Измеритель длительности фронтов импульсов

(2 13 ме 22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ФРОНТОВ ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматике, вычислительной и контрольно-измерительной техникеЦель изобретения - расширение функци ональных возможностей измерителя - достигается в результате одновременного автоматического измерения длительностей фронтов импульсов и их оснований и вершинИзмеритель содержит нормализаторимпульсов, элементы 2-5 задержки, инверторы 6-8, пиковые детекторы 9 н 10 со сбросом, сумматоры 11 и 12, электронные ключи- 16, выполненные в виде реле, эленты ИЛИ 17-19, преобразователи 20 напряжение - частота, счетчики 23- 25, КЯ-триггеры 26-28, блоки 29 и 30 дифференцирования, компаратор 31, регистратор 32, цифровые умножители 33 и 34, цифровой делитель 35, блок 36 памяти, видеоусилитель 37. Для определения длительности вершины исследуемого импульса вычисляется разность между длительностями основания исследуемого импульса и суммой длительностей переднего и заднего фронтов.2 ил.Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматике, вычислитель.ной иконтрольно-измерительной технике и является усовершенствованием устройства по авт.св. Р 1422189,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей измерителя за счет одновременного автоматического измерения длительностей Фронтов импульсов и их оснований и вершин.На фиг.1 представлена структур ная схема измерителя; на фиг,2 - эпюры напряжений, поясняющие его. работу.Измеритель длительности фронтов импульсов содержит нормализатор 1 импульсов, с первого по четвертый элементы 2-5 задержки, первый 6,второй 7 и третий 8 инверторы, первый 9 и второй 10 пиковые детекторы со сбросом, первый 11 и второй 12 сумма торы, с первого по четвертый электронные ключи 13 - 16, выполненные, например, в виде высокочастотных реле, первый 17, второй 18 и третий 19 элементы ИЛИ, первый 20, второй 21 и, 30 третий 22 преобразователи напряжение - частота, первый 23, второй 24 и третий 25 счетчики, выполненные, например, на микросхемах типа 133 ИЕ 5, первый 26, второй 27 и третий 28 КБ- триггеры, первый 29 и второй 30 блоки дифференцирования, компаратор 31, выполненный, например, в виде триггера Шмитта, регистратор 32, выполненный, например, в виде цифропеча тающего устройства типа ИПУ 1 6-3, первый 33 и второй 37 цифровые умно- жители и цифровой делитель 35, выполненные, например, на микросхеме типа 145 ИП 16,.блок 36 памяти, выполненный, например, на микросхеме типа К 155 РЕ 23, и видеоусилитель 37, При этом последовательно соединены нормализатор .1 импульсов, выход которого также подключен к входу первого элемента 2 задержки и первому входу компаратора 31, первый сумматор 11, первый инвертор 6, первый электронный ключ 13, первый элемент ИЛИ 17, второй вход которого соединен с выхо-55дом нормализатора 1 импульсов, второй электронный ключ 14, первый пиковый детектор 9, первый преобразователь 20 напряжение - частота, первый счетчик 23, цифровой делитель 35,первый цифровой умножитель 33, второй информационный вход которого соединен с выходом блока 36 памяти, ирегистратор 32, последовательно соединенные второй инвертор 7, вход ко-торого подключен к выходу первогоэлемента 2 задержки и второму входукомпаратора 31, второй пиковый детектор 10, выход которого также соединен с вторым входом первого сумматора 11, второй сумматор 12, второйвход которого подключен к выходу первого элемента 2 задержки, третий инвертор 8, третий электронный ключ 15,второй элемент ИЛИ 18, второй входкоторого соединен с выходом первогоэлемента 2 задержки, второй преобразователь 21 напряжение - частота,первый КБ-триггер 26, прямой выходкоторого также подключен к управляемому входу второго электронногоключа 14, первый блок 29 дифференцирования и второй элемент 3 задержки,первый выход которого соединен с управляющим входом цифрового делителя35, последовательно соединены третий ппеобразователь 22 напряжение -частота и второй счетчик 24, выходкоторого соединен с вторым информационным входом цифрового делителя 35,последовательно соединены второйблок 30 дифференцирования, вход которого соединен с выходом компаратора 31, третий элемент 4 задержки ивторой КБ-триггер 27, выход которого подключен к управляющим входампервого 13 и третьего 15 электронных ключей, выход второго элемента3 задержки соединен с управляющимивходами первого и второго пиковых детекторов 9 и 10, первого и второгосчетчиков 23 и 24, первого цифровогоумножителя 33, регистратора 32, Квходом первого КБ-триггера 26 и Бвходом второго КБ-триггера 27, последовательно соединены третий КБ-триггер 28, Б и К-входы которого подключены соответственно к выходам перво-.го блока 29 дифференцирования и,третьего элемента 4 задержки, чет"вертый ключ 16, третий счетчик 25,установочный вход которого соединенс выходом третьего элемента 4 задерж",ки, и второй цифровой умножитель 34,второй информационный и управляющийвходы которого подключены соответст-.венно к вторым разрядным выходам бло40 45 50 55 5 14 ка 36 памяти и второму выходу второго элемента 3 задержки, а выход соединен с вторыми информационными разрядными входами регистратора 32, последовательно соединены четвертый элемент 5 задержки, вход которого подключен к выходу первого блока 29 дифференцирования, и третий элемент ИЛИ 19, выход которого соединен с информационным входом четвертого ключа 16, видеоусилитель 37, вход и выход которого соответственно подключены к выходу четвертого ключа 16 и второму входу третьего элемента ИЛИ 19.Устройство работает следующим образом.Исследуемый импульсный сигнал поступает на вход нормализатора 1 импульсов. На его выходе вырабатываются постоянные о амплитуде импульсы П (фиг,2 а), которые поступают на второй вход компаратора 31, вход первого элемента 2 задержки и второй вход первого элемента ИЛИ 17, с вы" хода которого первый исследуемый импульс подается на вход третьего преобразователя 22 напряжение - частота, который вырабатывает счетные импульсы, количество которых пропорционально амплитуде Ц импульса и подсчитывается вторым счетчиком 24, с выхода которого их числовое значение в двоичном коде поступает на первый вход цифрового делителя 35, а через второй электронный ключ 14 подается на первый пиковый детектор 9,. который запоминает изменение текущего напряжения П (фиг,2 б) переднего, фронта исследуемого импульса О, за время ьз . С выхода первого элемента 2 задержанный на время с, импульс (фиг.2 в) поступает на второй вход компаратора 3 и через второй элемент ИЛИ 18 на вход второго преобразователя 21 напряжение - частота. В момент формирования начала переднего фронта задержанного импульса П (фиг.2 в, й = й ) на выходе первого преобразователя 20 напряжение - частота вырабатывается первый счетный импульс, который поступает на Я-вход первого КЯ-триггера 26 и переводит его в положение логической "1" (фиг.2 г, й=). На прямом выходе первого КЯ-триггера 26 образуется напряжение логической "1", которое подается на вход первого блока 29 дифференцирования и запирает второй электрон 95724О ный ключ 14, оставляя напряжение напервом детекторе 9 на уровне(фиг,2 б,= С ). С выхода первого5пикового детектора 9 напряжение 1.поступает на вход первого преобразователя 20 напряжение - частота, который вырабатывает счетные импульсы,количество которых пропорционально10 напряжению 11 дз и подсчитывается первым счетчиком 23, с выхода которогозначение счетных импульсов в двоичном коде поступает на первый входцифрового делителя 35,15 Передний фронт импульса П первого КБ-триггера 26 дифференцируетсяпервым блоком 29 дифференцирования,образуя положительный импульс П,(фиг,2 д), который поступает на вход20 четвертого элемента 5 задержки, Явход третьего КЯ-триггера 28, переводя его в положение логической "1",и после задержки на время с, вторымэлементом 3 задержки результаты сче 25 та передает в цифровой делитель 35,где вычисляется отношение амплитудыПц импульса к уровню изменения переднего фронта импульса 11 д за времяь(фиг,2 е). Результат деления30 П/П передается вторично задержанным на время(фиг.2 е) вторымэлементом 3 задержки импульсов впервый цифровой умножитель 33, на который с блока 36 памяти поступаетзначение задержки , и на регистратор 32, На выходе первого цифрового умножителя 33 определяется длиЛ дтельность с,:, =Псц/П .,д переднего фронта исследуемого импульса 01, которая фиксируется регистратором 32. ри этом первый пиковый детектор 9,первый 23 и второй 27 счетчики и первый КЯ"триггер 26 возвращаются в исходное состояние, а второй КБ-триггер 27 принимает значение логической "1" (фиг,2 ж) и первый и третий электронные ключи 13 и 14 открываются. Одновременно на выходе третьего КБ-триггера 28 вырабатывается напряжение П, (фиг.2 а), которое посту-. пает на управляющий вход четвертого электронного ключа 16, а задержанный четвертым элементом 5 задержки импульсов импульс 0 через третий элемент ИЛИ 19 и открытый напряжением 0 четвертый электронный ключ 16 подается на счетный вход третьего счетчика 25, осуществляющего подсчетпоступающих на его вход импульсов, ивидеоусилитель 37. Усиленный усилителем до величины срабатывания двоичного счетчика 25 (не менее 2,4 В),но задержанный наимпульс Пчерез третий элемент ИЛИ 19 опять поступает через открытый четвертыйэлектронный ключ 16 на счетный входтретьего счетчика 25 и вход видеоусилителя 37, На выходе видеоусилители37 опять вырабатывается усиленныйдо напряжения срабатывания счетчика25, но задержанный импульс П, который вновь через третий элемент 19 подается через открытый четвертый электронный ключ 16 на счетный вход счетчика 25, т.е. наступает формированиепоследовательности коротких высокочастотных импульсов 11 (фиг.2 т) спериодом следования Т = ь в течениелдействия напряжения 1117 на управляющем входе электронного ключа 16,При этом с выхода первого элемента 2 задержки напряжение П, инвертируясь вторым инвертором 7, в виде напряжения П 8 (фиг.2 з) подается навход второго пикового детектора 1 О,который запоминает амплитуду 11 исследуемого импульса, поступающую ввиде напряжения 11 (фиг.2 и) на второй вход первого сумматора 11, напервый вход которого с выхода нормализатора 1 импульсов подается напряжение П,На выходе первого сумматора 11 об-.разуется отрицательное напряжение(фиг.2 к), которое, инвертируясьпервым инвертором 6 (фиг.2 л), в виденапряжения П, через первый электронный ключ 13, первый элемент ИЛИ17 и второй электронный ключ 14 поступает на первый пиковый детектор9, на выходе которого осуществляетсяформирование изменения напряжениязаднего фронта исследуемого 4 ЪЪл импульса в течение времени о, поступающего на вход первого преобразователя 20 напряжение - частота, При этом на первом и втором входах второго сумматора 12 формируются напряжения 117 (фиг,2 и) и 11 (фиг,2 в), которые на его выходе образуют отрицательное напряжение П, (фиг,2 м), которое, инвертируясь третьим инвертором 8 (фиг,2 н), через третий электронный ключ 15 и второй элемент ИЛИ 18 подается на вход второго преобразователя 21 напряжение - часто та.В момент формирования начала заднего фронта задержанного импульсаП (фиг,2 н, г. = С 4 ) на выходе первого преобразователя 20 напряжениечастота вновь вырабатывается первыйсчетный импульс, который поступает 10 на Б-вход первого КБ-триггера 26 ипереводит его в положение логической "1" (фиг,2 г, =г;,). На прямом вы. ходе первого КБ-триггера 26 опятьобразуется положительное напряжение 15 П, которое подается на вход первогоблока 29 дифференцирования и опятьзапирает второй электронный ключ 14,оставляя напряжение иа первом пиковом детекторе 9 на уровне П При 20 этом первый 20 и третий 22 преобразователи вырабатывают счетные импульсы, количество которых пропорционально напряжениям Пз и Пи соответственно и подсчитывается первым и вто рым счетчиками 23 и 24, с выходов которых результаты счета в двоичномкоде поступают на цифровой делитель35.Опять дифференцируется первым бло ком 29 дифференцирования переднийфронт импульса П 4 первого КБ-триггера 26 (фиг,2 г, 1=14), которым послезадержки на время о 1 вторым элементом 3 задержки результаты счета первого 23 и второго 24 счетчиков передаются в цифровой делитель 35, гдевычисляется отношение амплитуды импульса П к уровню изменения напряжения П заднего фронта исследуеЛ.40 мого импульса 11 за время 6,В момент формирования заднегофронта исследуемого импульса Ц врезультате превышения напряжениемП напряжения П на выходе компарато ра 31 вырабатывается импУльс 114(фиг.2 о), задний фронт которого, дифференцируясь вторым блоком 30 дифференцирования (фиг,2 п), подается наК-вход третьего КБ-триггера 28, пе реводя его в положение логического"О". На выходе третьего КБ"триггераформируется напряжение логического"О", четвертый электронный ключ закрывается и подсчет счетчиком 25 носледовательйости импульсов П, пре"кращается. Результат деления 114/11 з4 Ми подсчета счетчиком количества импульсов 11 передается вторично задержанным на время С элементом 3 эа 9 1495724 о держки импульсов в первый и второй л н ч а л щ и й с я тем, что с цифровые умножители 33 и 34 соответ- целью расширения Функциональных возственно, на которые с первого и вто- можностей измерителя за счет одно- рого выходов блока 36 памяти поступа- , временного автоматического измерен- л5ют значения ь, и, и на регист- ния длительности фронтов импульсовЭратор 32. На выходах первого и второ- и длительности их оснований и верго цифровых умножителей 33 и 34 вы- шин, в него дополнительно введены рабатываются значения длительностей последовательно соединенные третий ь =Пи ь,/Н заднего фронта и о= 10 КБ-триггер, четвертый ключ, третий = п С основания исследуемого импуль- счетчик и второй цифровой умножи 3са П которые фиксируются регистратель, последовательно соединенные тором 32. При этом задержанный треть- четвертый элемент задержки и третий им элементом 3 задержки импульс П элемент. ИЛИ, а также видеоусилитель, (фиг,2 п) в виде импульса О, (фиг.2 р) 15 причем Б- и К-входы третьего КБ- поступает на Б-вход второго КБ-триг- триггера соединены соответственно с гера 27 и установочный вход третьего выходами первого и второго блоков счетчика 24, второй КБ-триггер 27 и дифференцирования, установочный вход третий счетчик 25 возвращаются в ис- третьего счетчика соединен с выходом ходное состояние и процесс измере третьего элемента задержки, второй ния длительностей фронтов и основа- информационный и управляющий входы ния исследуемого импульса прекраща- второго цифрового умножителя подклюется, чены соответственно к вторым разрядВ случае необходимости для опре- ным выходам блока памяти и второму деления длительности вершины исследу выходу второго элемента задержки, а емого импульса осуществляется вычис- выход соединен с вторыми информаление разности о д -( + ь ) между ционными разрядными входами регистра- длительностями основания исследуемо- тора, вход четвертого элемента заго импульса и суммой длительностей держки подключен к выходу первого переднего и заднего его фронтов, а 30 блока дифференцирования,выход третьдля определения статистических харак- его элемента ИЛИ соединен с информатеристик параметров импульса число ционным входом четвертого ключа, а измерений выбирают исходя из досто- вход и выход видеоусилителя соответверности этих измерений. ственно подключены к выходу четвер- Ф о р м у л а и з о б Р е т е н и я 35 того ключа и второму входу третьегоИзмеритель длительности фронтов элемента ИЛИ. импульсов по авт.св. В 1422)89, о т1495724 е О Составитель Л.Сорокиедактор С,Пекарь Техред Л,Олийнык ректор Л.Патай Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Га 101 а б Заказ 4260/43 Тираж 713НИИПИ Государственного комитета113035, Москва,Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР5, Раушская наб д. 4/5