Преобразователь экстремумов периодического сигнала в постоянное напряжение "галс-7

 

, Изобретение может быть использо-:- вано для измерения экстремальных значений импульсных сигналов. Целью изобретения является расширение области использования за счет обеспечения возможности преобразования мини

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (5)) 4 G 01 R 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР, IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н Д ВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4270023/24-21 (22) 24.04.87 (46) 07.12.88. Бюл. У 45 (72) M.È. Кукушкин (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1233056, кл. G 01 R 19/04, 03.03.83.

Авторское свидетельство СССР

У 1386923, кл. G 01 R 19/04, 18.12.85. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭКСТРЕКУИОВ ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА В ПОСТОЯННОЕ

НАПРЯЖЕНИЕ "ГАЛС-7" (57). Изобретение может быть использо-. вано для измерения экстремальных значений импульсных сигналов. Целью изобретения является расширение области использования за счет обеспечения возможности преобразования мини1442926

25 мума импульсных сигналов. Компаратор

1, элемент 2-2И-ИЛИ 18 и триггер 6 осуществляют сравнение выходного сигнала устройства с исследуемым сигналом. Синхронизирующие импульсы, вырабатываемые компаратором 22, элементом 2-2И-ИЛИ 19 и дифференцирующим элементом 19 по срезу исследуемого сигнала осуществляют запись в триггер 2 результата сравнения. Значение выходного напряжения триггера 2 определяет направление интегрирования опорного напряжения источника 5 интегратором 4, выходной сигнал которого отслеживает экстремумы исследуемого сигнала. Блок 21 сброса при отсутствии импульсов на входе уст1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения амплитуды сигналов„ максимального и минимального значений напряжения однополярных периоцических сигналов любой полярности, максимального и минимального значений напряжения двухполярных периодических сигналов.

Цель изобретения — расширение области использования за счет обеспечения возможности преобразования минимума периодических сигналов произвольной формы.

На фиг. 1 показана функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 и

3 — диаграммы работы преобразователя для различных входных сигналов о при преобразовании максимума и минимума сигналов напряжения.

Преобразователь содержит компаратор 1, первый вход которого соединен с входом устройства, триггер 2, повторитель-инвертор 3, выход которого соединен с входом интегратора 4, выход которого соединен с вторым входом компаратора 2, источник 5 опорного напряжения, триггер 6, ком. паратор 7, дифференцирующий элемент

8, выход которого соединен с S-входом триггера 6, дифференцирующий элемент 9, выход которого соединен с первыми входами элементов И 10 и 11, ройства устанавливает триггер 2 в единичное состояние, обеспечивая отслеживание выходным напряжением интегратора 4 постоянного уровня входного сигнала. Состояние переключателя 24 определяет фазу синхронизирующих импульсов, которая определяет режим преобразования максимума или минимума. Введение элементов

2-2И-ИЛИ 18 и 19, переключателя 24, блока 21 сброса, повторителя-инвертора 23 позволило, изменяя фазу синхронизирующих импульсов и выходного сигнала компаратора i, переходить от преобразования максимума импульсного сигнала к преобразованию минимума.

3 ил.

2 вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выхо дами триггера 6, а выходы — с входами элемента ИЛИ 12, выход которого через последовательно соединенные элемент 13 задержки и дифференцирующий элемент 14 соединен с R-входом триггера 6, выход элемента И 10 также соединен c S-входом триггера 2, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 15, выход которого соединен с управляющим входом повторителя-инвертора 3, выходы компараторов.1 и 7 соединены соответственно с входами инверторов 16 и 17 и с первыми входами первых элементов

И элементов 2-2И-ИЛИ 18 и 19, выход элемента 2-2И-ИЛИ 18 соединен с входом дифференцирующего элемента 8 и с вторым входом элемента ИЛИ 15, выход элемента f9 соединен с входом дифференцирующего элемента 9.

Выход элемента И 11 соединен с первым входом элемента ИЛИ 20, второй вход которого соединен с выходом блока 21 сброса, а выход с

R-входом триггера 2, вход блока 21 сброса соединен .с выходом компаратора 7, вход которого через конденса30 тор 22 подключен к входу устройства.

Выход источника 5 опорного напряжения соединен с входом повторителяинвертора 23, выход которого соеди14429 нен с входом второго повторителя ин- вертора. Прямой выход переключателя

24 соединен с вторыми входами первых элементов И элементов 2-2И-KIH

18 и 19 и с управляюшим входом по тлрителя-инвертора 23, инверсный выход переключателя 24 соединен с вторыми входами вторых элементов И элементов 2-2И-ИЛИ 18 и 19.

Преобразователь работает следую— щим образом.

Первоначально, при отсутствии сигнала на входе (напряжение на вхоце равно нулю) второй компаратор 7 находится в устойчивом состоянии, а блок 21 сброса вырабатывает сигнал, соответствующий отсутствию сигнала с переменной составляющей> который высоким потенциалом через элемент

ИХИ 20 устанавливает триггер 2 в единйчное состояние. При этом íа выходе триггера 2 устанавливается сигнал, равный логическому 0 . В загисимости От состОяния выходов переключате ля 24 на выходе второго повторителяинвертора 23 устанавливается напряжение больше нуля либо меньше нуля, по величине пропорциональное напряжению П источника 5 опорного напряо

30 жения. При этом на выходы элементов

2-2И-ИЛИ 18 и 19 проходит либо прямой сигнал, формируемый компараторами 1 и 7, либо проинвертированный инверторами 16 и l7 сигнал. Далее сигнал Uo проходит через первый пов- 35 торитель-инвертор 3, знак коэффициента передачи которого определяется логическим уровнем на управляющем входе, что приводит к возрастанию либо уменьшению сигнала напряжения на выходе интегратора 4. При этом при превышении уровня сигнала над нулевым уровнем компаратор 1 вырабатывает сигнал, который, пройдя через элемент 2-2И-ИЛИ 18 и второй логический элемент ИЛИ 15, переключает знак коэффициента передачи первого повторителя-инвертора 3, и сигнал на выходе интегратора 4 начинает уменьшаться, что приводит к тому, 50 что он становится меньше нуля, и .компаратор 1 перебрасывается. Сигнал с выхода его, пройдя по той же цепи, опять меняет знак коэффициента передачи первого повторителя-инвертора 55

3, и,напряжение на выходе интегратора 4 начинает возрастать. В установившемся режиме напряжение на выходе преобразователя совершает колебания

26 около нуля с частотой, определяемой чувствительностью компаратора 1 и постоянной времени интегратора 4.

Гассмотрим подробно работу преобразователя в случае однополярного положительного сигнала напряжения с наложенной переменной составляющей (фиг. 2 и 3) для режимов преобразования максимума и минимума, Для остальных случаев формы сигнала: отрицательный сигнал с наложенной п неменной составляющей, двухполярный сигнал — работа преобразователя осуществляется аналогично.

Пусть на вход подается сигнал

U положительной полярности с наложенной переменной составляющей (фиг. 2а и За). Переключатель 24 установлен в положение преобразования максимума напряжения. При этом на его прямом выходе — высокий потенци1В ал, соответствующий логическои 1

Этот сигнал устанавливает коэффициент передачи второго повторителя-инвертора 23 таким, что напряжение на е.ro выходе больше. Из аналогичных условий определяют работу и первого повторителя-инвертора 3. Напряжение на выходе преобразователя приблизительно равно нулю. При этом на выходе компаратора 1 (фиг. 2б) устанавливается логическая "1". Переменная составляющая входного сигнала через конденсатор 22 подается на второй вход второго компаратора 7, на выходе которого формируется последовательность импульсов (фиг. 2к).

Далее сигналы с компараторов 1 и 7 без инверсии проходят на выходы логических элементов 2-2И-ИЛИ 18 и 19.

При этом сигнал с элемента 2-2И-ИЛИ

18 через элемент ИЛИ 15 устанавливает отрицательный коэффициент передачи повторителя-инвертора 3, равный минус К. Соответственно, на вход интегратора 4 поступает отрицательное напряжение, при этом напряжение U „ на выходе интегратора 4 начинает возрастать в течение всего времени, пока выполняется-условие

U „ >U Первый же передний фронт, на выходе элемента 2-2И-ИЛИ 18 (фиг. 2б) дифференцируется дифференцирующим элементом 8 (фиг. 2г) и устанавливает в единичное состояние триггер 6 (фиг. 2д), а по сигналу (фиг. 2м), формируемому по заднему, фронту импульсов, на выходе элемента 2-2И-ИЛИ .19 (фиг. 2л) через эле5 144292 мент И 10 информация переписывается в триггер 2. При этом на его выходе устанавливается сигнал логической

"I (фиг. 2з). В то же время этот же сигнал, пройдя через элемент

ИЛИ 12, элемент 13 задержки дифферен. цируется дифференцирующим элементом

14 и сбрасывает триггер 6, Время задержки выбирается их тех условий, что оно должно быть больше, чем дли- тельнасть импульса, формируемого дифференцирующим элементом 9, чем исключается гонка фронтов импульсов на входах триггеров 2 и 6, По заднему фронту следующего импульса с .компаратора 7 производится последующий опрос состояния триггера 6, и если переднего фронта на выходе компаратора 1 больше не было, триггер 6 остается в сброшенном состоянии.

Тогда сигнал с элемента И 11, пройдя через элемент ИЛИ 20, сбросит триггер 2 (фиг. 2з). Однако направление интегрирования останется прежним за счет сигнала, который приходит с компаратора 1 на второй вход элемента

ИЛИ 15 (фиг. 2и) и возрастание U „ будет продолжаться. При достижении напряжением U „ минимальных значений входного напряжения компаратор 1 начинает опрокидываться на каждый импульс наложенной переменной составляющей, если выполняется условие

U сН „,. При этом данная информация последовательно по переднему фронту 35 записывается в триггер 6, а затем по заднему фронту информация переписывается в триггер 2 и этот триггер не меняет своего состояния, а следовательно, продолжается возрастание вы40 ходного напряжения (фиг. 2а, пунктир, фиг. 2о). С момента, когда условие U „ Н„ „ перестает выполняться, по первому же заднему фронту переменной составляющей триггер 2 перебро- 4

45 сится (фиг. 2з) и U (фиг. 2о) начнет уменьшаться до момента, когда условие U y, U axc выполнится. Далее процесс повторяется и в устойчивом состоянии выходное напряжение, рав- 50 ное U, совершает колебания около к значения, равного максимуму входного сигнала.

Для преобразования минимума сигнала на прямом выходе переключателя 24 55 устанавливается низкий потенциал, 11 1l соответствующий логическому 0 . При этом по в торитель-инв ертор 2 3 имеет отрицательный коэффициент передачи и на его выходе — отрицательное на" пряжение. На выход элементов 2-2И-ИЛИ

18 и 19 проходит проинвертированный соответствующими инверторами 16 и 17 сигнал с компараторов i и 7, Так как в первый момент на входах компаратора 1 выполняется условие

Uq„ U„, то триггеры 2 и 6 находятся в сброшенном состоянии. Соответственно на выходе элемента ИЛИ 15 формируется низкий потенциал, соответствующий логическому "0 . При этом у первого повторителя-инвертора 3 устанавливается отрицательный коэффициент передачи, а на его выходе устанавливается сигнал положительного напряжения, и напряжение U на выходе интегратора 4 начинает возрастать (фиг. 3a,о) . Процесс возрастания продолжается до тех пор, пока U „ не превысит величины U « входного сигнала. При этом первый же импульс с компаратора 1, пройдя через инвертор 16 и элемент 2-2И-ИЛИ

18, продифференцированный первым дифференцирующнм элементом 8, устанавливает триггер 6 в единичное состояние и одновременно, пройдя через элемент ИЛИ 15, изменяет знак коэффициента передачи первого повторителя-инвертора 3 и полярность напряжения на входе интегратора 4 (фиг, Зп).

Напряжение U начинает уменьшаться (фиг. За,о) . Как только поступление импульсов с компаратора 1 прекратится, т.е. выполнится условие U;< < U триггеры 2 и 6 перебросятся в ноль (фиг. Зз), изменяя знак коэффициента передачи первого повторителя-инвертора 3, и напряжение U будет возрастать. В установившемся режиме напряжение U< будет совершать колебания около величины напряжения, равного Uмин

Аналогично преобразователь работает и при других формах сигналов автоматически, в зависимости от заданного режима преобразования, преобразуя максимум либо минимум входного сигнала. В каждом случае в установившемся режиме выходное напряжение, снимаемое с выхода интегратора 4, колеблется около измеряемого значения с частотой, определяемой чувствительностью компаратора 1 и постоянной времени интегратора 4.7 1442926 8

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я. Лом второго комп ахи« а)

I) s) и) «)

«)

ri) Преобразователь экстремумов периодического сигнала в постоянное

5 напряжение, содержащий источник опорного напряжения, два компаратора, первые входы которых соединены соответственно с входом устройства и общей шиной, интегратор, вход которого )0 подключен к выходу первого повторителя-инвертора, а выход соединен с вторым входом первого компаратора и выходом устройства, S-вход первого триггера соединен с выходом пер- 5 вого элемента И, выход первого дифференцирующего элемента соединен с

S-входом второго триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первыми входами 20 первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены и подключены к выходу второго дифференцирующего элемента, а выходы соединены с соответствующими входами пер- 25 вого элемента ИЛИ, выход которого через последовательно соединенные элемент задержки и третий дифференцирующий элемент соединен с R âõîäîì второго триггера, о т л и ч а ю30 шийся тем, что, с целью расширения области использования, в него введены второй повторитель-инвертор, второй и третий элементы ИЛИ, два элемента 2-2И-ИЛИ, два инвертора, блок сброса, переключатель и конденсатор, включенный межцу вторым вхоаратора и входом устройства, входы второго элемента ИЛИ .соединены соответственно с выходами второго элемента И и блока сброса

« а выход — с R-входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого повторителя-инвертора, выход первого элемента 2-2И-ИЛИ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и с входом первого дифференцирующего элемента, источник опорного напряжения соединен с входом второго повторителя-инвертора

Э выход которого соединен с входом первого повторителя-инвертора, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с входами первого и второго инверторов и с первыми входами первых элементов И первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ вто. рые входы которых объединены и подключены к прямому выходу переключателя, выходы первого и второго инве P торов соединены соответственно с первыми входами вторых элементов И первого и второго элементов 2-2И-ИЛИ вторые входы которых объединены и подключены к инверсному выходу переключателя, выход второго компаратора соединен с входом блока сброса, управляющий вход второго повторителяинвертора соединен с прямым выходом переключателя.

1442926

Ым@Кс и„

Составитель Г.Козуля

ТехРед Л.Сердюкова

Редактор

E.Ïàïï

КоРРектоР С.шекмар .«.

Заказ 6380/42

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 а) г) г)

2)

И) е) ж) 3) и)

«)

n) и)

«) Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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