Устройство для измерения амплитуды импульсного сигнала

 

Устройство предназначено для измерения амплитуды детерминированных во времени импульсов напряжений . Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цеш достигается за счет исключения из устройства элементов аналоговой памяти, хранящих информацию в течение цикла измерения4 Устройство содержит пусковой блок 1 блок 2 выборки - хранения, блок 3 обнаружения зкстремумов, одновибратор 4, счетчик 5, регистр 6. Пусковой блок 1 вырабатывает сигнал Начало измерения, устанавливающий счетчик 5 в начальное состояние и запускающий одновибратор 4. По сигналу одновибратора 4 входное напряжение запоминается в блоке 2 выборки хранения и затем поступает на первый вход дифференциального усилителя 11, на второй вход которого поступает текущее значение входного напряжения. Величина разниш 1 зтих напряжений сравнивается на компараторах 12 и 13 с положительньад и отрицательным уровнями опорного напряжения. При превышении заданного уровня на -любом из компараторов элемент ЙЩ 14 вырабатывает сигнал, переэапуска«яф)й одновибратор 4. При это блок 2 var борки - хранения запом1шает иовое значение входного напряж ия, а к содержимс 1у счетчика 5 нрибавляется единица. Триггер 10 по смене знака приращений фиксирует моменты прохождения и характер экстремума (м1шимум, максимум). По окончании измерения пусковой блок 1 выраба-швает сигнал Конец измерения, по которое содержимое счетчику 5 и значение сигнала с выхода Q триггера 10 4я1ксируется в регистре 6. 2 ил. г (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1gl (Ш

SU др 4 G 01 R 19/04

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЧЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬЮ КОМИТЕТ

ДО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О 1ИРЫВ4ЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4226327/24-21 (22) 08.04.87 (46) 23. 12,88. Бюл.9 47 (75) .А.Л.Белоусов (53) 621 317.31.014.33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 943540, кл. G 01 R 19/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 573761„кл. G 01 R 19/04, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АИПЛИ"

ТУДЫ ИИПУЛЬСНОГО СИГНАДА (57) Устройство предназначено для измерения амплитуды детерминированных во времени импульсов напряжений. Цель изобретения - повышение точности измерения, Поставленная цель достигается за счет исключения иэ устройства элементов аналоговой памяти, хранящих информацию в тече- . ние цикла измерения, Устройство содержит пусковой блок 1 блок 2 выборки - хранения, блок 3 обнаружения экстремумов, одновибратор 4, счетчик

5, регистр 6. Пусковой блок 1 вырабатывает сигнал "Начало измерения", устанавливающий счетчик 5 в начальное состояние и запускающий одновиб-. ратор 4. По сигналу одиовибратора

4 входное напряжение запоминается в блоке 2 выборкн — хранения и затем поступает на первый вход дифференциального усилителя 11, на второй вход которого поступает текущее значение входного напряжения. Величина разницы этих напряжений срав. нивается иа компараторах 12 и 13 с положительньвю и отрицательнам уровнями опорного напряжения. При пре» выщении заданного уровня на -любом as компараторов элемент 8ЛИ 14 вырабатывает сигнал, перезапускающий одновибратор 4. Нри этом блок 2 выборки - хранения запоминает иовое р значение входного напряжения, а к содержимому счетчика 5 прибавляется единица, Триггер 10 по сиене знака приращений фиксирует моменты прохож- { дения и характер экстремума (минимум, максимум). По окончании цикла 3 измерения пусковой блок 1 вырабатывает сигнал "Конец измерения", по которому содержимое счетчика 5 и значение сигнала с выхода Ч триггера 10 фиксируется в регистре 6.

2 ил.

ЗО

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для изме1 рения детерминированных во времени импульсных напряжений.

Цель изобретения — повьппенке та т" ности измерения sa счет исключения элементов запоминания аналоговых напряжений.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2— временные диаграммы работы блоков устройства.

Устройство содержит (фиг. 1) пус.ковой блок 1 блок 2 выборки-хране-. ния, блок 3 обнаружения экс рему." мов, одновибратор 4, счетчик 5 я регистр 6. Входной сигнал подается на вход блока 2 выборки-хранения к первый вход блока 3 обнаружения экстремумов. Блок 2 выборки-хра ..à».-н.кя состоит из ключа 7, выход которога соединен с конденсатором 8 и высоко" омным повторителем 9. Блок 3 обнаружения экстремумов содержит триггер

t0 дифференциальный усилитель выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора 12 и кнвертирующим входом компаратара 13.

Инвертирующий вход компаратора 12 соединен с положительным полюсом источника (не показан) опорного напряжения (+ E ), а неинвертирующяй . вход компаратора 13 соединен с отрицательным полюсом (-Е „) источника оцорнага напряжения. Выходы компараторов 12 и 13 соединены с элементом ИЛИ 14 и триггером 10. Выход элемента ИЛИ 14 соединен с.тактовым входом счетчика 5 и входом одновибратора 4. Инверсный выход триггера 10 и выходы счетчика 5 соединены с информационными входами регистра 6. Выходная шина регистра 6 является выходом устройства. Управление блоком 2 выборки-хранения осуществляется по сигналам от аднавибpRTopct 4 °

Устройство работает следующим образом.

Перед появлением исследуемого сигнала пусковой блок 1 выдает сигнал

"Начало измерения", поступающий на одновибратор 4. Последний управляет работой ключа 7 и переводит его в состояние проводимости на в11емя 4 t необходимое для окончания процесса заряда конденсатора 8 блока 2 выборки-хранения до уровня входного сигнала, Одновременно сигнал пускового блакя 1 поступает на установочный вход счетчика 5 я переводят ега в исходное состояние. Текущее значение вхацнuro сигнала непрерывна сравнивается с уровнем выходного напряжения блока 7 выборки-хранения.

Усилечная разность этих величин с выхода дифференциального усилителя

1, поступает на вход аналоговых компаратарав 12 и 13, При возрастании сигнала на выходе усилителя 11 до уровня +Е срабатывает компаратор

12. Сигнал с выхода кампаратара 12 поступает на S-вход триггера 10 и одновременна через элемент ИЛИ 14— на вход с-етчика 5 и однавибратора

4, Последний формирует импульс, открывающий ключ 7 на время Qt, Конденсатор 8 оказывается снова подключеншпм к входной цепи и блок 2 выборкихраненкя запоминает новый уровень сигнала. Процесс повторяется до техпар, пака входной сигнал не достиг" нет своего максимального значения.

Счетчик 5 осуществляет подсчет количества шагавых приращений сигнала

И,. Величина однаro шагового приращения ЬП равна ЬП = — —, где К—

Е ;

1r коэффициент передачи дифференциального усилителя 11 E — напряжеРг, няе источника опорного напряжения, определяющее уровень компарирования.

Прк уменьшении сигнала, когда последовательные нриращенкя приобретают отрицательное значение, срабатывает компаратор 13, переводит триггер 10 в единичное состояние (по выходу Q) и работа устройства продолжается аналогичным образом. Счетчик 5 продолжает подсчет количества шагавых приращений входного сигнала

N, соответствующих изменению входного сигнала на величину Е . Счет заканчивается, когда приращение сигнала становится меньше величины 5U, После окончания сигнала пусковой блок 1 формирует импульс "Конец измерения", поступающий на вход "Запись", по которому информация из счетчкка 5 передается в регистр 6.

Устройство готово к пркнчтию следующего импульса.

Число N, записанное в регистре 6, связано с измеряемой величиной амплитуды импульса Е„ следующим соотношением:

144657

Е + Ff — 5U(N 1 + N2)

"П

6U — N.

15

25

35

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды импульсного сигнала, содержащее

gU

Величину

2 легко можно подобрать такой, чтобы число, записанное в регистре 6, отображало бы искомую величину F.ä „в стандартных единицах напряжения.

Характер экстремума сигнала фиксируется с помощью триггера 10. Высокий уровень напряжения, зафиксированный на Я вЂ” выходе триггера, соответствует максимуму, низкий уровень— минимуму ° Характер экстремума, зафиксированный триггером 10, определяется последовательностью работы компараторов 1 2 и 13: при максимуме первым запускае;ся и работает компа. ратор 12, затем 13, при минимуме— н аоборот.

Пусковой блок 1 вырабатывает сигналы "Начало измерения" и "Конец измерения" соответственно в моменты возникновения и окончания импульса входного напряжения, что подразумевает детермннацию их во времени.

Методическая погрешность измерения амплитуды импульсного сигнала не превышает величины двух шаговых приращений (2 ДБ).

Динамическая погрешность, вызванная изменением входного сигнала за время 5t, мала вследствие небольшой скорости изменения входного сигнала и малости величины времени gt выборки сигнала.

4 пусковой блок, блок выборки-хранения, блок обнаружения экстремумов, первый вход которого соединен с входом блока выборки-хранения и с входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены одновибратор, счетчик, регистр, устанавливающий вход счетчика и первый вход одновибратора соединены с выходом "Начало измерения" пускового блока, вход

"Запись" регистра соединен с выходом

"Конец измерения" пускового блока, выход одновибратора соединен с управляющим входом блока выборки-хранения, выход которого соединен с вторым входом блока обнаружения экстремумов, второй вход адновибратора соединен с первым выходом блока обнаружения экстремумов и тактовым входом счетчика, выходы которого соединены с первыми информационными входами регистра, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом блока обнаружения экстремумов, а выход является выходом устройства, а блок обнаружения экстремумов содержит согласующий операционный усилитель, прямой и инверсный входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока обнаружения экстремумов, элемент ИЛИ, RS-триггер, два компаратора, первые входы которых соединены с выходом согласующего усилителя, а вторые входы соединены с соответствующими выходами источника опорных напряжений, выходы компараторов соединены соответственно с входами элемента ИЛИ и RS-триггера, выход которого является вторым выходом блока обнаружения экстремумов, а выход элемента ИЛИ является первым выходом блока обнаружения экстремумов. 1446574

Составитель С.Рунков

Техред Л.Олийнык Корректор М.Максимишинец

Редактор Г.Волкова

Заказ 6744/51 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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