Устройство для кодирования формы электрического импульса

(53) (56) У 99 (54) ЭЛЕК (57) дан пристоты с ван ван ло де 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР 4091287/07.07.8630.01.88. Бнл. М 4Г.Н.Орлов, В.В,Жертовский,асиленко и А.П.Надолинский621.317.75 (088.8)Авторское свидетельство СССР159, кл. С 01 К 29/02, 1981,УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ФОРМЬРИЧЕСКОГО ИМПУЛЬСАИзобретение может быть использопри анализе формы детерминирох и случайных импульсных сигнаЦель изобретения - повышение насти устройства. Устройство соЯ 01370616 держит компараторы 1-3, источник 4 огорного напряжения, элемент ИЛИ 6, генератор 7 квантующих импульсов и источники 8 импульсов. Для достижения поставленной цели введены источник 5 опорного напряжения, резистивный делитель 9, формирователи 1 О и 1 импульсов, регистр 12 сдвига, реверсивный счетчик 13 импульсов, делител 4 частоты с управляемым коэффициентом деления и образованы новые функциональные связиВ описаниимер выполнения делителя 14 ча управляемым коэффициентом деления.з.п. ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при анализе формы детерминированных и случайных импульсных сигналов,5Цель изобретения - повышение надежности устройства.На чертеже приведена структурная схема устройства для кодирования формы электрического импульса. 1 ОУстройство для кодирования формы электрического импульса содержит первый 1, второй 2 и третий 3 компараторы, первый 4 и второй 5 источники опорных напряжений, элемент ИЛИ 6, генератор 7 квантующих импульсов, счетчики 8 импульсов, резистивный делитель 9, первый )О и второй 11 формирователи импульсов, регистр 12 сдвига, реверсивный счетчик 13 импульсов, делитель )4 напряжения с управляемым коэффициентом деления, входную шину 15, шину 16 логического нуля, выходные шины 17, первые входы компараторов 1 и 3 соединены с вход ной шиной устройства, выход источника 4 опорного напряжения подключен к второму входу компаратора 1, выходы счетчиков 8 являются выходными шинами 17 устройства, информационный вход 30 первого счетчика. 8 подключен к шине логического нуля, информационные входы последующих счетчиков 8 подключены к выходам предыдущего счетчика 8, счетные входы счетчиков 8 соединены с выходом генератора 7, делитель 14 соединен с выходом источника 5, выход делителя 14 соединен с первым входом компаратора 2 и через резистинный делитель 9 с вторым входом 40 компаратора 3, управляющие входы делителя 14 соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика )3 импульсов, вход установки в нОп которого объединен с входом регистра 12 45 сдвига и подключен к выходу компаратора 1, входы сложение и вычитания реверсивного счетчика 13 импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ 6 и выхо 50 дами формирователей 10 и 11 импульсов, входы которых подключены соответственно к выходам компараторов 2 и 3, синхронизирующнй вход регистра 12 сдвига соединен с выходом элемента ИЛИ 6, информационный вход - с выходом компаратора 2, второй вход которого подключен к шине 15 устройства, выходы регистра 12 сдвига подключены к соответствующим управляющимвходам счетчиков 8 импульсов.Делитель 14 состоит из Ь последовательно включенных П-образных резистивных ячеек 18, вход первой резистивной ячейки 18 является входом делителя 14, выход последней резистивной ячейки )8 является выходом делителя 14 и коммутаторов 19, замыкающий контакт каждого из которых подключен между входом и выходом соответствующей резистивной ячейки 18, аразмыкающий - между общим выводомячейки 18 и общей шиной устройства,управляющие входы коммутаторов 19 являются управляющими входами делителя.Устройство работает следующим образом.Исследуемый сигнал (С) через шину 15 поступает на первые входы компаратаров 1 и 3 и второй вход компаратора 2. Компараторы )-3 срабатываютпри превышении напряжением на их вторых входах напряжения на кх первыхвходах, т.е на их выходах появляетсяуровень логической единицы, Коэффициент деления делителя 14 зависит отсостояния выходов реверсивного счетчика 13, В исходном состоянии коэффициент деления минимален. Коэффициент деления резистивного делителя 9равен 1/, где / - величина отношения двух соседних уровней (большего кменьшему), по которым ведется кодиро-вание формы входного электрическогоимпульса. Количество счетчиков 8 выбирается из соотношения1 а аКмингде а - наименьший относительный уровень, от которого начинаетсяцифровое отображение формысигнала,В исходном состоянии (при (Г)= О) регистр 12 сдвига и реверсивныйсчетчик 13 импульсов принудительноудерживаются в нулевом состоянии напряжением, снимаемым с выхода компаратора 1. Исходное состояние счетчиков 8 импульсов безразлично. На выходе компаратора 2 присутствует напряжение логического нуля, на выходекомпаратора 3 - напряжение логической единицы, При появлении сигнала1)(1) и достижении им напряжения наисточнике 4 опорного напряжения навыходе компаратора 1 появляется уровень логического нуля, который разре 1 370616шает работу регистра 12 сдвига и реверсивного счетчика 13. Затем при дальнейшем росте 11(1) и достижении им напряжения на втором входе компаратора 3 на его выходе появляется уровень5 логического нуля. После этого при достижении входным сигналом напряжения на первом входе компаратора 2 на его выходе появляется уровень логической единицы, что приводит к срабатыванию формирователя 10 импульсов. При этом формирователь 10 вырабатывает короткии импульс, Этот импульс поступаю щий на тактирующие входы счетчиков 8, производит запись нуля в первый счетчик 8 и перепись информации из каждого предыдущего счетчика 8 в последующий. Это обеспечивает подготовку первого счетчика 8 к измерению на первом абсолютном уровне. Кроме этого, импульс с выхода формирователя 1 О через элемент ИЛИ 6 поступает на синхронизирующий вход регистра 12 сдвига, При этом по срезу этого им пульса в первый разряд регистра 12 сдвига записывается единица, так как на информационном входе присутствует уровень логической един,щы с выхода компаратора 2, Единицей с первого выхода регистра 12 сдвига разрешается работа первого счетчика 8 по счетному входу, так как начинается измерение на первом абсолютном уровне.Одновременно по заднему фронту импульса с формирователя 10 в счетчике 13 записывается единица в младшем разряде, что влечет за собой отключение первой ячейки 18 делителя 14 и увеличение коэффициента деления, а следовательно, и напряжения на его выходе в / раз. При этом компаратор 2 возвращается в нулевое состояние, так как на его выходе появляется уровень логического нуля ВследсГние 45 того, что напряжение на его первом входе превышает напряжение на шине 15 устройства. Таким образом, после первого срабатывания компаратора 2 начинает работать по счетному входу первый счетчик 8 и опорное напряжение на первом входе компаратора 2 увеличивается в / раз. При дальнейшем росте амплитуды входного сигнала П(С) и достижении им нового опорного напряжения на первом входе компаратора 2 на его выходе появляется уровень логической единицы, в результате чего на выходе формирователя 10 импульсон вырабатывается снова короткий импульс. Этот импульс осуществляет перенос информации из первого счетчика8 но второй и т.д. Первый счетчик 8устанавливается в нулевое состояние,что обеспечивает подготовку этогосчетчика к измерению на новом абсолютном уровне, Кроме этого, по срезу второго импульса производитсясдвиг информации в регистре 12 сдвигана один такт, т.е. появляется уровеньлогической единицы и на его второмвыходе. Этот уровень разрешает работу по счетному входу второго счетчика 8. Одновременно по срезу второгоимпульса с выхода формирователя 10 всчетчик 13 досчитывается еще однаединица, н результате чего младшийразряд реверсивного счетчика 13 устанавливается в О,а второй разряд 11н 1 , что влечет з а собой включениепервой ячейки 1 8 и выключение второйячейки 1 8 делителя , Выключение второйячейки 1 8 увеличивает коэффициентделения , а следовательно , и опорноенапряжение на первом входе компаратогра 2 в / раз по сраннению с исходнымсостоянием, т.е. опорное напряжениена первом входе компаратора 2 увеличивается еще в 1 раз. При этом компаратор 2 снова возвращается в нулевоесостояние, т.е, на его выходе поянляется уровень логического нуля, таккак напряжение на первом входе пренышает напряжение на шине 15 устройства. Таким образом, после второго срабатывания компаратора 2 опорное напряжение на его первом нходе увеличинается еще в д раз, во второй счетчик 8 переписывается информация одлительности фронта входного сигналамежду первым и вторым абсолютнымиуровнями, первый счетчик 8 подготавливается к измерению на новом абсолютном уровне,При дальнейшем росте амплитудывходного сигнала снова срабатываюткомпаратор 2 и формирователь 10. Приэтом информация из первого счетчика8 переписывается во нторой, из второго счетчика 8 - в третий, первыйсчетчик 8 устанавливается в нулевоесостояние. После этого в третий счетчик 8 записывается информация о длительности фронта входного сигналамежду первым и третьим уровнями, вовторой счетчик 8 - информация о длительности фронта между первым и вто 5 13706 рым уровнями, первый счетчик 8 подготавливается в измерению на новом абсолютном уровнеКроме этого, регистр 12 по срезу третьего импульса с формирователя 10 разрешает работу по счетному входу третьего счетчика 8 и опорное напряжение на первом входе компаратора 2 увеличивается еще в д раз.Таким образом, после К срабатыва ний компаратора 2 разрешается работа по счетному входу всех счетчиков 8 и коэффициент деления делителя 14 увеличивается в / раз. При этом в К-й счетчик 8 записывается информация о 15 длительности фронта между первым и К-м абсолютными уровнями, в (К)-й счетчик 8 - информация о длительности фронта между первым и (К)-м абсолютными уровнями и т.д., первый 20 счетчик 8 устанавливается в нулевое состояние, Это означает, что устройство подготовлено для кодирования формы электрического импульса по К относительным уровням, т.е, на К-м счетчике 8 после К-го срабатывания компаратора 2 измеряется длительность импульса на наименьшем относительном уровне, а на первом счетчике 8 - на наибольшем относительном уровне. Ос тальные счетчики 8 измеряют длительность на относительных уровнях, лежащих между наибольшим и наименьшим относительными значениями.Если амплитуда входного сигнала 35 11(С) продолжает увеличиваться и срабатывает снова компаратор 2, то информация в счетчиках 8 также переписывается из предыдущего счетчика в последующий и первый счетчик 8 ус танавливается в нулевое состояние.Информация, накопленная ранее в К-м счетчике 8, в этом случае теряется, так как уровень, на котором он производил измерение, находится ни же наименьшего относительного уровня, по которому производится кодирование формы электрического импульса, Переписанная по (К+1)-му срабатыванию компаратора 2 информация из счет чика 8. (К) в счетчик 8.К в этом случае соответствует снова наименьшему относительному уровню, по которому производится кодирование формы электрического импульса. Таким обра эом, сохраняется соответствие .счетчиков 8 относительным уровням, по которым производится кодирование фор" мы. 16 6Аналогично работает устройство до достижения входным сигналом У(с) своего максимального значения, Если компаратор 2 срабатывает 1 раз, опорное напряжение на первом входе компаратора 2 равно А ,/", где А минимальное опорное напряжение на первом входе компаратора 2 при включении всех ячеек 8 делителя 14. Миплитуда входного счетчика в этом случае находится между А / и Аlф. Опорное напряжение на втором входе компаратора 3 равно А/, так как коэффициент деления реэистивного делителя 9 равен 1 И. Таким образом, по срезу входного импульса при достижении им напряжения А / срабатывает компаратор 3, т,е, на его выходе появляется уровень логической единицы, что приводит к срабатыванию формирователя 11 импульсов, который вырабатывает короткий импульс. Этот им пульс через элемент ИЛИ 6 поступает на синхронизирующий вход регистра 12 сдвига. Так как на его информационном входе в это время присутствует, уровень логического нуля с выхода компаратора 2, то по срезу синхронизирующего импульса на первом выходе регистра 12 сдвига появляется уровень логического .нуля, который запрещает работу по счетному входу первого счетчика. К этому моменту в этом счетчике находится информация о длительности входного импульса на наивысшем относительном уровне, по которому производится кодирование формы электрического импульса. Одновременно по срезу импульса с формирователя 11 содержимое реверсивного счет чика 13 уменьшается на единицу, что приводит к уменьшению коэффициента деления делителя 14, а следовательно, и опорного напряжения на втором входе компаратора 3 в / раз. Опорное напряжение на втором входе компаратора 3 становится равным А 01. Компаратор 3 возвращается в нулевое состояние, т.е. на его выходе появляется уровень логического нуля, так как напряжение на первом входе превышает напряжение на втором входе. При дальнейшем уменьшении входного сигнала 11(с) и достижении им напряжения А./ " снова срабатывают компаратор 3 и формирователь 11, При этом запрещается работа по счетному входу второго счетчика 8, а опорное напряжение на втором входе компаратора 3 уменьшается еще в / раз, Компаратор 3 снова возвращается в нулевое состояние.Таким образом, по мере окончаниявходного сигнала Б регистр 12сдвига запрещает работу в счетном ре 5жиме счетчиков 8 и коэффициент деления делителя 14 уменьшается в / разпри каждом срабатывании компаратора3. По окончании входного сигнала информации о его форме находится всчетчиках 8 и может быть снята с выходных шин 17,Делитель 14 работает следующим образом. На вход первой П-образной резистивной ячейки 18 поступает напряжение с источника 5 опорного напряжения, а снимается оно с выхода последней ячейки 18В исходном состоянииразмыкающие контакты коммутаторов 19замкнуты, а замыкающие разомкнуты,следовательно, включены все звеньяделителя и коэффициент деления минимален, Коэффициент деления (К ,) каждой -й ячейки 18 определяется по 25формуле1К/1- фВыбор минимального и общего коэффициентов деления делителя 14 осуществляется исходя иэ следующего. Свыхода делителя 14 должны сниматьсянапряжения от А , до величины, превышающей А где А - минимальное абсолютное значение напряжения,от которого начинается цифровое отображение формы электрического импульса; А , - максимально возможноеабсолютное значение напряжения исследуемого сигнала, Если общее количество дискретных уровней равно К,то отношение между соседними уровнями постоянно и равно с 0, т.е.ии А масо 7юин 45 откудаАмасЕ 8 ---АмцнМ)18 о фпричем значение И округляется до ближайшего большего целого числа. Поскольку число уровней Н формируется по двоичному закону, то Н Ъ 2 , гдечисло П-образных реэистивных ячеек 18, а следовательно, число разрядов реверсивного счетчика 13, Очевид 1 а Яно, что 1.-- . Значение 1. округ 1 я 2ляется до ближайшего большего целого . числа. Учитывая, что коэффициент передачи К каждого д-го звена делителя 14 равен К , = . , а общийЯ 7;.т ф коэффициент деления всего делителя 14 Кравен произведению всех его отдельных звеньев, можно записать1и 2к г2 1 + + ,.ТдфУ где К, К- инверсные значения соответствующих разрядов реверсивного счетчика. Так как минимальный коэффициент деления Кбудет при значениях К-К, равных 1, то1КУ мни"- фИсходя из приведенных соотношений значение опорного напряжения Б снимаемого с источника 5 опорного напряжения, 13, = А д"Значение опорного напряжения, вырабатываемого источником 4 опорного напряжения, должно быть меньше А , чтобы обеспечить разблокировку регистра 12 сдвига и реверсивного счетчика 13 до момента, с которого начинается кодирование формы входного сигнала.Для нормального функционирования счетчиков 8 в режиме приема и перезаписи информации по сигналам с выхода формирователя 10 необходимо обеспечить следующую последовательность действий в каждом из счетчиков: запретить работу счетчиков 8 в счетном режиме; запомнить информацию, находящуюся на информационных входах счетчиков 8; произвести перезапись запомненной информации.формула изобретения1. Устройство для кодирования формы электрического импульса, содержащее первый, второй, третий компараторы, первые входы первого и третьего иэ которых соединены с входной шиной устройства, первый источник опорных напряжений, выход которого подключен к второму входу первого компаратора, элемент ИЛИ, генератор квантующих импульсов, счетчики импульсов, выходы которых соединены с выходными шинами устройства, информационный вход первого счетчика ива. пульсов подключен к шине логического нуля, информационные входы каждого последующего счетчика импульсов сое10 1370616 Составитель И,МазуровТехред М.Дидык Корректор М.Пожо Редактор А.Огар Заказ 41747 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 динены с выходом предыдущего счетчика импульсов, счетные входы всех счетчиков импульсов соединены с выходом генератора квантующих импульсов,5 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройсчва, в него дополнительно введены резистивный делитель, два формирователя импульсов, регистр сдвига, реверсивный счетчик импульсов, второй источник опорного напряжения и делитель напряжения с управляемым коэффициентом деления, вход которого соединен с выходом второго источника опорного напряжения, выход соединен с первым входом второго компаратора и через резистивный делитель с вторым входом третьего компаратора, а управляющие входы соединены с выхода. 20 ми реверсивного счетчика импульсов, вход установки в "0" которого подключен к выходу первого компаратора и входу установки в "О" регистра сдвига, входы сложения и вычитания 25 реверсивного счетчика импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ и выходами первого и второго формирователей импульсов, входы которых подключены соответственно к выходам второго и третьего компараторов, синхронизирующийвход регистра сдвига соединен с выходом элемента ИЛИ, информационныйвход соединен с выходом второго компаратора, второй вход которого подключен к входной шине устройства, авыходы регистра сдвига соединены ссоответствующими управляющими входами счетчиков импульсов, синхронизирующие входы которых подключены к выходу первого формирователя импульсов,2, Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что делительнапряжения с управляемым коэффициентом деления содержит группу коммутаторов и группу последовательно соединенных П-образных резистивных ячеек,вход первой из которых является входом делителя, а выход последней является выходом делителя, замыкающийконтакт каждого из группы коммутаторов подключен между входом и выходомсоответствующей резистивной ячейки,а размыкающий подключен между общимвыводом резистивной ячейки и общейшиной устройства, управляющие входыкоммутаторов являются управляющимивходами делителя напряжения с управляемым коэффициентом деления,