Устройство для измерения длительности импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9)5 6 01 й 29/02 РЕТЕНИ НИЕ И Фиг. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Алексеенко А, Г. и др. Применение прецизионных аналоговых ИС. - М,: Советское радио, 1981, с. 61.Авторское свидетельство СССР В 1406529, кл, 6 01 й 29/02, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электронным устрой- стваМ для измерения длительности импуль 636801 А 1 сов. 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, 1636801Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электронным устройствам измерения длительностивидеоимпульсов в телевизионных, радиолокационных и других системах.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства засчет выполнения измерений длительностивидеоимпульсов на уровнях 0,1 и 0,9.На фиг, 1 представлена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - временныедиаграммы работы устройства; на фиг. 3 -схема усилителя; на фиг. 4 - схема формирователя логических уровней.Устройство (фиг. 1) содержит источник 1импульсов, первую линию 2 задержки, вторую линию 3 задержки, блок 4 выборки-хранения, усилитель 5 с перестраиваемымкоэффициентом усиления, второй усилитель6, 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 иблок 16 измерения временных интервалов,При этом выход источника 1 импульсовсоединен с управляющим входом блока 4выборки-хранения и с входом линии 2 задержки, выход которой соединен с входомлинии 3 задержки и с входом блока 4 выборки-хранения, выход которого подключен квторому входу усилителя 5, первый вход усилителя 5 соединен с выходом линии 3 задержки и с вторым входом усилителя 6, первыйвход которого подключен к выходу усилителя 5, вход выпрямителя 7 подключен к выходу усилителя 6, а выход выпрямителя 7 - квходу блока 16 измерения временных интервалов, выходы разрядов регистра 14 соединены с информационными входамисчетчика 12, Я-вход которого подключен квыходу 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 ипятому входам первого усилителя 5, входформирователя 13 импульсов через третьюлинию 10 задержки соединен с выходом второго элемента И 11, второй" вход которого подключен к выходу первогоэлемента И 8, а первый вход - к третьемувыходу дешифратора 9, выход источника 1импульсов подключен к первому входу первого элемента И 8, второй вход которогосоединен с входом предварительной записисчетчика 12 и с выходом формирователя 15логических уровней,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Время задержки тз видеоимпульсов линии 2 задержки имеет значениетф 2 тЗ тдгде гф - длительность заднего фронта контролируемого видеоимпульса;юд - длительность плоской вершины контролируемого видеоимпульса.Время задержки гз видеоимпульсов линии 3 задержки имеет значениегфгз д итз т,где тф 1 - 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 22 К=-0,11; при открытом ключевом элементе 23 К=-1,00; при открытом ключевом элементе 24 К =-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 2 И-НЕ 30 и элемент 2 И-НЕ 31, первый входкоторого соединен с выходом элемента 2 И-НЕ 30 и выходом блока 15, второй вход - с контактом переключателя 27 и выводом резистора 29, а выход - с вторым входом элемента 2 И - 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 2 И-НЕ 30 и 31. При установке переключателя 27 в положение А на выходе формирователя уровень"1", Б - на выходе формирователя уровень ф 0 фНа временных диаграммах, которые описывают цикл работы устройства, начиная с момента поступления второго видео- импульса, 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, 3 - 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 видео- импульс, имеющий на уровне 0,1 значение длительности т 1, 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 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 квазипостоянное напряжение, значение которого равно амплитуде видеоимпульса (О 1), на первый вход усилителя 5 поступает видеоимпульс с выхода линии 3 задержки, значение времени задержки г," которой обеспечивает в выходном сигнале усилителя 5 сохранение длительности переднего фронта видеоимпульса тф 1, а на выходе усилителя 5 действует сигнал, в котором расположен проинвертиройанный относительно уровня 0,11 0 выходной видеоимпульс линии 3 задержки с амплитудой, равной также значению 0,11 Оч 1. Выходной сигнал усилителя 5 и видеоимпульс с выхода линии 3 задержки поступают соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя б, работающего в режиме компаратора, который осуществляет их сравнение. В результате сравнения усилитель б формирует на своем выходе прямоугольный двухполупериодный сигнал, длительность положительной полуволны которого равна длительности г 1 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 б и подает этот выделенный импульс на вход блока 1 б измерения временных интервалов, где происходит измерение длительности этого импульса. Показание блока 16 есть результат измерения длительности г 1 первого видео- импульса на уровне 0,1,Для второго видеоим пульса источника 1 импульсов, имеющего на уровне 0,5 значение длительности т 2 и значение амплитуды Оч 2, процесс измерения длительности аналогичен, за исключением моментов:выходной импульс элемента И 8 передним фронтом по 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;45 50 измерения длительности импульсов завершен, Такой цикл работы повторяется для.каждых трех последующих видеоимпульсовисточника 1 импульсов.При работе устройства в режиме Б в исходном состоянии отсутствуют видеоим в выходном сигнале усилителя 5 расположен проинвертированный относительно уровн 1 Ь, выходной выдеои у с линии 3 задержки с амплитудой, равной также значению 10 р,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 7 з и значение амплитуды Оэ, 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 Очз,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 выходногоимпульса 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 В-входу разряды счетчика 12 в нулевое состояние, переводя тем самым устройство в исходное состояние,На этом цикл работы устройства для 5 10 15 20 25 30 35 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 0,9.10 1636801 Формула изобретения Их г 8 38 х. 46 х,иг. 5 ых. Фиг. 4 Составитель Л. Стройкова дактор Н, Тупица Техред М.Моргентал Корректор М, Демчиказ 814 Тираж 414 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Пат. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Использование в предлагаемом устройстве усилителя с перестраиваемым коэффициентом усиления и других элементов и связей, совокупность которых представляет собой по сути блок управления, обеспечивает выполнение измерения длительности импульсов на любом уровне. 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, В-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 блокавыборки-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 выходупервого элемента И, а первый вход- к третьему выходу дешифратора, выход источника импульсов подключен к первому входу первого элемента Ивторой вход которого сое динен с входом предварительной записисчетчика и с выходом формирователя логических уровней.