Устройство для цифрового анализа формы однократных электрических сигналов

.3(51) С 0 ОСУДАРСТ ПО ДЕЛАМ 0 АНИ ТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТВУ К АВ СКО ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 3462649/18-21(56) 1 Авторское свидетельство СССР 9 402831, Йл. 6 01 В 29/00, 19(3.2. Авторское сЪидетельство СССР 9 813323, кл. 6 01 й 29/027, 1981: (прототип)(54,) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГОАНАЛИЗА ФОРМЫ ОДНОКРАТНЫХ ЭЛЕКТРИ-, ЧЕСКИХ СИГНАЛОВ., содержащее и кана- лов, состоящих из щ ветвей, каждая. . из которых включает первый счетчик: импульсов, .триггер и первый элемент И-НЕ, причем в каждой ветви выход: первого элемента И-НЕ соединен со счетным входом первого счетчика: импульсов, вход установки нуля кото- . рого подключен к нулевому входу триггера и шине "Сбросф, а во всех ветвях, начиная с второй, нулевой выход триггера связан с первымвходбм первого элемента И-НЕ, .о т л и . - ч аю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности анализа, каждый канал снабжен компаратором напряжения и генератором ударного возбуж-, дения, первая ветвь каждого из каналов, за исключением п-го, снабжена блоком совпадения, первая ветвь каждого из каналов, начиная с второго и за .исключением и-го снабжена вторым счетчиком импульсов и вторым элементом И-НЕ, а каждая, .начиная с второй, ветвь всех кана-, лов снабжена элементом И, причем . вход компаратора,напряжения соединен с шиной исследуемого сигнала,инверсный выход - с вторыми входами элементов И четных ветвей этого же канала, прямой выход -с вторыми входами элементов И нечетных ветвей этогоже канала и единичным входом триггера первой ветри, единичный выход которого подключен к входу генератора ударного возбуждения, первый вход элемента И связан с единичным выходом триггера предыдущей ветви этого же канала, а выход - с единичным входомтриггера этой же ветви, причем в первой ветви всех каналов, за исключением .в-го; первый сигнальный:вход блока Е совпадения соединен с выходом генератора ударного возбуждения этого же канала, второй сигнальный вход - с выходом генератора ударного возбуждения последующего канала, уста. новочный вход - с шиной сброса, авыход блока совпадения во,всех ка. налах, за исключением (п)-го,под-.ключен к первому входу первого эле-, мента И-.НЕ этого же канала иперво-му входу второго элемента И-НЕ последующего канала, в (и)-ом канале: .выход блока совпадения связан с первыми входами первых элементов И-НЕ (о,).-го и п-го каналов, вто рой вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом генератора ударно,го возбуждения этого же канала,выход - со счетным входом второго счетчикаимпульсов, установочный вход которого подключен к шине. 1"Сброс".Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может бытьиспользовано в контрольно-измерительных системах.Известно устройство для цифрового анализа формы однократных элек 5трических сигналов, содержащее генератор квантующих импульсов, безгистерезисный амплитудный дискриминатор, триггер, элемент И-НЕ и счетчик импульсов 110Недостатками устройства являются низкая точность регистрации особых точек, отсутствие возможностиопределения временного положенияисследуемого сигнала. 15Наиболее близким к. изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для цифрового анализаформы однократных электрическихсигналов, содержащее и каналов, сост ящих из щ ветвей, каждая иэ которыхвключает первый счетчик импульсов,1 триггер и первый элемент И-НЕ, причем в каждой ветви выход первогоэлемента И-НЕ соединен со счетнымвходом первого счетчика импульсов,вход установки нуля которого под-.ключен к нулевому входу триггераи шине "Сброс", а во всех ветвях,,начиная .с второй, нулевой выходтриггера связан с первым входомпервого элемента И-НЕ, причем впервой ветви каждого канала выходбеэгистерезисного дискриминаторасвязан с входом установки единицытриггера, а выход генератора кван- З 5тующих импульсов - с вторым входом.первого элемента И-НЕ, первый входвторого элемента И-НЕ в четных дополнительных .ветвях соединен с выходом дискриминатора, а в нечетных 40дополнительных ветвях - с выходом.инвертора, второй вход- с единичнымвыходом триггера предыдущей ветви 21,Недостатками устройства являютсянизкая точность анализа, обусловленная асинхронностью квантующих импульсов и моментов начала и концаизмеряемых временных интервалов, атакже низкая точность регистрациикрутых .фронтов, сравнимых с периодом квантующих импульсов, при исследовании сигналов, длительностькоторых превышает длительность фронта на несколько порядков.Целью изобретения является повышение точности анализа,55Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для цифровогоанализа формы однократных электрических сигналов, содержащем и каналов, состоящих иэ в ветвей, каждая 60из которых включает первый счетчикимпульсов, триггер и первый элементИ-НЕ, причем в каждой ветви выход .первого элемента И-НЕ соединен сосчетным входом первого счетчика им- у пульсов, вход установки нуля которого подключен к нулевому входу триггера и шине "Сбросф, а во всех ветвях, начиная с второй, нулевой выход триггера связан с первым входом первого элемента И-НЕ, каждый ка" нал снабжен компаратором напряжения и генератором ударного возбуждения, первая вЕтвь каждого из каналов, за исключением п-го,снабжена блокомсовпадения первая ветвь каждого из каналов, начиная с второго и за исключением п-го, снабжена вторым счетчиком импульсов и вторым элементом И-НЕ а каждая, начиная с второй, ветвь всех каналов снабжена элементом И, причем вход компараторанапряжения соединен с шиной исследуемого сигнала, инверсный выход - с вторыми вхоцами элементов И четных ветвей этого же канала, прямой выход - с вторыми входами элементов И нечетных ветвей этого же канала и единичным входом триггера первой ветви, единичный выход которого под-. ключен к входу генератора ударного возбуждения, первый вход элемента И связан с единичным выходом триггера предыцущей ветви этого же канала, а, выход - с единичным входом триггер этой же ветви, причем в первой ветви всех каналов, за исключением п-го, первый сигнальный вход блока совпадения соединен с выходом генератора. ударного возбуждения этого же канала, второй сигнальный входс выходом генератора ударного возбуждения последующего канала, установочный вход - с шиной сброса, а выход, блока совпадения во всех каналах, за исключением (п)-го,подключен к первому входу первого элемента И-НЕ этого же канала и первому входу второго элемента И-НЕ последующего канала, в (и)-ом канале выход блока совпадения связан с первыми входами первых элементов И-НЕ (и)-го и и-го каналов, второй вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом генератора ударного возбуж" дения этого же канала, а выход - со счетным входом второго счетчика импульсов, установочный вход "которого подключен к шине "Сброс".На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.Устройство состоит из и каналов, каждый из которых включает компаратор 1 напряжения, генератор 2 ударного возбуждения и е параллельных ветвей, каждая из которых содержит триггер Э, первый счетчик 4,импульсов и первый элемент 5 И-НЕ, каждая ветвь, начиная с второй, дополнительно содержит элемент б И. Кроме того, в первой ветви у всех каналов эа исключением и-го содержится блок 7 совпадения и в первой же ветви каналов, за исключением первогон и-го, содержится второй элемент-8 И-НЕ и второй начетчик 9 импуль.сов.Шина "Сброс" подключена к нулевому входу каждого триггера 3 к вхо-.дам установки нуля счетчиков 4 и 9,к установочным входам блоков 7 совпадения. Шина исследуемого сигнала.подключена к входам компараторовнапряжения каждого канала, прямые 10.выходы которых подключены к единичному входу триггера 3 первой ветви.Первый вход элемента б И соединенс единичным выходом триггера 3 предыдущей ветви этого же канала, второй вход элемента б И в четных ветвях. соединен с инверсным, а в нечетных ветвях - с,прямым выходом компа. ратора 1 напряжения этого же канала, выход элемента б И соединен сединичным входом триггера 3 этой же. ветви, Во всех ветвях, начиная свторой, нулевой выход триггера 3подключен .к первому входу первогоэлемента 5 И-НЕВ каждом каналевход генератора 2 ударного возбуж-.дения подключен к единичному выходу триггера 3 первой ветви, авыход - к второму входу первогоэлемента 5 И-НЕ каждой ветви и кпервому входу блока 7 совпадения.Второй вход блока 7 совпаденияподключен к выходу генератора 2 ударного возбуждения последующего канала, а выход - к первому входупервого.элемента 5 .И-НЕэтого же .:. 35канала и к первому входу второгоэлемента 8 И-НЕ последующего канала. за исключением (и)-го канала, в ,котором выход блока 7 совпаденияподключен к первым входам первых 40элементов 5 И-НЕ (и)-го и и-гоканалов. Второй вход второго элемента 8 И-НЕ подключен к выходу гене-.ратора 2 ударного возбуждения,.а.выХод, - к счетному входу вторОгосчетчика 9 этого же канала. В каждой ветви выход первого элемента5 И-НЕ подключен к счетному входупервого счетчика 4,Устройство работает следующимобразом.Перед анализом по шине Сброс"подается сигнал, устанавливающийустройство в исходное состояние.При достижении исследуемым сигналом порога: срабатывания компаратора 1 первого канала. на его прямом выходе появляется сигнал логи-ческой единицы, который поступаетна единичный вход триггера 3 первойветви и .перебрасывает его:. При этбм Щсигнал логической единицы с единичного выхода триггера 3 запускаетгенераФор 2 ударного возбужденияпервого канала. Импульсы генератора.2 через элементы 5 И-НЕ поступают в счетчики 4 всех ветвей первогоканала и на первый вход блока 7 совпадения, Начинается отсчет временных интервалов в счетчиках первогоканала.При достижении исследуемым сигналом порога .срабатывания компаратора 1 второго канала на его прямом выходе появляется сигнал логи- .ческой единицы, который, поступаяна единичный вход триггера 3 второго канала, перебрасывает его и сигналом с единичного:выхода триггера3 запускает генератор 2 ударноговозбуждения второго канала, Импульсы генератора 2 через элементы 5 И-НЕпоступают в счетчики 4 всех ветвейвторого канала, через элемент8 И-НЕ - в счетчик 9 первой ветви,фа также на первый вход блока 7 совпадения второго канала и второй входблока 7 совпадения первого канала.Начинается отсчет временных интервалов в счетчиках .второго канала.При совпадении импульсов на входахблока 7 совпадения первого канала наего выходе появляется сигнал, .закрывающий по одному входу в первойветви элемент 5 И-НЕ первого каналаи элемент 8 И-НЕ второго канала изапрещающий дальнейшее прохождениеимпульсов в соответствующие счетчики 4 и 9. В результате в счетчикахокажется записанной информация, позволяющая определить .время нарастания сигнала от первого до второгопороговых уровней,Прн достижении исследуемым сиг-.налом уровня .срабатывания третьегоканала запускается генератор 2 ударного возбуждения этого канала, ипри совпадении на входе блока 7 совпадения второго канала импульсовгенераторов 2 второго и третьегоканалов происходит окончание счетаимпульсов в счетчике 4 второго канала и счетчике 9 третьего каналапервой ветви. В счетчиках окажетсязаписанной информация, определяющая время. нарастания исследуемогосигнала от второго до третьегопороговых уровней. Далее процессрегистрации фронта сигнала аналощгичен,При срабатывании триггера 3 первой ветви в любом из каналов с егоединичного выхода на первый вход,элемейта "6 И второй ветви того жеканала:поступает сигнал логическойединицы, который подготавливаетэлемент б И к переключению. Приуменьшении мгновенного значениясигнала до порогового уровня канала на инверсном выходе компаратора. 1 появляется сигналлогическойединицы, который поступает на второйвход элемента б И второй ветви и переключает его. Сигнал с выхода эле1049832 ИИПИ Заказ 8410/42 Тираж 7 Подписи лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул.Проектная,4 мента б И перебрасывает триггер 3 этой же ветви в противоположное состояние. В результате закрывается по одному входу элемент, 5 И-НЕ и заканчивается счет импульсов в счетчике 4 второй ветви. Кроме того, сигнал логической единицы с единичного выхода триггера 3 второй ветви подготавливает к переключению эле мент б И третьей ветви того же канала. При повторном достижении исследуемым сигналом порогового уровня канала вновь срабатывает компаратор 1. Сигнал логической единицы с прямого выхода компаратора 1 переключает элемент 6 И третьей ветви, который, в свою очередь, своим выходным сигналом перебрасывает триггер 3 этой же ветви. При этом прекращается счет импульсов в счеТчике 4 третьей ветви и подготавливается к переключению элемент 6 И четвертой ветви, Далее работа устройства аналогична. Если исследуемый сигнал пересекает какой-либо пороговый уровень менее, чем в раз, то в этом случае в счетчиках 4 незадействованных ветвей этого уровня будет зафиксировано переполнение.По окончании процесса измерения .в счетчиках 4. первой ветви устройства будет записана информация, опре- деляющая временные координаты точек фронта сигнала (первого пересечениясигналом соответствующих пороговыхуровней).бВ каждом канале информация всчетчиках 4 остальных ветвей опре. деляет временные, координаты последующих точек пересечения исследуе-,. дым сигналом порогового уровня относительно момента первого пересечения этого уровня. Временные .коорди-0 наты точек фронта сигнала определяются с точностью до разрешающейспособности блока 7 совпадения,при этом величина погрешности непревосходит. величины разности пери 15 одов частот колебаний. генераторовсоседних каналов, которая во многораз меньше периода счетных;импульсов.Устройство позволяет существенноро повысить точность регистрации фронта сигнала,Временные координаты остальных точек сигнала регистрируются с погрешностью, определяемой дискретностью счетных импульсов, однако из-за отсутствия погрешностй из-за неоднозначности счета импульсов в начале измерения временных интервалов точ;ность регистрации временного положенияостальных точек исследуемого сигнала также повышается.