Селектор импульсов
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах анализа и измерения параметров импульсных последовательностей. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей селектора импульсов без снижения достоверности селекции заданной регулярной импульсной последовательности. Устройство содержит дифференцирующий элемент, два ограничителя по нулевому уровню, инвертор, три элемента задержки, два элемента И, сумматор, многоуровневый амплитудный селектор, коммутатор, два триггера, генератор пилообразного напряжения, три ключевых элемента, индикатор, селектор заданного уровня и вычитающее устройство. 2 ил.
Предлагаемый селектор импульсов относится к импульсной технике и может быть использован в устройствах анализа и измерения импульсных последовательностей.
Известны селекторы импульсов, основанные на использовании временных параметров и амплитуды импульсов. См., например, патент США №3922676, авторские свидетельства №№894851, 1624676, 2168854 и др.
Из известных селекторов импульсов наиболее близким к предлагаемому является селектор импульсов по авт. свид. №2168854 по М. кл. 7 Н03К 5/26 с приоритетом от 10.05,2000 г., который и выбран в качестве прототипа.
Для селекции импульсов регулярных импульсных последовательностей в этом селекторе используются период следования импульсов Tи, их длительность tи и амплитуда Uи. Применение трех информативных параметров для селекции регулярных импульсных последовательностей позволяет обеспечивать высокую достоверность такой селекции.
Недостатком прототипа является то, что он не позволяет селектировать импульсы с заданной амплитудой по длительности и амплитуде, появляющиеся в случайные моменты времени, и не пропускает на выход устройства импульсы с другими параметрами для их дальнейшего анализа.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей схемы селектора без снижения достоверности селекции заданной регулярной последовательности.
Поставленная цель решается тем, что в селектор импульсов, содержащий последовательно соединенные дифференцирующий элемент, вход которого соединен с входной шиной, первый ограничитель по нулевому уровню и инвертор, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с вторым входом сумматора, выход которого через последовательно соединенные многоуровневый амплитудный селектор и коммутатор соединен с S-входом и через второй элемент задержки - с R-входом первого триггера, а также последовательно соединенные первый элемент задержки, вход которого соединен с входной шиной, первый ключевой элемент, управляющий вход которого соединен с выходом первого триггера, и индикатор, второй ограничитель по нулевому уровню, вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента, а выход через третий элемент задержки соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом сумматора, к второму входу которого подсоединен выход генератора пилообразного напряжения, дополнительно введены второй элемент И, первый вход которого через селектор заданного уровня соединен с выходом инвертора, а второй - с выходом третьего элемента задержки, второй триггер, S-вход которого соединен с выходом второго элемента И, a R-вход соединен с выходом второго элемента задержки, единичный и нулевой выходы второго триггера соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключей, а сигнальные входы этих ключей соединены с выходом первого элемента задержки, и вычитающее устройство, входы которого соединены с выходами первого и второго ключей, при этом выходы второго и третьего ключей, а также вычитающего устройства являются выходами устройства.
Структурная схема предлагаемого селектора импульсов представлена на фиг.1, а временные диаграммы напряжений, поясняющие принцип работы этого селектора, показаны на фиг.2. Селектор импульсов содержит последовательно соединенные дифференцирующий элемент 1, вход которого соединен с входной шиной, первый 2 ограничитель по нулевому уровню и инвертор 3, выход которого соединен с первым входом первого 6 элемента И, с вторым входом сумматора 7 и через селектор заданного уровня 16 с первым входом второго 17 элемента И. Выход сумматора 7 через последовательно соединенные многоуровневый амплитудный селектор 8 и коммутатор 9 соединен с S-входом первого 10 триггера и через второй 12 элемент задержки - с R-входами первого 10 и второго 18 триггеров. Последовательно соединенные первый 13 элемент задержки, вход которого соединен с входной шиной, первый 14 ключевой элемент, управляющий вход которого соединен с единичным выходом первого 10 триггера, и индикатор 15, причем выход первого 13 элемента задержки соединен также с сигнальными входами второго 19 и третьего 20 ключей. Второй 4 ограничитель по нулевому уровню, вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента 1, а выход через третий 5 элемент задержки соединен со вторыми входами первого 6 и второго 17 элементов И. Выход первого 6 элемента И соединен с третьим входом сумматора 7, к второму входу которого подсоединен выход генератора пилообразного напряжения 11. Выход второго 17 элемента И соединен с S-входом второго 18 триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно с управляющими входами второго 19 и третьего 20 ключей, выходы которых являются выходами селектора. Выходы первого 14 и второго 19 ключей соединены с входами вычитающего устройства 21, выход которого также является выходом селектора.
Селектор импульсов работает следующим образом. Входные импульсные сигналы, в составе которых наряду с периодическими импульсами с заданными амплитудой и длительностью имеются импульсы, параметры которых по амплитуде и длительности совпадают с периодическими импульсами, но появляются в случайные моменты времени (на диаграммах они имеют разные оттенки), а также импульсы с другими параметрами с входной шины (фиг.2а) подаются на дифференцирующий элемент 1, на выходе которого появляются короткие импульсы положительной и отрицательной полярности (фиг.2б), соответствующие передним и задним фронтам селектируемых импульсов и равны им по амплитуде. Эти импульсы подаются на первый 2 и второй 4 ограничители по нулевому уровню, где происходит соответственно ограничение сверху (фиг.2в) и снизу (фиг.2г). С выхода первого 2 ограничителя нулевого уровня отрицательные импульсы, соответствующие задним фронтам входных импульсов, инвертируется инвертором 3 (фиг.2д) и подаются на первый вход элемента И 6 и на первый вход сумматора 7. Импульсы положительной полярности, соответствующие передним фронтам входных импульсов, с выхода второго 4 ограничителя нулевого уровня задерживаются третьим 5 элементом задержки на время, равное длительности импульса tи, и подаются на второй вход первого элемента И 6 и на второй вход второго 17 элемента И (фиг.2е). На выходе элемента И 6 появляются импульсы только тогда, когда на обоих его входах есть импульсы (фиг.2ж). Эти импульсы, несущие в себе информацию о длительности импульсов селектируемой последовательности, подаются на второй вход сумматора 7. На третий вход сумматора 7 с выхода инвертора 3 подаются импульсы, в которых заложена информация об амплитуде импульсов селектируемой последовательности. Наконец, на первый вход сумматора 7 подается напряжение с генератора пилообразного напряжения 11, которое однозначно связано с периодом следования селектируемой последовательности (фиг.2з). Таким образом, на выходе сумматора 7 появляется суммарное напряжение (фиг.2и), которое несет в себе информацию о всех трех параметрах регулярной импульсной последовательности, а именно о периоде следования Tи, длительности tи и амплитуде Uи импульса. Это напряжение подается на многоуровневый амплитудный селектор 8, где в каждом периоде попадает в один и тот же уровень (фиг.2к). Другие импульсы, даже если они и совпадают по какому-то параметру, например по длительности импульса, распределяются по другим уровням случайным образом. Коммутатор 9 позволяет подключить к S-входу триггера 10 любой уровень многоуровневого амплитудного селектора 8, например k-тый (фиг.2л). Эти импульсы подаются на S-вход триггера 10 и передним фронтом устанавливают его в единичное состояние. В нулевое состояние триггер 10 устанавливается передним фронтом импульсов с выхода коммутатора 9, задержанными вторым 12 элементом задержки на время, равное длительности импульса селектируемой последовательности (фиг.2м). Таким образом, на выходе триггера 10 появляются импульсы, равные по длительности и периоду следования импульсам селектируемой последовательности (фиг.2н). Эти импульсы подаются на управляющий вход ключевого элемента 14. Суммарный импульсный поток с входной шины задерживается первым 13 элементом задержки на время, равное длительности импульса селектируемой последовательности (фиг.2р), и подаются на информационный вход ключевого элемента 14, в котором происходит стробирование суммарного импульсного потока импульсами по управляющему входу ключевого элемента. С выхода ключевого элемента 14 на вход индикатора 15 поступают отселектированные импульсы периодической последовательности с заданными параметрами (фиг.2с). Изменяя время задержки элементов задержки 5, 12 и 13, а также период генератора пилообразного напряжения 11, можно селектировать периодические импульсные последовательности с заданными параметрами.
Для расширения функциональных возможностей селектора импульсы с выхода инвертора (фиг.2д), несущие в себе информацию об амплитуде входных импульсов, подаются на селектор заданного уровня 16, который пропускает на свой выход и, следовательно, на первый вход второго 17 элемента И только импульсы определенной амплитуды (фиг.2т). На первый вход второго 17 элемента И подаются импульсы с выхода второго 5 элемента задержки (фиг.2е), несущие в себе информацию о длительности импульсов селектируемой последовательности. На выходе второго 17 элемента И появятся импульсы (фиг.2у) только в тот момент, когда на обоих входах элемента И есть импульсы. Этот факт свидетельствует о том, что в селектируемой последовательности есть импульсы с заданными параметрами по амплитуде и длительности. Импульсы с выхода второго 17 элемента И подаются на S-вход второго 18 триггера и передним фронтом устанавливают его в единичное состояние. В нулевое состояние триггер 18 устанавливается импульсами с выхода третьего 12 элемента задержки (фиг.2м). На единичном выходе второго 18 триггера появятся импульсы (фиг.2ф), длительность которых равна заданной. Эти импульсы подаются на управляющий вход второго 19 ключевого элемента, на сигнальный вход которого поступают импульсы с выхода первого 13 элемента задержки (фиг.2р). В результате на выходе второго 19 ключевого элемента появятся как периодические импульсы с заданной амплитудой и длительностью, так и импульсы, появляющиеся в случайные моменты времени (фиг.2ш). Импульсы с нулевого выхода второго 18 триггера (фиг.2х) подаются на управляющий вход третьего 20 ключевого элемента, на сигнальный вход которого подаются импульсы (фиг.2р). В результате на выходе ключевого элемента 20 появятся все импульсы (фиг.2щ), параметры которых не совпадают с заданными для селекции. Импульсы с выходов первого 14 ключевого элемента (фиг.2с) и второго 19 ключевого элемента (фиг.2ш) совпадают с заданными для селекции. Импульсы с выходов первого 14 ключевого элемента (фиг.2с) и второго 19 ключевого элемента (фиг.2ш) подаются соответственно на первый и второй входы вычитающего устройства 21, на выходе которого появятся импульсы (фиг.2э) с заданными параметрами по длительности и амплитуде, но появляющиеся в случайные моменты времени.
Таким образом, предлагаемый селектор импульсов существенно расширяет возможности по селекции входных импульсов, позволяя селектировать периодические последовательности с заданными параметрами по длительности и амплитуде (фиг.2с), все импульсы с заданными параметрами по длительности и амплитуде (фиг.2ш), импульсы с заданными параметрами по амплитуде и длительности, но появляющиеся в случайные моменты времени (фиг.2э), и импульсы, параметры которых отличаются от заданных (фиг.2щ). Кроме того, все импульсы на выходе селектора сохраняют свои первоначальные информативные параметры, позволяя производить последующую селекцию и анализ.
Селектор импульсов, содержащий последовательно соединенные дифференцирующий элемент, вход которого соединен с входной шиной, первый ограничитель по нулевому уровню, предназначенный для формирования импульсов отрицательной полярности, и инвертор, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и со вторым входом сумматора, выход которого через последовательно соединенные многоуровневый амплитудный селектор и коммутатор соединен с S-входом и через второй элемент задержки - с R-входом первого триггера, а также последовательно соединенные первый элемент задержки, вход которого соединен с входной шиной, первый ключевой элемент, управляющий вход которого соединен с выходом первого триггера, и индикатор, второй ограничитель по нулевому уровню, предназначенный для формирования импульсов положительной полярности, вход которого соединен с выходом дифференцирующего элемента, а выход через третий элемент задержки соединен со вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с третьим входом сумматора, к первому входу сумматора подсоединен выход генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем, что в него дополнительно введены второй элемент И, первый вход которого через селектор заданного уровня соединен с выходом инвертора, а второй - с выходом третьего элемента задержки, второй триггер, S-вход которого соединен с выходом второго элемента И, а R-вход соединен с выходом второго элемента задержки, единичный и нулевой выходы второго триггера соединены соответственно с управляющими входами второго и третьего ключевых элементов, а сигнальные входы этих ключевых элементов соединены с выходом первого элемента задержки, и вычитающее устройство, входы которого соединены с выходами первого и второго ключевых элементов, на которых формируются периодические последовательности с заданными параметрами по длительности и амплитуде и все последовательности с заданными параметрами по длительности и амплитуде соответственно, при этом выход второго ключевого элемента, выход третьего ключевого элемента, на котором формируются импульсы, параметры которых отличаются от заданных, а также выход вычитающего устройства, на котором формируются импульсы с заданными параметрами по амплитуде и длительности, появляющиеся в случайные моменты времени, являются выходами устройства.
