Устройство для измерения длительности импульсов

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электронным устройствам для измерения длительности импульсов . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем выполнения измерений длительности импульсов на уровнях 0,1 и 0,9. Для этого в устройство дополнительно введены усилитель 5 с перестраиваемым коэффициентом усиления, два элемента И 8 и 11, дешифратор 9. элемент задержки 10, счетчик 12, формирователь 13 импульсов, регистр 14 и формирователь 15 логических уровней. Устройство также содержит источник 1 импульсов , две линии задержки 2 и 3, усилитель 6, блок 4 выборки-хранения, выпрямитель 7 и блок 16 измерения временных интервалов. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 R 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1 (21) 4615158/21 (22) 05.12.88 (46) 23.03.91, Бюл, t4 11 (72) Ю. А. Курдюмов (53) 621.317.075(088.8) (56) Алексеенко А. Г. и др. Применение прецизионных аналоговых ИС.— М.: Советское радио, 1981, с. 61.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1406529, кл. G 01 R 29/02, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электронным устройстваМ для измерения длительности импуль„„53J „„1636801 А1 сов. Цель изобретения — расширение функциональныхх возможностей — достигается путем выполнения измерений длительности импульсов на уровнях 0,1 и 0,9. Для этого в устройство дополнительно введены усилитель 5 с перестраиваемым коэффициентом усиления, два элемента И 8 и 11, дешифратор 9, элемент задержки 10, счетчик 12, формирователь 13 импульсов, регистр 14 и формирователь 15 логических уровней, Устройство также содержит источник 1 импульсов, две линии задержки 2 и 3, усилитель 6, блок 4 выборки-хранения, выпрямитель 7 и блок 16 измерения временных интервалов.

4 ил.

1636801

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электронным устройствам измерения длительности видеоимпульсов в телевизионных, радиолокационных и других системах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет выполнения измерений длительности видеоимпульсов на уровнях 0,1 и 0,9.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3— схема усилителя; на фиг. 4 — схема формирователя логических уровней.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 импульсов, первую линию 2 задержки, вторую линию 3 задержки, блок 4 выборки-хранения, усилитель 5 с перестраиваемым коэффициентом усиления, второй усилитель

6, выпрямитель 7, первый элемент И 8, дешифратор 9, третью линию 10 задержки, второй элемент И 1;, счетчик 12 импульсов, формирователь 13 импульсов, регистр 14, формирователь 15 логических уровней и блок 16 измерения временных интервалов, При этом выход источника 1 импульсов соединен с управляющим входом блока 4 выборки-хранения и с входом линии 2 задержки, выход которой соединен с входом линии 3 задержки и с входом блока 4 выборки-хранения, выход которого подключен к второму входу усилителя 5, первый вход усилителя 5 соединен с выходом линии 3 задержки и с вторым входом усилителя 6, первый вход которого подключен к выходу усилителя 5, вход выпрямителя 7 подключен к выходу усилителя 6, а выход выпрямителя 7 — к входу блока 16 измерения временных интервалов, выходы разрядов регистра 14 соединены с информационными входами счетчика 12, R-вход которого подключен к выходу формирователя 13 импульсов, счетный вход — к выходу первого элемента И 8, а выходы разрядов соединены с соответствующими входами дешифратора 9, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам первого усилителя 5, вход формирователя 13 импульсов через третью линию 10 задержки соединен с выходом второго элемента И 11, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И 8, а первый вход — к третьему выходу дешифратора 9, выход источника 1 импульсов подключен к первому входу перmoro элемента И 8, второй вход которого соединен с входом предварительной записи счетчика 12 и с выходом формирователя 15 логических уровней.

Время задержки тз видеоимпульсов линии 2 задержки имеет значение тф2 тЗ я где гф — длительность заднего фронта контролируемого видеоимпульса;

tA — длительность плоской вершины контролируемого видеоимпульса.

Время задержки г3 видеоимпульсов линии 3 задержки имеет значение ф < гз < A итз >т, где тф1 — длительность переднего фронта контролируемого видеоимпульса; т — задержка распространения сигнала элементом И 8, счетчиком 12, дешифратором 9 и ключевыми элементами усилителя 5, Усилитель 5 с перестраиваемым коэффициентом усиления (фиг. 3) содержит резисторы 17 — 21, ключевые элементы 22 — 25 и операционный усилитель 26, причем входы ключевых элементов объединены и соединены с первым входом усилителя 5, управляющие входы ключевых элементов подключены соответственно к третьему, четвертому, пятому и и-входам усилителя 5, а выходы ключевых элементов — соответственно к выводам резисторов 17 — 20, другие выводы которых объединены и соединены с выводом резистора 21 и инвертирующим входом . усилителя 26, неинвертирующий вход которого подключен к второму входу усилителя 5, а выход— к другому входу резистора 21 и выходу усилителя 5, причем коэффициент усиления К усилителя 5 составляет; при открытом ключевом элементе 22К=-0,11; при открытом ключевом элементе 23К=-1,00; при открытом ключевом элементе 24К =-9,10, а совокупность резистора 20 и ключевого элемента 25 показывает возможность наращивания дискретных значений коэффициента усиления усилителя 5.

Формирователь 15 логических уровней (фиг. 4) содержит переключатель 27, резисторы 28 и 29, элемент 2И-НЕ 30 и элемент

2И-НЕ 31, первый вход которого соединен с выходом элемента 2И-НЕ 30 и выходом блока 15, второй вход — с контактом переключателя 27 и выводом резистора 29, а выход — с вторым входом элемента 2И вЂ” НЕ 30, первый вход которого соединен с выводом резистора 28 и другим контактом переключателя 27, перекидной контакт которого подключен к шине нулевого потенциала, другие выводы резисторов 28 и 29 обьединены и соединены с шиной питания элементов 2И-НЕ 30 и 31.

При установке переключателя 27 в положение А на выходе формирователя уровень

1636801

"1", Б — на выходе формирователя уровень

"0".

На временных диаграммах, которые описывают цикл работы устройства, начиная с момента поступления второго видеоимпульса, представлены эпюры; а— видеоимпульсы на выходе источника 1 импульсов, б — видеоимпульсы на выходе линии 2 задержки, в — видеоимпульсы на выходе линии 3 задержки, г — сигнал на выходе блока 4 выборки-хранения, д — сигнал на выходе усилителя 5, е — сигнал на выходе усилителя 6, ж — сигнал на выходе выпрямителя 7, з — импульсы на выходе элемента И 8, и — сигнал на третьем выходе дешифратора 9, к — импульс на выходе линии 10 задержки, л — импульс на выходе элемента И 11, м — импульс на выходе формирователя 13 импульсов.

Устройство для измерения длительности импульсов работает в двух режимах: режим А (циклическое измерение длительности импульсов последовательно на уровнях 0,1; 0,5 и 0,9) обеспечивается установкой в положение А переключателя 27 формирователя 15 логических уровней; режим Б (измерение длительности импульсов на одном фиксированном уровне из набора 0,1; 0,5; 0,9) обеспечивается установкой в положение Б переключателя 27 формирователя 15 логических уровней, При работе устройства в режиме А в исходный момент времени разряды счетчика 12 находятся в нулевом состоянии, на его управляющем входе присутствует уровень

"1", что определяет работу счетчика 12 в режиме счета импульсов, отсутствует видеоимпульсы на выходах источника 1 импульсов, линий 2 и 3 задержки, также отсутствуют сигналы на выходах блока 4 выборки-хранения, усилителей 5 и 6, выпрямителя 7, элемента И 8, дешифратора 9, линии

10 задержки, элемента И 11 и формирователя 13 импульсов. На втором входе элемента

И 8 присутствует уровень "1", а на первом входе элемента И 11 — уровень "О", Исходное состояние регистра 14 может быть любым, С выхода источника 1 импульсов видеоимпульс, имеющий на уровне 0,1 значение длительности т1, поступает на управляющий вход блока 4 выборки-хранения и на вход блока 4 выборки-хранения через линию 2 задержки, значение времени задержки тз которой обеспечивает запоминание амплитуды видеоимпульса блоком 4 выборки-хранения после снятия с его управляющего входа видеоимпульса. Одновременно видеоимпульс через элемент И 8 поступает

55 на счетный вход счетчика 12 и передним фронтом записывает код 001, после чего на первом выходе дешифратора 9 устанавливается управляющий сигнал (уровень "1"), который, поступая на третий вход усилителя 5 и открывая ключевой элемент 22, устанавливает значение коэффициента усиления усилителя 5 минус 0,11.

Таким образом, на второй вход усилителя 5 с выхода блока 4 выборки-хранения поступает квази постоя н н ое напряжение, значение которого равно амплитуде видеоимпульса (Llv>) на первый вход усилителя 5 поступает видеоимпульс с выхода линии 3 задержки, значение времени задержки т," которой обеспечивает в выходном сигнале усилителя 5 сохранение длительности переднего фронта видеоимпульса тф, а на выходе усилителя 5 действует сигнал, в котором расположен проинвертированный относительно уровня 0,11 0 1 выходной видеоимпульс линии 3 задержки с амплитудой, равной также значению 0,11 0 1. Выходной сигнал усилителя 5 и видеоимпульс с выхода линии 3 задержки поступают соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя 6, работающего в режиме компаратора, который осуществляет их сравнение. В результате сравнения усилитель 6 формирует на своем выходе прямоугольный двухполупериодный сигнал, длительность положительной полуволны которого равна длительности г1 измеряемого видеоимпульса на уровне 0,1, а амплитуда положительной и отрицательной полуволн равна напряжению насыщения операционного усилителя. Этот сигнал поступает на вход выпрямителя 7, который выделяет положительную полуволну из выходного сигнала усилителя 6 и подает этот выделенный импульс на вход блока 16 измерения временных интервалов, где происходит измерение длительности этого импульса. Показание блока 16 есть результат измерения длительности z> первого видеоимпульса на уровне 0,1, Для второго видеоимпульса источника 1 импульсов, имеющего на уровне 0,5 значение длительности т2 и значение амплитуды

Uvg, процесс измерения длительности аналогичен, за исключением моментов: выходной импульс элемента И 8 передним фронтом flo счетному входу записывает в счетчик 12 код 010, что определяет установку на втором выходе дешифратора 9 (на первом. и третьем выходах уровень "0") уровня "1", который, открывая ключевой элемент 23, устанавливает значение коэффициента усиления усилителя 5 минус 1.00;

1636801

50 измерения длительности импульсов завер- 55 шен, Такой цикл работы повторяется для каждых трех последующих видеоимпульсов источника 1 импульсов.

При работе устройства в режиме Б в исходном состоянии отсутствуют видеоимв выходном сигнале усилителя 5 расположен проинвертированный относительно уровня 1 Ц выходной выдеоимпульс линии

3 задержки с амплитудой, равной также значению 10ур, в выходном сигнале усилителя 6 длительность положительной полуволны равна длительности т видеоимпульса на уровне

0,5; показание блока 16 есть результат измерения длительности т второго видеоимпульса на уровне 0,5.

Для третьего видеоимпульса источника

1 импульсов, имеющего на уровне 0,9 значение длительности гз и значение амплитуды

U g, процесс измерения длительности также аналогичен, за исключением моментов: выходной импульс элемента И 8 передним фронтом по счетному входу записывает в стчетчик 12 код 011, что определяет установку на третьем выходе дешифратора

9 уровня "1" (на первом и втором выходах уровень "0"), который, открывая ключевой элемент 24, устанавливает значение коэффициента усиления усилителя 5 минус 9, 10; в выходном сигнале усилителя 5 расположен проинвертированный относительно уровня 9,1 Оз выходной видеоимпульс линии 3 задержки с амплитудой, равной также значению 9,1 Uvg, в выходном сигнале усилителя 6 длительность положительной полуволны равна длительности тз видеоимпульса на уровне

0,9; показание блока 16 есть результат измерения длительности тз третьего видеоимпульса на уровне 0,9; установка уровня "1" на третьем выходе дешифратора 9 приводит к появлению уровня "1" на первом входе элемента И 11, разрешая прохождение через него выходного импульса элемента И 8, выходной импульс элемента И 11 через линию 10 задержки поступает на вход формирователя 13 импульсов, который по заднему фронту входного сигнала формирует импульс, соответствующий по времени моменту завершения процесса сравнения сигналов усилителем 6 и устанавливающий по R-входу разряды счетчика 12 в нулевое состояние, переводя тем самым устройство в исходное состояние, На этом цикл работы устройства для

40 пульсы на выходах источника 1 импульсов, линий 2 и 3 задержкии, отсутствуют сигналы на выходах блока 4 выборки-хранения, усилителей 5 и 6, отсутствуют импульсы на выходах выпрямителя 7, элемента И 8, линии

10 задержки, элемента И 11 и формирователя 13 импульсов, присутствует уровень логического "0" на втором входе элемента И ч, а также на входе предварительной записи счетчика 12, что определяет его работу в режиме записи по информационным входам параллельного кода из регистра 14, причем в регистре 14 записан или код 001, или код 010, или код 011, что и определяет наличие управляющему сигнала {уровень "1") соответственно или на первом, или на втооом. или на третьем выходах дешифратора 9, что в свою очередь за счет открытия соответственно ключевых элементов 22, 23 и 24 определяет установку значения коэффициента усиления усилителя 5 либо минус 0,11, либо минус 1,00, либо минус 9,10,которое обеспечивает измерение устройством длительности импульсов соответственно на уровне 0,1 или на уровне 0,5, или на уровне 0,9.

Процесс измерения длительности импульсов устройством в режиме Б аналогичен процессу измерения в режиме А, за исключением того обстоятельства, что при любом значении уровня, на котором происходят измерения длительности, в течение всего процесса отсутствуют импульсы на выходах элемента И 8, линии 10 задержки, элемента

И 11 и формирователя 13 импульсов.

Для режимов А и Б работы устройства в случае, если напряжение насыщения операционного усилителя, на котором реализован усилитель 6, превышает предельнодопустимое значение дифференциального сигнала для операционного усилителя, на базе которого реализован выпрямитель 7, то выходной сигнал усилителя 6 ограничивается до необходимого уровня. Кроме того, уровень ограниченного сигнала усилителя 6 не должен превышать значения предельно допустимого уровня входного сигнала для блока

16 измерения временных интервалов.

Устройство позволяет выполнять измерения длительности как одиночных, так и периодических видеоимпульсов, причем точность измерения не зависит от амплитуды видеоимпульсов. Кроме того, наращивая разрядность регистра 14, счетчика 12, дешифратора 9 и обеспечивая соответствующее наращивание дискретных значений коэффициента усиления усилителя 5 в диапазоне от минус 0,11 до минус 0,91, можно обеспечить измерение длительности импульсов на любом необходимом уровне от

0-1 до 0,9.

1636801

Использование в предлагаемом устройстве усилителя с перестраиваемым коэффициентом усиления и других элементов и связей, совокупность которых представляет собой по сути 6пох управления, обеспечивает выполнение измерения длительности импульсов на любом уровне.

Формула изобретения

l&

2 gr.

З Вх. 4 gx. Х3х. nor, Риг. 5

Яых.

1 Фиг. 4

Составитель Л. Стройкова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M. Демчик

ЧЪг.г

Редактор Н. Тупица

Заказ 814 Тираж 414 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Устройство для измерения длительности импульсов, содержащее последовательно соединенные источник импульсов и две линии задержки. а также блок выборки-хранения и последовательно соединенные усилитель, выпрямитель и блок измерения временных интервалов, причем выход второй линии задержки соединен с вторым входом усилителя, выход первой линии задержки соединен с входом блока выборки-хранения, управляющий вход которого подключен к выходу источника импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены усилитель с перестраиваемым коэффициентом усиления, два элемента И, дешифратор, третья линия задержки, счетчик, формирователь импульсов, регистр и формирователь логических уровней, причем выходы разрядов регистра соединены с информационными входами

5 счетчика, R-вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, счетный вход — к выходу первого элемента И, а выходы разрядов соединены с соответствующими входами дешифратора, первый, второй и

10 третий выходы которого подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам усилителя с перестраиваемым коэффициентом усиления, первый и второй входы которого соединены соответственно с

15 выходами второй линии задержки и блока выборки-хранения, а выход — с первым входом усилителя, вход формирователя импульсов через третью линию задержки соединен с выходом второго элемента И, 20 второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, а первый вход- к третьему выходу дешифратора, выход источника импульсов подключен к первому входу первого элемента И„второй вход которого сое25 динен с входом предварительной записи счетчика и с выходом формирователя логических уровней.