Устройство для измерения параметров импульсных сигналов

 

Изобретение относится к электронно-измерительной технике и может быть использовано при разработке устройств контроля параметров импульсных помех. Целью изобретения является повышение достоверности измерения параметров импульсов путем обеспечения возможности измерения параметров импульса с прорезаниями. Введение блока 7 выделения начала импульса, блока 10 сравнения, блока 13 выборки и хранения, ключа 14, блока 16 выделения конца импульса, треть его триггера 17, треть его элемента 20 задержки и связей между ними, обеспечивающих нормальное их функционирование привело к повышению достоверности измерения длительности импульсов в условиях сильных прорезаний за счет анализа длительности прорезаний. Кроме того, устройство содержит пиковый детектор 1, формирователь 2 импульсов, элемент 3 задержки, дифференцирующий блок 4, элемент 5 задержки, элемент ИЛИ 16, первый 8 и второй 9 триггеры, ключ 11, ключ 12, блок 15 отсчета амплитуд, блок 18 управления, ключ 19, генератор 21 импульсов, блок 22 индикации длительности. 11 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 R 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4352602/24-21 (22) 29.12.87 (46) 07.08.89. Бюл. В 29 (72) В.В. Михайлов, Е,Ф. Лебедева и Е.Б. Лукин (53) 621.317.077 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 924625, кл. G 01 R 29/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР 1Ф 1002984, кл. G 01 R 29/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электронно-измерительной технике и может быть использовано при разработке устройств контроля параметров импульсных помех. Целью изобретения является повьппение достоверности измерения параметров импульсов путем обеспечения возможности измерения параметров им-.

„„SU„„1499278 А1

2 пульса с прорезаниями. Введение блока 7 выделения начала импульса, блока

10 сравнения, блока 13 выборки и хранения, ключа 14, блока 16 выделения конца импульса, третьего триггера 17, третьего элемента 20 задержки и связей между ними, обеспечивающих нормальное их функционирование, привело к повьппению достоверности измерения длительности импульсов в условиях сильных прорезаний за счет анализа длительности прорезаний. Кроме того,,устройство содержит пиковый детектор l, формирователь 2 импульсов, элемент 3 задержки, дифференцирующий блок 4, элемент 5 задержки, элемент

ИЛИ 16, первый 8 и второй 9 триггеры, ключ 11, ключ 12, блок 15 отсчета амплитуд, блок 18 управления, ключ 19, генератор 21 импульсов, блок 22 индикации длительности. 11 ил.

3 1499278

Изобретение относится к электронно-измерительной технике и может быть использовано при разработке устройств контроля параметров импульсных помех.

Цель изобретения — повышение достоверности измерения параметров импульса путем обеспечения возможности измерения параметров импульса с прорезаниями. 10

На фиг.l представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - 10 — функциональные схемы соответственно пикового детектора, формирователя импульсов, дифференцирующего блока, блока начала 15 импульса, блока сравнения, блока выборки и хранения, блока отсчета амплитуд, блока конца импульса и блока управления; на фиг.11 — диаграммы работы устройства. 20

Устройство содержит (фиг. 1) пиковый детектор 1, формирователь 2 импульсов, элемент 3 задержки, дифференцирующий блок 4, элемент 5 задержки, элемент ИЛИ 6, блок 7 начала импульсов, первый триггер 8, второй триггер 9, блок 10 сравнения, ключ

ll ключ 12, блок 13 выборки и хранения, ключ 14, блок 15 отсчета амплитуд, блок 16 конца импульса, третий триггер 17, блок 18 управления, ключ

19, элемент 20 задержки, генератор 21 импульсов, блок 22 индикации длитель-: ности, регистр 23 памяти, счетчик 24 импульсов, причем вход устройства 35 соединен с входом элемента 3 задержки, с первым входом формирователя 2 импульсов, с первым входом блока 16 конца импульсов, с первым входом пикового детект ра 1, первый выход ко- 40 торого соединен с входом дифференциру!ацего блока 4, с первым входом блока 10 сравнения, с первым входом блока 15 отсчета амплитуд, выход которого соединен с вторым входом блока 10 45 сравнения, выход которого соединен с первым входом ключа 14, выход которого соединен с вторым входом блока 15 отсчета амплитуд и с первым входом блока 13 выборки и хранения, выход . которого соединен с вторым входом формирователя 2 импульсов, с первым входом блока 7 начала импульсов, с вторым входом блока 16 конца импульса, выход которого соединен с входом элемента 20 задержки, выход которого соединен с первым входом регистра 23 памяти и с первым входом триггера 17, выход которого соединен с входами ус4 тановки в ноль счетчика 24 импульсов и с первым входом ключа 19, выход которого соединен со счетным входом счетчика 24 импульсов, информационные выходы которого соединены с вторыми входами регистра 23 памяти, информационные выходы которого соединены с первыми входами блока 22 индикации длительности, второй вход которого соединен с, первым выходом блока 18 управления, с третьим входом блока 15 отсчета амплитуд и с первым входом элемента KIN 6, выход которого соединен с вторым входом пикового детектора 1, генератор 2! импульсов соединен с входом блока 18 управления, второй выход которого соединен с четвертым входом блока 15 отсчета амплитуд, а третий выход соединен с вторым входом первого ключа 19, выход элемента 3 задержки соединен с вторым входом блока 7 начала импульса, выход кото- . рого соединен с вторым входом триггера 17; первый выход формирователя 2 импульсов соединен с первым входом второго триггера 9 и с первым входом первого триггера 8, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя 2 импульсов, а первый выход соединен с первым входом ключа

11, выход которого соединен с вторым входом ключа 14,а второй вход — с выходом второго триггера 9, выход дифференцирующего блока 4 соединен с входом первого элемента 5 задержки, выход которого соединен с вторым входом второго триггера 9 и с первым входом второго триггера 9 и с первым входом ключа 12, второй вход которого соединен с вторым выходом первого триггера 8, а выход — со вторым входом элемента ИЛИ 6, второй выход пикового детектора 1 соединен со вторым входом блока 13 выборки и хранения °

Пиковый детектор 1 (фиг.2) содер- жит однополупериодный выпрямитель на операционном усилителе 25 и диодах

26, 27 и схему выборки и хранения на операционном усилителе 28, конденсаторе 29, резисторах 30 и 31 и диоде

27. Ключ 32 служит для сброса пикового детектора l уровень отсчета длительности и амплитуды создается на выходе пикового детектора резисторами 33-35, причем первый вход пикового детектора 1 соединен с прямым входом операционного усилителя 25.

5 149 выход которого соединен с анодом диода 26, катод которого соединен с первым выходом резистора 30 и анодом диода 27, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора 29, инверсным входом ОУ 25, первым выводом ключа 32 и первым выводом резистора 31, второй вывод которого соединен с прямым входом ОУ 28, выход ОУ 28 соединен со своим инверсным входом, вторнм выводом резистора 30 и первыми иаводами резисторов 33 и 34, вторые выводы конденсатора 29, ключа 32 и первый вывод резистора 35 соединены с землей, второй вход пикового детектора 1 соединен с входом управления ключа 32, второй вывод резистора

33 является первым выходом пикового детектора 1, второй вывод резистора

34 соединен с вторым выводом резистора 35 и является вторым выходом пикового детектора 1.

Блок 2 формирователя импульсов (фиг.3) содержит компаратор 36 усилитель 37, конденсатор 38, резистор 39, сдвоенный компаратор 40, первый вход формирователя 2 импульсов является прямым входом компаратора 36, выход которого через конденсатор 38 свединен с первым выводом резистора 39 и инверсным входом ОУ 37, выход которо.го соединен с вторым выводом резисто-. ра 39, инверсным входом первого элемента и прямым входом второго элемента сдвоенного компаратора 40, на прямой вход первого элемента сдвоенного компаратора 40 подается отрицательное напряжение смещения (-U „), а на инверсный вход второго элемен-— та — поло>:.ительное напряжение смещения (+U ), выход первого элемента компаратора 40 является первым выходом формирователя 2 импульсов, выход второго элемента является вторым выходом формирователя 2 импульсов, инверсный вход компаратора 40 является вторым входом формирователя 2. Дифференцирующий блок 4 (фиг.4) содержит операционный усилитель 41 конденсатор 42 резистор 43 и диод 44, причем вход дифференцирующего блока

4 соединен через конденсатор 42 с инверсным входом 41, катодом диода 44 и первым выводом резистора 43, второй вывод которого соединен с анодом диода 44 .и выходом ОУ 41, который является выходом дифференцирующего блока

9278 6

5

4, прямой вход ОУ 41 соединен с корпусом блока, Блок 7 начала импульса (фиг.5) содержит два операционных усилителя 45 и 46, резисторы 47-49, конденсатор 50 и диод 51, причем второй вход блока

7 начала импульса через резистор 47 соединен с инверсным входом ОУ 45, прямой вход которого соединен с корпусом блока, выход ОУ 45 через резистор 48 соединен со своим инверсным входом, а через конденсатор 50 с инверсным входом ОУ 46, выход ОУ 46 через резистор 49 и диод 51 соединен со своим инверсным входом, первый вход блока 7 начала импульса соединен с прямым входом ОУ 46, выход ОУ 46 является выходом блока 7.

Блок 10 сравнения (фиг.6) содержит компаратор 52 и конденсатор 53, причем второй вход блока 10 сравнения соединен с прямым входом компаратора

52, первый вход блока 10 сравнения соединен с инверсным входом компаратора 52, выход компаратора 52 через конденсатор 53 соединен с выходом блока 10.

Блок 13 выборки и хранения (фиг.7) состоит из двух операционных усилителей 54 и 55, конденсатора 56 и ключа

57, причем второй вход блока 13 выборки и хранения соединен с прямым входом ОУ 54 выход которого соединен с входом ключа 57, выход которого соединен с первым выводом конденсатора 56 и прямым входом ОУ 55, выход которого соединен с инверсным входами ОУ 54 и 55 и является выходом блока 13, первый вход блока 13 выборки и хранения соединен с управляющим входом ключа 57, второй вывод конденсатора 56 соединен с корпусом блока.

Блок 15 отсчета амплитуд (фиг.8) содержит схему выборки и хранения иа операционных усилителях 58 и 59, конденсаторе 60 и ключах 61 и 62, и масштабирующий усилитель на ОУ 63, резисторах 64-67, диоде 68, индикация амплитуды проводится с помощью измерительного прибора 69, управление осуществляется ключом 70, причем первый вход блока 15 отсчета амплитуд соединен с прямым входом ОУ 58, выход которого соединен с входом ключа 61, выход которого соединен с первым выводом конденсатора 60, входом ключа 62 и прямым входом У 59, выход

1499278 о 8 которого соединен с инверсными входами ОУ 58 и 59, первым выводом резистора

64 и является выходом блока 15, второй вывод резистора 64 соединен с входом ключа 70 и первым выводом ре5 зистора 65, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора

66, катодом диода 68 и инверсным входом ОУ 63, выход которого соединен с анодом диода 68, вторым выводом резистора 66, первым выводом резистора

67, второй вывод которого соединен с первым выводом измерительного прибора 67, второй вывод измерительного прибора выход ключа 62, второй вывод конденсатора 60, выход ключа 70 и прямой вход ОУ 63 соединены с корпусом блока, второй вход блока 13 отсчета амплитуд соединен с упРавляющим входом ключа 61, четвертый вход блока 15 соединен с управляющим входом ключа 62, третий вход — с управлякщим входом ключа 70..

Блок 16 конца импульса (фиг.9) со- 25 держит компаратор 71 операционный усилитель 72, компаратар 73, диод 74, резисторы 75-79, конденсатор 80, причем второй вход блока 16 конца.импульса соединен с инверсным входом . компаратора 71 выход которого через конденсатор 80 соединен с катодом диода 74 и первым выводом резистора

76, анод диода 74 соединен с прямым входом ОУ 72 и первым выводом резистора 77, выход операционного усили35 теля 72 соединен с инверсным входом компаратора 73 и первым выводом резистора 78, втооой вывод резистора 78 соединен с инверсным входом операционного усилителя 72 и первым выводом резистора 75, прямой вход компарато ра 73 через резистор 79 соединен с корпусом прибора, выход компаратора

73 является выходом блока 16 конца импульса, вторые выводы резисторов

75-77 соединены с корпусом блока, а вторым входом блока 16 является прямой вход компаратора 71.

Блок 18 управления (фиг.10) содержит одновибратор на элементе И 8l элементе НЕ 82, конденсаторе 83 и резисторе 84, триггер 85, элемент И 86, запуск блока управления осуществляется кнопкой 87, сброс-кнопкой 88, причем вход блока 18 управления соединен с первым входом элемента 86, выход которого является третьим выходом блока 18,, вход S "Установка в "1" триггера 85 соединен с первым выводом кнопки 87, второй вывод которой соединен с корпусом блока вход R "Установка в "0" триггера 85 соединен с первым выводом кнопки 88, второй вывод которой соединен с корпусом блока; инверсный выход триггера 85 является первым выходом блока управления, прямой выход триггера 85 соединен с первым входом элемента 81 и вторым входом элемента 86, выход элемента И

81 через, конденсатор 83 соединен со входом элемента 82 и первым выводом резистора 84, второй вывод которого соединен с плюсом источника питания (+11„д,), выход элемента 82 соединен с вторым входом элемента И 81 и является вторым выходом блока 18 управления.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении импульсов на вход устройства на выходе пикового детектора 1 образуется постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде входных импульсов. Вследствие малой постоянной времени заряда и большой постоянной времени разряда выходное напряжение пикового детектора 1 увеличивается при приходе импульса, имеющего большую амплитуду, чем предыдущий, либо остается практически неизменным в противном случае. При изменении выходного напряжения пикового детектора 1 на выходе дифференцирующего блока 4 появляется короткий импульс. Формирователь 2 импульсов формирует короткий импульс при пересечении порогового уровня фронтом исследуемого сигнала на первом выходе и спадом на втором выходе.

При приходе первого импульса пачки сигнал с первого выхода формирователя 2 импульсов устанавливает первый триггер 8 и сбрасывает второй триггер

9. Импульс с выхода дифференцирующего блока 4 через элемент 5 задержки, длительность котороА равна минимальной длительности импульса, устанавливает второй триггер 9..

Если длительность импульса была меньше минимальной, то первый триггер

8, сброшенный спадом пришедшего импульса, подает разрешающий сигнал на ключ 12 и сигнал с дифференцирующего

В случае поступления на шину измерения импульса, длительность которого больше или равна минимальной, а амплитуда больше записанной в блоке

15 отсчета амплитуд, новая амплитуда фиксируется в блоке 15 отсчета амплитуд е

Уровень, относительно ко то рого определяется длительность импульса, . 15 выделяется в пиковом детекторе 1 и переписывается в блок 13 выборки и хранения одновременно с фиксацией амплитуды в блоке 15 отсчета амплитуд, Сигнал с выхода элемента 5 задержки устанавливает второй триггер 9. Сигналы с выходов первого 8 и второго 9 триггеров проходят через ключ 11, который выдает разрешающий сигнал на ключ 14. Если амплитуда пришедшего импульса выше сигнала в блоке 15 отсчета амплитуд, то блок IO сравнения через ключ 14 формирует сигнал записи нового измеренного уровня отсчета, длительности и нового пикового значе= ния амплитуды. На первый вход блока

16 конца импульса поступает исследуемый сигнал, а на второй вход — уровень отсчета длительности - импульс с выхода блока 13 выборки и хранения. 35

При пересечении уровня отсчета спадом исследуемого сигнала через время,равное или большее минимальной длительности между импульсами с выхода блока 16 конца импульса формируется сиг- 40 нал конца импульса 29 ° Если длительность времени между импульсами меньше минимальной, то формирования сигнала не происходит ° е

Приходящие на вход устройства импульсы поступают на элемент 3 задержки, длительность которой рчвна максимальному фронту импульса. Сигнал 30 с выхода элемента 3 задержки поступа- 50 ет на вход блока 7 начала импульса, где сравнивается с сигналом выхода блока 13 выборки и хранения. При пересечении фронтом приходящего импульса уровня сигнала с блока 13 выборки 55 и хранения в блоке 7 начала импульса создается короткий импульс 31, устанавливающий третий триггер 17, который снимает сигнал уСтановки в нуль блока 4, задержанный на элементе 5 задержки, проходит через ключ 12 и элемент ИЛИ 6 и сбрасывает пиковый детектор 1.

1499278 10 счетчика 24. импульсов и выдает разрешение на прохождение тактовой частоты генератора 21 импульсов через ключ 19.

Сигнал окончания измерения длительности импульса, сформированный в блоке 16 выделения конца импульса, через элемент 20 задержки сбрасывает третий триггер 17, на выходе которого формируется сигнал, запрещая тем самым заполнение счетчика 24 импульсов и записывает содер ммое счет чика,24 импульсов в регистр 23 памяти е

Содержимое регистра 23 памяти индицируется в блоке 22 индикации длительности.

Длительность времени четвертого элемента 20 задержки равна разности между длительностью максимального фронта измеренного сигнала и минимальным временем между импульсами. В блоке 18 управления вырабатывается длительность времени измерения, в течение которой дается разрешение на измерение параметров приходящих сигналов.

При запуске блока 18-управления по первому и второму выходу передаются сигналы разрешения измерения амплитуды исследуемых сигналов на пиковый детектор 1 и подготавливает к работе блок 15 отсчета амплитуд, а также блок 22 индикации длительности импульса. При этом из блока 18 управления начинает поступать тактовая частота на первый вход ключа 19. При появлении импульса с прорезаниями исследуемый сигнал приходит на первый вход блока 16 выделения конца импульса, на второй вход этого блока 16 приходит сигнал уровня, относительно которого происходит измерение длительности исследуемого сигнала. При пересечении спадом импульса уровня отсчета длительности включается линия задержки определения конца импульса.

Если это прорезание, то при его окончании выдается сигнал на сброс линии задержки и остановку формирования конца импульса. Если это конец импульса, то за время, равное максимальной длительности прорезания успеет сформироваться сигнал окончания импульса, который через элемент 20 задержки поступает на третий триггер

17, на котором вырабатываются времен1499278 ные ворота заполнения счетчика 24 длительности импульсов .

Формула изобретения

Устройство для, измерения параметров импульсных сигналов, содержащее блок индикации длительности, регистр памяти, счетчик импульсов, первый ключ, блок управления, блок отсчета fO амплитуд, второй и третий ключи, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ, первый элемент задержки, дифференцирующий блок, формирователь импульсов и пиковый детектор, первый вход которого соединен с первым входом формирователя импульсов и являетея входом устройства, первый выход формирователя импульсов соединен соответственно с S- u R-входами первого и вто- 2О рого триггеров, второй выход формирователя импульсов соединен с R-входом первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго ключа, первый выход пикового детекто25 ра соединен с первым входом блока отсчета амплитуд и с входом дифференцирующего блока, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход первого ключа соединен с первым входом счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с первыми информационными входами ре- 35 гистра памяти, выходы которого соединены с первыми входами блока индикации длительности, а выход генератора соединен с входом блока управления, первый и второй выходы которого сое" 4О динены с вторым и третьим входами блока отсчета амплитуд соо1ветствен"

Ho, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерения, введены второй и третий 45 элементы задержки, третий триггер, блок конца импульса, четвертый ключ,, блок выборки и хранения, блок сравнения и блок начала импульса, первый вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с первым входом пикового детектора, второй вход блока начала импульса соединен с выходом блока вы-о борки и хранения, а также — с вторым входом формирователя импульсов и с первым входом блока конца импульса, второй вход которого соединен с первым входом пикового детектора, а вы" ход его соединен с входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с вторым управляющим входом регистра памяти и с R-входом третьего триггера, выход которого соединен с вторыми входами счетчика импульсов и с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый выход которого соединен с вторым входом блока индикации длительности и с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом пикового детектора, второй выход которого соединен с первым входом блока выборки и хранения, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа и с четвертым входом блока отсчета амплитуд, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с первым выходом пикового детектора, а выход его соединен с первым входом четвертого ключа, второй 8-вход которого соединен с выходом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, S-вход которого соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с обратным выходом первого триггера, а выход третьего ключа соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход блока начала импульса соединен с вторым входом третьего триггера.

1499278

1499278

Фиг.б

1499278

2Х

Составитель В.Антохин

Редактор С.Патрушева Техред M.Ходанич

Корректор И.Муска

Заказ 4687/44 Тирам 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Укгород, ул. Гагарина, 101