7 при- 15 сутствуют сигналы, полярность и длительность которых соответствует полярности и длительности полупериода измеряемого сигнала на входе устройства 16, а на выходе элемента HE 5 - 20 сигналы той же длительности, но об,ратной полярности. При этом пиковый детектор 1 (отрицательных сигналов). однополупериодный с инвертированием входных сигналов,.пиковый детектор 75

4 (положительных сигналов) - однонолупериодный без инвертирования вход- ,ных сигналов. До подачи на входную клемму 17 устройства сигнала запуска триггер 3 выключен, элементы И 7 З0 и 8 закрыты, триггеры 10 и 11 выключены и сигналы включения с их выходов не поступают на пиковые детекторы 1 и 4, элемент ИЛИ-HE 12 открыт, формирователь 13 импульсов сброса выключен. на входах логарифмических усили телей 6 и 9 дифференциального усилителя 14 и выходе устройства 15 сигнал отсутствует.

Рассмотрим работу устройства для

М двух возможных случаевз когда сигнал .40 запуска на клемму 17 поступает во время положительного и отрицательного полупериодов измеряемого сигнала.

В первом случае (фиг.2а) сигнал запуска своим фронтом включает триг- 45 гер 3, элемент И 7 открывается и остается открытым до окончания положительного полупериода измеряемого сигнала. Триггер 10 со счетным входом включается и на пиковый детектор

1 поступает сигнал его включения, а на формирователь 13 импульсов сброса через элемент ИЛИ-HE 12 поступает отрицательный период сигнала, не влияющий íà его состояние. Элемент И 8 55 остается закрытым, триггер 11 выключен и сигнал включения с его выхода не поступает на пиковый детектор 4.

После поступления сигнала включения на пиковый детектор 1 последний начинает измерение с момента перехода измеряемого сигнала в область отрицательных значений. Максимальное значение отрицательного сигнала, соответствующее моменту tg подается на логарифмический усилитель б5

6, сигнал на выходе которого пропорционален логарифму входного сигнала.

При переходе измеряемого сигнала в отрицательную область на выходе компаратора 2 появляется отрицательный сигнал, а на выходе элемента HE

5 - положительный, в результате че- го элемент И 7 закрывается, а элемент И 8 открывается. Триггер 10 остается во включенном состоянии.

Триггер 11. включается, и на пиковый детектор 4 поступает сигнал включения, после чего осуществляется измерение, начиная с момента перехода измеряе йзго сигнала в область положительных значений. Максимальное зна чение положительного сигнала, соответствующее моменту 4q +Т/2, фиксируется пиковым детектором 4 и подается иа логарифмический усилитель 9, сигнал на выходе которого пропорционален логарифму вхоцного сигнала.

Сигналы с логарифмических усилителей поступают на вход дифференциального усилителя 14, на выходной клем4е 15 которого появляется сигнал, пропорциональный логарифмическому декременту затухания измеряемого сигнала.

При переходе измеряемого сигнала положительную область появляется по ложительный сигнал на выходе компаратора 2 и отрицательный на выходе элемента HE 5. Элемент И 7 открывается, а элемент И 8 закрывается. Триггер 10 выключается, а триггер 11 остается включенным. Состояние элемента ИЛИ-НБ 12 не изменяется, формира" ватель 13 выключен. При очередном переходе измеряемого сигнала через нуль в область отрицательных значений на выходе компаратора 2 появляется отрицательный сигнал, а на выходе элемента HE 5 -. положительный. Элемент И 7 закрывается, а элемент И 8 открывается. Триггер 10 остается выключенным,.а триггер 11 выключается. формирователь 13 импульсов сбросавключается положительным перепадо м сигнала, поступающим с элемента ИЛИНЕ 12. Сигнал с выхода формировате- . ля 13 устанавливает в исходное сос- .

I тояиие.триггеры 3, 10 и 11 пиковые детекторы i и 4. После этого устройство готово к последующим измерениям.

Во втором случае (фиг.2б), когда сигнал запуска на клемму 17 устройства поступает во время отрицательного полупериода измеряемого сигнала, он своим фронтом включает триггер 3, элемент И 8 открывается и остается -открытым до окончания отрицательного полупериода измеряемого сигнала.

Триггер 11 со счетным входом включается,и на пиковый детектор 4 поступает сигнал включения, а на вход фор,ьФрователя 13 импульсов сброса через элемент ЙЛИ-НБ 12 поступает отрица1057881

Ф

ФИ ЛД Г/УЮ

pA

8g ffF Р

® люума

Ьвв r, Фю ж у Ю

4 и16 10

u/ulr

1 „,М1л ж фс ли

ФЩО

Ярл

gpwpuk тельный перепад сигнала, не влияющий на ее состояние. Элемент И 7 остается закрытьнл, триггер 10 выключен и сигнал включения с его выхода не поступает на пиковый детектор 1.

После поступления сигнала нключения на пиковый детектор 4 последний осуществляет измерение, начиная с момента перехода измеряемого сигнала н область положительных значений. Максимальное значение положительного 10 сигнала, соответствующее моменту tq подается на логарифмический усилитель 9, сигнал на выходе которого, как и в первом случае, пропорционален логарифму входного сигнала. При 15 переходе измеряемого сигнала в положительную область на выходе компаратора 2 появляется положительный сигнал, а на выходе элемента НЕ 5 — отрицательный, н результате чего эле- рО мент и 7 открывается, а элемент И 8 закрывается. Триггер 10 включается, а триггер 11 остается но включенном состоянии. На пиковый детектор 1 поступает сигнал включения, после че- 25 го осуществляется переход измеряемого сигнала н область отрицательных значении. Максиглальное значение отрицательного сигнала, соответствующее моменту t T(2, фиксируется пиковым детектором 1 и подается на логарифмический усилитель б,,сигнал ,на выходе которого пропорционален логарифму входного сигнала. Работа логарифмйческих и дифференциального усилителей аналогична описанной ранее. При очередном переходе измеряе" мого сигнала н область положительных значений на выходе компаратора 2 появляется положительный сигнал, а на выходе элемента НЕ 5 — отрицательный, элемент И 7 открывается, а элемент

И 8 закрывается. Триггер 11 остается выключенным и триггер 10 выключается. Формирователь 13 импульсов сброса включается положительным перепадом на его входе, поступающим от элемента ИЛИ-НЕ 12. Сигнал с его выхода устананливает в исходное состояние триггеры 3, 10 и 11 и пиковые детекторы 1 и 4. После этого устройство готово к последующим из.лерениям.

Таким образом, за один цикл работы на выходе устройства в течение четверти периода колебаний измеряемого сигнала формируется значение, пропорциональное логарифмическому декре ленту затухания.

При необходимости подключения к выходу устройства измерительного прибора его запуск и установка в нуль могут быть осущестнлены сигналом запуска, имеющимся на клемме 17 устройстна, а н качестве сигнала окончания измерений может быть использован сигнал сброса с выхода формирователя 13. При этом измерительный прибор должен заполнить выходной сигнал устройства в течение указанной четверти периода измеряемого сигнала.

ВНИ.ИПИ Заказ 9580/48

Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4