Преобразователь длительности импульсов

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в любой отрасли приборостроения и измерительной технике. Цель изобретения - повьшение надежности и точности преобразования временного масштаба - достигается за счет введения в устройство N звеньев 8, каждое из которых состоит из конденсатора 9, стабилитрона 10, резистора 11 и транзистора 12 р-п-р-типа. Преобразователь также содержит генератор 1 квазипостоянного заряда,, генератор 2 квазипостоянного тока, входную шину 3, шины 4 источника питания, конденсатор 5, блок 6 выделения временного интервала, измеритель 7 временного интервала. Введение в преобразователь звена 8 позволило повысить надежность и точность путем автоматического переключения величины емкости накопительных конденсаторов и увеличения крутизны фронта импульса разряда накопительного конденсатора . Это позволило также исключить механическое переключение поддиапазонов и повысить стабильность порога срабатьшания схемы выделения временного интервалу. 2 ил. 2 (Л J JJ -- « I . .11 .fff Л F 8 JJ - // I 104 I

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19)SU (1и 1 (51) 4 Н 03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4047662/24-21 (22) 01.04 ° 86 (46) 15.12.87. Бюл. N- 46 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) M.В. Королев, А.А. Коновалов, А.Е. Карпельсон и Б.П. Стариков (53) 621.374(088.8) (56) Горн Л.С.. Элементы схем ядерного приборостроения. M.: Атомиздат, 1970, с. 374.

Королев N.Â. Безэталонные ультразвуковые толшиномеры. M.: Машиностроение, 1985, с. 55-57. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в любой отрасли приборостроения и измерительной технике. Цель изобретения — повышение надежности и точности преобразования временного масштаба — достигается за счет введения в устройство N звеньев 8, каждое из которых состоит из конденсатора 9, стабилитрона 10, резистора

11 и транзистора 12 р-и-р-типа. Преобразователь также содержит генератор 1 квазипостоянного заряда, генератор 2 квазипостоянного тока, входную шину 3, шины 4 источника питания, конденсатор 5, блок 6 выделения временного интервала, измеритель 7 временного интервала. Введение в преобразователь звена 8 позволило повысить надежность и точность путем автоматического переключения величины емкости накопительных конденсаторов и увеличения крутизны фронта импульса разряда накопительного конденсатора. Это позволйло также исключить механическое переключение поддиапазонов и повысить стабильность порога срабатывания схемы выделения вре". менного интервала. 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может найти применение в любой отрасли приборостроения о и измерительной технике, Цель изобретения — повышение надежности и точности преобразования временного масштаба, На фиг. 1 представлена электрическая принципиальная схема устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы его работы.

Преобразователь импульсов содержит генератор 1 квазипостоянного тока заряда, генератор 2 квазипостоянного тока разряда, вход которого подключен к входной шине 3, шины 4 источника питания, генераторы 1 и

2 подключены к первой обкладке первого конденсатора 5 и входу блока 6 выделения временного интервала, выход которого подключен к измерителю

7 временного интервала, N звеньев 8, каждое из которых состоит из конденсатора 9, стабилитрона 10, резистора 11 и транзистора 12- р-п-р-типа, все конденсаторы 9 звеньев включены последовательно между второй обкладкой конденсатора 5 и общей шиной 4 источника питания, первая обкладка каждого конденсатора .9 звена соединена со своей второй обкладкой через переход анод-катод стабилитрона 10 звена, а с первой обкладкой предыдущего конденсатора (9 или 5) — через последовательную цепь — резистора 11 этого звена и переход эмиттер-база транзистора 12 этого звена. все коллекторы N транзисторов 12 звеньев 8 подключены к отрицательной шине 4 источника питания, а база транзистора 12 первого звена соеди- нена с входом блока 6 выделения временного интервала.

Преобразователь импульсов работает следующим образом, На вход генератора 2 поступает прямоугольный импульс (см, фиг. 2а) длительностью t „ . Током с выхода генератора 2 линейно заряжаются накопительные конденсаторы 5 и 9, шунтированные стабилитронами с напряжением стабилизации U,,< -Е4 / 3.

Число накопительных конденсаторов и стабилитронов сверху в принципе не ограничено, но на фиг. 1 для конкретности рассмотрены схемы с двумя стабилитронами 10 и конденсаторами

9. применение которых позволяет на

9895 два порядка расширить диапазон дли10

55 тельностей входных импульсов

Именно поэтому U, -Г I 3. Если бы использовались и стабилитронов и и+1 конденсаторов, то U . -Е „ (n, Если емкости конденсаторов 5, 9 и 9 выбраны соответственно в отношении 100: 10: 1, то напряжение на всей цепочке конденсаторов на первой обкладке конденсатора 5 будет нарастать кусочно-линейно, как показано на (фиг. 26), сплошной линией — на участке (фиг. 2 б и ж). Скорость линейного изменения напряжения на каждом конденсаторе обратно пропорциональна его емкости. Раньше остальных до напряжения U зарядится самый маленький накопительный конденсатор 9 последнего звена (участок (r-д) фиг. 26). Как только напряжение на нем достигнет U,T, его дальнейший заряд прекращается и зарядный ток от генератора 2, продолжая течь через накопительные конденсаторы 5 и 9 предыдущих звеньев, начинает течь через стабилитрон 10 первого звена. Затем заряжается конденсатор

9 первого звена (участок (д-е) фиг. 26),, а потом — конденсатор 5 ((е-ж) фиг. 26). Максимальное напряжение определяется напряжением -Е . и ит генератора 2. Длительность каждого следующего линейного участка на ломаной ((r-д-е, ж-д-и) фиг. 26) в десять раз больше предыдущего, а амп-. литуды этих участков равны между собой.

Таким образом, при изменении длительности входного импульса навх пример, в 1000 раз амплитуда напряжения изменится всего в 30 раз.

Если бы в схеме на фиг. 1 не было резисторов 11, и транзисторов 12, разряд цепочки накопительных конденсаторов 5 и 9, происходил бы в той же последовательности, как и их заряд, но только через генератор 1.

Как видно из ломаной, последний по времени линейный участок имеет очень малую крутизну. В результате весь преобразователь имеет малую линейность преобразования и большую нестабильность порога срабатывания схемы, а это приводит к малой точности преобразования ° С помощью транзисторов 12 и резисторов 11 изменяется последовательность разряца конден"". àòîðîâ 5 и 9; сначала разряжается

59895

25 интервала.

3 13 конденсатор 5 (имеющий максимальную емкость), затем конденсатор 9 первого звена, а потом конденсатор 9 второго звена. В результате форма импульса разряда имеет вид ломаной (ж-з — и — к) фиг. 26), т.е. крутизну последнего по времени линейного участка на заднем фронте (участок (ж-з) фиг. 26) оказывается в 100 раз выше, чем у ломаной (см. диаграмму III фиг. 26) прототипа.

Изменение последовательности разряда конденсаторов 5 и 9 происходит из-за того, что напряжения на заряженных конденсаторах 5 и 9 передаются через эмиттерные повторители (выполненные на транзисторах 12) на резисторы 11, соответственно, которые задают в стабилитроны 10 токи, превышающие ток разряда конденсаторов.

Поэтому сначала будет разряжаться конденсатор наибольшей емкости (т.е. конденсатор 9 последнего звена), так как ток, задаваемый резистором 11, поддерживает до окончания разряда . .конденсатора 5 напряжение на конденсаторе 9 первого звена равно 2U„ .

При этом формируется участок (ж-з) фиг. 26 заднего фронта импульсов.

После окончания разряда конденсата ра 5 запирается транзистор 12 первого звена и через стабилитрон 10 этого звена перестает течь ток, поддерживающий напряжение 2U,- на конденсаторе 9 этого звена, и он начинает разряжаться, формируя участок (13-и) фиг. 26) импульса.. После окончания разряда конденсатора 9 первого звена запирается транзистор 12 второго звена, прекращая тем самым ток, поддерживающий напряжение на конденсаторе

9 последнего звена на уровне U . В результате этот конденсатор, имеющий минимальную емкость, начинает разряжаться и формирует самый крутой и самый короткий по времени участок (и-к) фиг. 26.

Если бы схема на фиг. 1 содержала не два звена 8, а только адно, то задний фронт импульса имел бы вид ломаной 11 на фиг. 26. Если бы схема на фиг. 1 вообще не содержала бы дополнительных звеньев 8, то задний фронт импульса имел бы вид ломаной

LII (см. фиг. 26).

Блок 6 выделения временного интервала разряда фиксирует начало заряпа и конец разряда цепочки конпенЪ саторов 5, 9 и, тем самым, выделяет временной интервал t (см. фиг. 2в, 6Н .

В измерителе 7 временных интервапов прямоугольный импульс длительностью известным образом "заполняется короткими импульсами, число которых подсчитывается счетчиком и индицируется цифровым индикатором, также содержащемся в измерителе 7.

Таким образом, в преобразователе. импульсов введение в схему по крайней мере одного звена 8 позволяет по сравнению с прототипом повысить надежность и точность преобразователя время — время за счет автоматического переключения величины емкости накопительных конденсаторов и увеличение крутизны фронта импульса разряда накопительного конденсатора.

Первое условие позволяет избавиться от механического переключателя поддиапазонов, а второе ведет к увеличению Линейности преобразования и повышению стабильности порога срабатывания схемы выделения временного

Формула изобретения

Преобразователь длительности им.— пульсов, содержащий генератор квазипостоянного тока заряда, генератор квазипостоянного тока разряда, вход которого подключен к входной шине, выходы генератора квазипостоянного тока заряда и генератора квазипостоянного тока разряда подключены к первой обкладке первого конденсатора и входу блока выделения временного интервала, выход которого подключен к измерителю временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности преобразования в него введены

N звеньев, каждое из которых состоит из конденсатора, стабилитрона, рези— стара и транзистора р-п-р-типа, все конденсаторы звеньев включены последовательно между второй обкладкой первого конденса-.ора и общей шиной источника пи=ания, первая обкладка каждого конденсатора звена соединена со своей второй обкладкой через переход анод — катод стабилитрона звена, а с первой обкладкой предыдущего конденсатора через последовательную цепь резистора этого звена и переход эмиттер — база транзистора это1359895

Составитель ц. Чичиков

ТехредЛ.Сердюкова

Корректор С.Шекмар

Редактор А. Долинич

Заказ 6163/55 Тираж 900

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

ro звена, все коллекторы N транзисторов звеньев подключены к отрицательной шине источника питания, а база транзистора первого звена соединена с входом блока выделения временного интервала.