Формирователь строб-импульса и импульсных последовательностей
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для обработки сигналов лазерного доплеровского анемометра. Цель изобретения - расширение частотного диапазона обрабатываемых сигналов и повышение надежности и точности измерения. Формирователь строб-импульса и импульсных последовательностей содержит источники 3 и 4 порогового напряжения , компараторы 5 и 6 и D-триггер 14. Введение в формирователь блока 1 временной задержки, дифференциального усилителя 2, компараторов 7 и 8, RS-триггеров 9 и 10, элемента И 11, блока 12 формирования задержанного импульса и генератора 13 тактовых импульсов позволяет на основе автоматического слежения за длительностью импульсов, соответствующих полупериодам частоты заполнения одиночного радиоимпульса , существенно расширить частотный диапазон обрабатываемых сигналов и повысить надежность и точность измерения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. СО
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ()ц) Фис.1 (21) 4769925/21 (22) 16.12.89 (46) 30,05.92. Бюл. ¹ 20 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) И. И. Володин, Ю. К. К а з а к о в и А. Н. Мор гу нов (53) 621.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 413893, кл. G 01 R 23/00, 1971. Авторское свидетельство СССР ¹ 1027635, кл. G 01 R 23/02, 1983. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ СТРОБ-ИМПУЛЬСА И ИМПУЛЬСНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для обработки сигналов лазерного доплеровского анемометра. Цель изобретения — расшире» ЫЛ„„1737711 А1 ние частотного диапазона обрабатываемых сигналов и повышение надежности и точности измерения. Формирователь строб-импульса и импульсных последовательностей содержит источники 3 и 4 порогового напряжения, компараторы 5 и. 6 и D-триггер 14, Введение в формирователь блока 1 временной задержки, дифференциального усилителя 2, компараторов 7 и 8, RS-триггеров 9 и 10, элемента И 11, блока 12 формирования задержанного импульса и генератора 13 тактовых импульсов позволяет на основе автоматического слежения за длительностью импульсов, соответствующих полупериодам частоты заполнения одиночного радиоимпульса, существенно расширить частотный диапазон обрабатываемых сигналов и повысить надежность и точность измерения. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. 1737711 Изобретение относигся к импульсной технике, а именно к измерительной технике, радиотехнике, и может быть использовано для обработки сигналов лазерного доплеровского анемометра, Цель изобретения — расширение частотного диапазона обрабатываемых сигналов и повышение надежности и точности измерения. На фиr, I приведена структурная схема устролства; на фиг. 2 -- временные диаграммы, поясняющие рабо .у устройства; на фиг, 3 — временные диаграммы, поясняющие работу блока формирования задержанного лмпул ьса. Формирователь строб-импульса и импульсных последовательностей содержит блок 1 временной задержки, дифференциальный усилитель 2, первый 3 и второй 4 источники пороговofо напряжения, первый 5, второй 6, третий 7 v: четвертый 8 компараторы, первый 9 fn второй 10 RS-триггеры, элемент И 11, блок 12 формирования задержанного импульса. генератор 13 тактовых импульсов и 13-трлггер 14. Выход последнего является первым выходом устройства. Первый вход дифференциального усилителя 2 подключен к второму efî входу через блок 1 временной задержки и является входом ус;ройства, Первый выход дифференциального усилителя 2 подключен к второму входу первого компаратора 5 и первому вхоpg BTopol O KOMI1epB foDe 6, BTopofn BblXOQ дифференциального усилителя 2 подключен ;< второму выходу третьего компаратора 7 и первому входу четвертого компаратора 8. Выход первого источника 3 порогового напрях<ения подключен к первым входам первого 5 и третьего 7 компараторов, выход второго источника 4 порогового напряжения подкл:очен к вторым входам второго 6 и четвертого 8 компарэторов, Выход первого 5 и второго 6 компараторов подключен к первому и второму входам первого RS-триггера ";., выходы тре:ьего 7 и четвертого 8 компараторов подключены к пеовому и второму входам второго RS-триггера IO. Выход первого RS-трлпера 9, являющийся вторым выходом устройства, и выход второго RSтриггеров 10, являющийся третьим выходом устройства, подключены к первому и второму входам злемента И 11, выход которого является четвертым выходом устройства и подключен к первым входам D-триггера 14 и блока 12 формирования задержанного импульса, второй и третии входы которого подключены соответственно к выходу генератора 13 тактовых импульсов и выходу 0-триггера 14. Выход блока 12 формирова5 55 ния задержанного импульса подключен к второму входу D-триггера 14. Блок 12 формирования задержанного импульса содержит инвертор 15, первый 16 и второй 17 О-триггеры, первый 18 и второй 19 счетчики, схему 20 преобразования кодов и схему 21 сравнения кодов, выход которой является входом блока 12. Первый вход первого D-триггера 16 и второй вход второго D-триггера 17 подключены к выходу инвертора 15, вход которого является первым входом блока 12. Второй вход первого D-триггера 16 подключен к тактовым входам первого 18 и второг: 19 счетчиков и является вторым входом блока 12. Первый выход первого D-триггера 16 подключен к входу разрешения счета первого счетчика 18, второй выход первого D-триггера 16 подключен к первому входу второго D-триггера 17 и входу разрешения счета второго счетчика 19, Выход второго D-триггера 17 подключен . к входам разрешения записи первого 18 и второго 19 счетчиков. Вход сброса первого счетчика 18 подключен к входу сброса второго счетчика 19 и является третьим входом блока 12, информационные входы первого 18 и второго 19 счетчиков подключены к общей шине, информационные выходы первого счетчика 18 через схему 20 преобразования кодов подключены к первой группе информационных входоь схемы 21 сравнения кодов, вторая группа информационных входов которой подключена к информационным выходам второго счетчика 19. Устройство работает следующим образом. Произвольной формы сигнальный радиоимпульс, искаженный шумами, поступает на первый вход дифференциального усилителя 2 непосредственно (фиг. 2а), а на второй его вход — через блок 1 временной задержки (фиг. 2б). На первом и втором выходах дифференциального усилителя 2 формируется неинвертированная и инвертированная разности прямого и задержанного радиоимпульсов (фиг. 2в, г), Неинвертированная разность (фиг. 2в) поступает на второй вход первого компаратора 5 и первый вход второго компаратора 6, Инвертированная разность (фиг. 2) поступает на второй вход третьего компаратора 7 и первый вход четвертого компаратора 8. Первые входы первого 5 и третьего 7 компараторов подключены к выходу первого источника 3 порогового напряжения Uoop 1 вторые входы второго 6 и четвертого 8 компараторов подключены к выходу второго источника 4 порогового напряжения Uoop 2. Величина порогового напряжения первого 1737711 15 20 источника 3U«p, должна превышать величину порогового напряжения второго источника 4U> p >, на удвоенную величину уровня шумов. На выходах первого 5, второго 6, третьего 7 и четвертого 8 компараторов формируются инвертированные последовательности "дробленых" импульсов (фиг. 2 д, е, ж, з), поступающие на входы первого и второго RS-триггеров. Дробление импульсов данных последовательностей осуществляется в моменты времени, когда в зоне чувствительности компараторов сравниваются разностные сигналы с наложенными на них шумами и пороговые напряжения, На входе первого RS-триггера 9 формирование начала каждого импульса инвертированной последовательности (фиг. 2и) осуществляется по первому входу инвертированными импульсами последовательности с выхода первого компаратора 5 (фиг, 2д), а формирование конца каждого импульса — по второму входу инвертированными импульсами последсвательности с выхода второго компаратора 6 (фиг. 2е). На выходе второго RS-триггера 10 формирование начала каждого импульс» инвертированной последовательности (фиг. 2к) осуществляется по первому входу инвертированными импульсами с выхода третьего компаратора 7 (фиг. 2ж), а формирование конца каждого импульса — по второму входу инвертированными импульсами с выхода четвертого компаратора 8 (фиг. 2з), Таким образом, на выходах первого 9 и второго 10 RS-триггеров формируются последовательности импульсов (фиг. 2 и, к), число N которых точно соответствует числу колебаний — частоты заполнения одиночного радиоимпульса, Данные последовательности (фиг, 2и, к) поступают на входы элемента И 11, на выходе которого образуется инвертированная последовательность (фиг, 2л, фиг. Зб), содержащая удвоенное число импульсов, Первым импульсом низкого уровня данной последовательности осуществляется по первому входу запуск D-триггера 14 (фиг. 2м, За), срыв которого осуществляется по второму входу задержанным импульсом с выхода блока 12 (фиг, 2н, Зк) при наличии на первом входе 0-триггера сигнала высокого уровня. Блок 12 формирования задержанного импульса работает следующим образом. На первый, второй и третий входы блока 12 поступают импульсы инвертированной последовательности с вь хода элемента И 11 (фиг, Зб), тактовые импульсы — с выхода генератора 13 (фиг, 3r) и строб-импульс — с выхода D-триггера 14 (фи., 3a). При появле25 55 нии на выходе 0-триггера 14 сигнала высокого уровня по входам сброса первого 18 и второго 19 счетчиков снимается запрет подсчета тактовых импульсов. Последовательность импульсов с выхода элемента И 11 (фиг, Зб) преобразуется инвертором 15 в последовательность импульсов (фиг, Зв), поступающую на первый вход первого 0-триггера 16, который затем обеспечивает их синхронизацию тактовыми импульсами с выхода генератора 13 (фиг. Зг), поступающими на второй его вход, Формируемые на первом и втором выходах первого D-триггера 16 синхронизированные последовательности импульсов (фиг, Зд, е) поступают на входы разрешения счета соответственно первого 18 и второго 19 счетчиков. В резул ьтате этого в моменты времени, когда на входах разрешения счета присутствуют сигналы высокого уровня первый 18 и второй 19 счетчики осуществляют подсчет тактовых импульсов, а в моменты времени, когда на входах разрешения счета присутствуют сигналы низкого уровня, первый 18 и второй 19 счетчики находятся в режиме хранения. Кроме того, последовательность импульсов с второго выхода первого D-триггера 16 (фиг. 3e) поступает на первый вход второго 0-триггера 17, на второй вход которого поступает последовательность импульсов с выхода инвертора 15 (фиг, 3e). По каждому положительному перепаду последовательности импульсов с выхода инвертора 15 при наличии сигнала высокого уровня на первом входе второго D-триггера 17 производится формирование на его выходе импульса низкого уровня (фиг, Зж). которое заканчивается при появлении на первом входе второго 0-триггера 17 сигнала низкого уровня. Сформированным на выходе второго 0-триггера 17 импульсом низкого уровня (фиг, Зж) по входам разрешения записи первого 18 и второго 19 счетчиков осуществляется установка тактовым импульсом на выходах обоих счетчиков нулевого состояния, которое задается подключением информационных входов первого 18 и второго 19 счетчиков к общей шине. Таким образом, первый 18 и второй 19 счетчики подсчитывают тактовые импульсы (фиг. Зз, и) при наличии сигналов высокого уровня одновременно на входах сброса, разрешения счета и разрешения записи, При появлении на входах разрешения счета сигналов низкого уровня первый 18 и второй 19 счетчики переходят в режим хране-, ния, Установка на выходах обоих счетчиков сигналов низкого уровня осуществляется при появлении на входах разрешения запи5 N2 = Kn- N1, 25 50 си сигнала низкого уровня тактовым импульсом и при появлении на входах сброса сигналов низкого уровня независимо от сигналов на других входах. Сигнал высокого уровня с первого выхода первого 0-триггера 16 (фиг. Зд) поступает на вход разрешений счета первого счетчика 18, разрешая подсчет тактовых импульсов, В это время с второго выхода первого D-триггера 16 (фиг, Зе), на входе разрешения счета второго счетчика 19 присутствует сигнал низкого уровня, запрещая подсчет тактовых импульcos. При появлении на входе разрешения счета сигнала низкого уровня первый счетчик 18 переходит в режим хранения, а второй. счетчик 19 в это время подсчитывает тактовые импульсы, так как на его входе разрешения счета присутствует сигнал высокого уровня. Код К с выходов первого счетчика 18 поступает на схему 20, осуществляющую преобразование кода по формуле где K> — коэффициент преобразования кода схемы 20. Выходы схемы 20 преобразования кодов подключены к первой группе входов схемы 21 сравнения кодов, на вторую группу входов которой поступает код с выходов второго счетчика 19, В момент сравнения кодов на первой и второй группах входов схемы 21 на ее выходе формируется импульс (фиг, 2н, Зк), которым осуществляется срыв 0-триггера 14 (фиг. 2м, 3a), Коэффициент преобразования К< схемы 20 выбирается таким, чтобы в течение всей инвертированной последовательности импульсов с выхода элемента И 11 (фиг. 2л, Зб) формировался одиночный непрерывный строб-импульс, т. е: чтобы задержка момента сравнения кодов на первой и второй группах входов схемы 21 позволяла сформировать на ее выходе только один задержанный импульс (фиг. 2н, Зк), срывающий D-триггер 14 (фиг. 2м, За), по окончании всех импульсов инвертированной последовательности. В результате этого начало строб-импульса (фиг. 2м, За) совпадает с началом первого импульса инвертированной последовательности с выхода элемента И 11 (фиг. 2л, Зб), а конец строб-импульса задерживается относительно конца последнего импульса данной последовательности, Формула изобретения 1, Формирователь строб-импульса и импульсных последовательностей, содержащий первый и второй компараторы, первый и второй источники порогового напряжения и О-триггер, выход которого является первым выходом формирователя, выходы первого и второго источников порогового напряжения подключены соответственно к первому входу первого компаратора и к второму входу второго компаратора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона обрабатываемых сигналов и повышения надежности и точности измерения, в него введены блок временной задержки, дифференциальный усилитель, третий и четвертый компараторы, первый и второй триггеры, элемент И, блок формирования задержанного импульса и генератор тактовых импульсов, первый вход дифференциального усилителя подключен к второму его входу через блок временной задержки и является входом формирователя, первый выход дифференциального усилителя подключен к второму входу первого компаратора и к первому входу второго компаратора, второй выход дифференциального усилителя подключен к второму входу третьего компаратора и первому входу четвертого компаратора, выходы первого и второго источников порогового напряжения подключены соответственно к первому входу третьего компаратора и второму входу четвертого компаратора, выходы первого и второго компараторов подключены к первому и второму входам первого RS-триггера, выходы третьего и четвертого K0Mпараторов подключены к первому и второму входам RS-триггера, выход первого RS-триггера, являющийся вторым выходом формирователя, и выход второго RS-триггера, являющийся третьим выходом формирователя, подключены к первому и второму входам элемента И, выход которого является четвертым выходом формирователя и подключен к первым входам D-триггера и. блока формирования задержанного импульса, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу генератора тактовых импульсов и выходу D-триггера, выход блока формирования задержанного импульса подключен к второму входу D-триггера. 2. Формирователь по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок формирования задержанного импульса содержит инвертор, первый и второй D-триггеры, первый и второй счетчики, схему преобразования кодов и схему сравнения кодов, выход которой является выходом блока, первый вход первого D-триггера и второй вход второго D-триггера подключены к выходу инвертора, вход которого является первым входом блока, второй вход первого D-триггера подключен к тактовым входам первого и второго счетчиков и является вторым входом Ьлока, первый выход первого D-триггера подключен к 1737711 10 входу разрешения счета первого счетчика, второй выход первого 0-триггера подключен к первому входу второго D-триггера и к входу разрешения счета второго счетчика, выход второго D-триггера подключен к входам разрешения записи первого и второго счетчиков, вход сброса первого счетчика подключен к входу сброса второго счетчика и является третьим входом блока, информационные входы первого и второго счетчиков подключены к общей шине, информационные выходы первого счетчика через схему преобразования кодов 5 подключены к первой группе информационных входов схемы сравнения кодов, вторая группа информационных входов которой подключена к информационным выходам второго счетчика. 1737711 45 Составитель Е, Суров Техред M.Mîðãåíòàë Ко р ре кто р О. Ципл е Редактор М. Петрова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, .1 01 Заказ 1905 Тираж Подписное ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
