Способ селекции импульсных сигналов и устройство для его осуществления

(21) 4360644 (22) 07.01.8 (46) 0702.9 (71) Научно- проектно-кон иг,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ О. Бюл. У, 5исследовательский иструкторскнй институ томатизированных систем упр ления транспортом газа(56) Авторское свидетельство СССРВ 1215169, кл. С 05 В 1/01,23,04,84.(54) СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ИМПУЛЬСНЫХСИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовацо в устройствах автоматики; телемеханики и связи для повышения помехозащищенности их работы. Цепь изобретения - повышение помехоэащищенности выделения импульсных сигналов. Цель достигается в устройстве селекции импульсных сигналов в результате селекции входных сигналов не только по амплитуде с помошью компараторов 1,2, но и по времени нарастания уровня входного сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряжения с помощью элемента 3 задержки и триггера 4.Кроме того, устройство содержит шину 7 входного сигнала, шину 5 верхнего порогового уровня шину б нижнего порогового уровня, а 3Ф выходную шину 8. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к импульсной технике н может быть использовано в устройствах автоматики, телемеханики и связи для повышения помехозащищенности их работыЦелью изобретения является повышение помехозащищенности выделения Импульсных сигналов путем контроля не 1 олькс величины амплитуды сигнала, цо и скорости нарастания импульсного сигнала от нижнего порогового уровя напряжения до верхнего.На фиг. 1 представлена схема устройства селекции импульсных сигьалов, выделяющая прямоугольные имг 1 ульсные сигналы с временем нара,Стания уровня сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряже 11 ия, не превышающим, на фиг. 2 ременные диаграммы работы устройтва селекции импульсных сигналов; на фиг. 3 - схема устройства селек" ции импульсных сигналов, выделяющая Импульсные сигналы с временем нарастания уровня сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряМФНия превышающим о , на фиг. Временная диаграмма работы устройства. 30Устройство селекции импульсных сигналов содержит первый 1 и второй 2 компараторы, элемент 3 задержки, риггер 4, шину 5 верхнего порогоого уровня, напряжения, шину 6 нижего порогового уровня напряжения, 1 нину 7 входного сигнала и выходную 1 пину 8, при этом шина 5 верхнего порогового уровня напряжения подключена к первому входу первого компаратора 1, шина 6 нижнего порогового уровня напряжения - к первому входу второго компаратора 2, второй вход которого подключен к второму входу перного компаратора 1 в шине 7 входных сигналов, а выход подключен непосредственно к второму входу триггера 4 (установочному входу) и через элемент 3 задержки к третьему входу триггера 4(тактовый вход), а выход пер вого компаратора 1 подключен к первому входу триггера 4, выход которого соединен с выходной шиной 8.Для другого случая построения устройство содержит компаратор 9, второй55 компаратор 10, элемент 11 задержки, триггер 12, шину 13 верхнего порогового уровня напряжения, шину 14 ниж - него порогового уровня напряжения,шину 15 входнык сигналов, выходную шину 16, при этом первый компаратор 1 содержит операционный усилитель 17, выход которого подключен через первый резистор 18 к катоду диода 19 и базе транзистора 20, первую шину 21 источника питания, подключенную через второй резистор 22 к коллектору транзистора 20, эмиттер которого соединен с анодом диода 19 и второй шиной 23 источника питания, а коллектор транзистора 20 соединен с входом инвертора 24.Выбор значения времени нарастания уровня сигнала от нижнего порогового уровня напряжения до верхнего(величину времени задержки элемента задержки в устройстве селекции) производят из скорости нарастания перднего фронта полезного сигнала 7 с или из длительности переднего фронта полезного сигнала й и верхнего и нижнего пороговых напряжений Бь исоответственно. Значение Б у выбирают на 10-257 меньше амплитудного значения импульса исходя из того, что возможные допустимые колебания амплитуды импульсного сигнала не должны привести к его подавлению устройством селекции. Значение Ън выбирают исходя из того, что помехи типа "белый шум" не вызывают включение устройства селекции. При известном значения 7 нсв - 1 н нс В том случае, если проще определитьдлительность переднего фронта сигнала С = С - й где й - моЕ нв)мент времени, в который напряжениесигнала достигает значения Юь , ай н - момент времени, в которйй напряжение сигнала достигает значенияо ннУстройство работает следующим образом,Триггеры 4 и 12 в обоих вариантахустройства селекции импульсных сиг-.налов имеют инверсный вход сброса-вход), т.е. при появлении на входе сброса сигнала нулевого уровня,триггер 4 (или 12) устанавливаетсяв нулевое положение11 о С-входу триггер 4 (или 12) срабатывает от передних фронтов импульсов, поступающих на этот вход.тельного напряжем.я возрастакцгегопо уровню. состояние элементов компаратора 1 не изменяется до те- пор, поканапряжение на грямом входе операционного усилителя :7 меньше напряжения на его инверсном входе. В момент,когда напряжение на прямом входе операционного усилителя 17 становитсябольше, чем напряжение на его инверсном входе, напряжение на выходе операционного усилителя 17 становитсяположительным, при этом диод 19 оказывается под действием обратного напряжения, а транзистор 20 открывается. Напряжение на коллекторе транзистора 20 становится близким к нулевому и на выходе инвертора 5 появляется единичный сигнал. Такое положе 20 ние компаратора сохраняется до техпор, пока на прямом входе операционного усилителя 17 действует напряжегние, уровень которого больше, чемуровень напряжения на инверсном вхОде25 операционного усилителя 17. В моменткогда напряжение на прямом входеоперационного усилителя 17 станетменьше по уровню напряжения на его инверсноМ входе, на выходе операционно 30.,га усилителя 17 появляется отрицательное напряжение, транзистор 20 закрывается, на его коллекторе появляетсявысокий уровень напряжения, на выходе инвертора 24 появляется нулевой сигнал (исчезает единичный сиг 35нал),Устройство селекции юатульсныхсигналов (фиг,1) работает следующимобразом.В исходном состоянии при отсутствии сигнала на входной шине 7 на выходах компараторов 1 и 2 отсутствуютединичные сигналы, триггер 4 находится в нулевом положении, на выходной45 шине 8 отсутствует единичный сигнал(имеется нулевой сигнал),При появлении на входной шине 7..импульсного сигнала (первый импульсна шине 7, фиг.2) начинается сравнение уровня напряжения сигнала снижним П, и верхним Пв пороговыми уровнями. В момент превышения напряжением сигнала на шине 7 значения Бсрабатывает компаратор 2 ина его выходе появляется единичныйсигнал. При этом разрешается работатриггера 4 по С-входу и запускаетсяэлемент 3 задержки. В момент превыше ния напряжением сигнала на шине 7 5 1541762У элементов 3 и 11 задержки величина задержки переднего фронта входного сигнала - перепада сигнала 0-1 -устанавливается равной с и опреде 5ляет максимальное (для первого варианта выполнения устройства) илиминимальное (для второго вариантавыполнения устройства) время нарастания уровня сигнала от уровня Ючдо Уровня в, при котором входнойимпульс не подавляется. Величина задержки заднего фронта входного сигнала с, у элементов 3 и 11 можетлбыть от 0 до ь в зависимости от типа элемента задержки.Устройство селекции импульсныхсигналов (фиг.1) предназначено длявыделения импульсов, длительностьвремени нарастания уровня сигналаот Бн до П которых меньше с, иподавления импульсов, длительностьвремени нарастания уровня сигналаот уровня Юдо П которыхбольше ьУстройство селекции импульсныхсигналов (фиг.3) предназначено длявыделения импульсов, длительностьвремени нарастания уровня сигналаот П до Бв которых больше си подавления импульсов, длительностьвремени нарастания уровня сигнала отлП н до Пв которых меньше ьКомпаратор 1 (2,9,10) работаетследующим образом.В исходном положении при отсутствии напряжения на прямом входе операционного усилителя 17 на его выходе имеется отрицательное напряжение, так как на его инверсном входе.имеется положительное напряжение,(Б или Бв). Отрицательное напряжение с выхода операционного усилителя через резистор .18 приложенок диоду 1 9, включенному, в данномслучае, в проводящем направлении Ик базе транзистора 20, который закрыт, так как на его базе действуетотрицательное по отношению к эмиттеру напряжение, равное по величинепадению напряжения на открытом диоде 19 (общая шина 23 соединена с общей шиной источника питания операционного усилителя 17),На коллекторе транзистора 20 имеется высокий уровень напряжения, навыходе инвертора 24 имеется нулевойсигнал, При появлении на прямом входе операционного усилителя положи1541762значения ив срабатывает компаратор 1 и единичный сигнал с его выхода поступает на 0-вход триггера 4. Через времяь после появпения единичнОго сигнала на выходе компаратора 2 появляется единичный сигнал на выхОде элемента 3 задержки. Так как к мОменту появления единичного сигнал на выходе элемента 3 задержки и 10 на С-входе триггера 4 имеется едикучный сигнал на выходе компаратора 1 и на 0-входе триггера 4 (первый импульс на элементе 3 и компараторе 1, фиг.2) и время нарастания уровня 15 входного сигнала от уровня 1 до 5 ровня П , меньше ь , то триггер 45 станавливается в единичное положеНпе и на шине 8 начинает формироматье выходной импульс. 20При окончании импульсного сигнала Йа шине 7 в момент, когда уровень наг 1 ряжепия эгого сигнала станет меньше значения Пв на выходе компаратора 1, исчезает единичный сигнал, а в 25 момен г, когда напряжение сигнала на Фине 7 становится меньше значения Б, Исчеза.ет единичный сигнал на выходе компаратора 2. При этом триггер 4 устанавливается в нулевое положение 30 И на шине 8 оканчивается выходной импульс, Через время с, исчезает сигнал на выходе элемента 3 задержки и устройство возвращается в исходное состояние на шину 8 пропущен импульс, длительность которого равнагде- длительность вьюв- сигнала на шине 7 на уровне напряжения 0 цЕсли к моменту появления единичного сигнала на выходе элемента 3 задержки и (что то же самое) на С- входе триггера 4, на выходе компаратора 1 и на Э-входе триггера 4 отсутствует единичный сигнал (имеется 45 нулевой сигнал), т.е. если время нарастания уровня входного сигнала от уровня Зндо уровня П большес, (второй импульс на шике 7, фиг.2), тотриггер 4 остается в нулевом положе Онии и на выходную шину. 8 кгпул:ьс невыдается. Аналогично описанному ппи достижении уровнем сигнала на шине7 уровня 1 в, на выходе компаратора1 появляется единичный сигнал (ноэтот сигнал не производит никаких цереключений в схеме устройства), При окончания сигнала на шине 7 в момент, когда напряжение этого сигнапа становится меньше значения 0 в на выходе компаратора 1 исчезает единичный сигнал, а в момент, когда напряжение сигнала на шине 7 становится меньше значения Бн исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 2.При этом через время ь, исчез ает сигнал на выходе элемент 3 задержки и устройство возвращается в исходное состояние, на выходную шину 8 импульс не выдается, т.е. входной импульсный сигнал в этом случае подавляется устройством,При появлении на шине 7 яжпульсовпомех с временем нарастания уровня импульса от уровня Пц до уровня Па меньшим ь устройство начинает работать аналогично описанному, Если при этом время нарастания уровня импульса от уровня Бц до уровня Бв плюс длительность импульса на уровне П 8 меньше ь (третий импульс на шине 7, фиг.2), т.е., если к моменту появления единичного сигнала на выходе элемента 3 задержки на выходе компаратора 1 имеется нулевой сигнал, то триггер 4 остается в нулевом полложении. Через время о, после исчезнования единичного сигнала на выходе компаратора 2 исчезает единичный сигнал на выходе элемента 3 и устройство возвращается в исходное состояние, на выходную шину 8 не выдается импульс, т.е, импульсы-помехи короткие по длительности ( т.е. такие, длительность которых от уровня Бн при нарастании импульса до уровня 11при окончании импульса меньше) устройством подавляются.устройство селекции импульсных сигналов, вариант (фиг.З) работает следующим образом.В исходном состоянии при отсутствии сигнала на входной шине 15 на выходах комиараторов 9 и 10 имеется нулевой сигнал, триггер 12 находится в нулевом положении, на выходной шине 16 имеется нулевой сигнал,При появлении на входной шине 15 прямоугольного импульсного сигнала (первый импульс на шине 15,фиг.4) начинается сравнение уровня напряжения входного сигнала с нижним П и верхним М пороговьии уровнями. 3 момент достижения напряжением сигнала на шине 15 значения 11 ч срабатывает компаратор 10 и на его выходе появляется единичный сигнал. При этом разрешается работа триггера 12по С-входу и запускается элемент 11 задержки. В момент достижения напряжением сигналана шине 15 значения 11 срабатывает компаратор 9 и едйничный сигнал с его вь 1 хода посту 5 пает на С-вход триггера 32, так как в рассматриваемом случае время нарастания уровня входного сигнала от уровня Пн до уровня Пв мень-10 ше ь , то на Р-входе трйггера 12 имеется нулевой сигнал и при появлении на его С-входе единичного сигнала триггер 12 остается в нулевом положении. При окончании импульсного сигнала,на шине 15, в момент, когда уровень напряжения этого сигнала становится меньше значения Ъь , на выходе компаратора 9 исчезает единичный сигнал, а в момент, когда на" пряжение сигнала на шине 15 становится меньше значение П н , исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 10. Через время Ф исчезает сигнал на выходе элемента 11 25 задержки и устройство возвращается в исходное состояние, на выходную шину 8 импульс не выдается, т,е. в этом случае входной импульсный сигнал устройством подавляется, 30При появлении на входной шине 1 5 синусоидального импульсного сигнала (второй импульс на шине 15, фиг.4) , аналогично описанному сравниваются . уровень напряжения входного сигнала с уровнями 0и П и в момент достижения напряжением сигнала на шине 15 значения 0срабатывает компаратор 10 и на его выходе появляется единичный сигнал, разрешается . работа триггера 12 по С-входу и запускается элемент 11 задержки, Так как в данном случае время нарастания уровня входного сигнала от уровня Бдо уровня Цбольше, то на выходе элемента 11 задержки единичный сигнал появляется раньше, чем срабатывает компаратор 9.:В момент достижения уровнем сигнала на шине 15 значения П срабатывает компаратор 9, на его выходе появляется единичный сигнал, по переднему фронту которого триггера 12 устанавливается в единичное положение и на выходной шине 16 начинается формирование выходного импульса.При окончании импульсного сигнала на шине 15 в момент, когда уровень напряжения этого сигнала становится меньше значения П ,исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 9, а в момент, когда напряжение сигнала на шине 15 становится ,меньше значения 7 , исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 10, триггер 12 устанавливается в нулевое положение и на шине 15.окан-, чивается выходной импулЬс. Через времяисчезает сигнал на выходе элемента 11 задержки и устройство возвращается в исходное состояние, на шине 1 6 из входного сигнала сформирован прямоугольный импульс, для тельность которого равна времени между уровнем Пна переднем фронте сигнала и уровнем П на заднем фронте (спада) сигнала.Использование предлагаемого способа селекции импульсных сигналов и устройства для его осуществления позволяет по сравнению с известным способом повысить помехозащищенность селекции, так как селекция осуществляется по двум параметрам - по амплитуде выделяются импульсные сигналы, имеющие амплитуду, превышаю щую верхний пороговый уровень напряжения, и по времени нарастания уровня сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряжения (скорости нарастания напряжения переднего фронта). Выделенный импульсный сигнал далее можно селектировать и по длительности, чем еще повышается помехозащищенность.Формула изобретения1, Способ селекции импульсных сигналов, состоящий в том, что сравнивают амплитуды импульсного входного сигала с нижним и верхним порЬговыми уровнями напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения помехозащищенности вьщеления импульсных сигналов, выделяют время нарастания уровня входного сигнала от нижнего порогового уровня напряжения до верх" него, которое сравнивают с заданным значением, и выделяют сигналы с амплитудой, превышающей верхний пороговый уровень, и с временем нарастания уровня сигнала в интервале от заданного значения времени нарастания уровня сигнала и вьпде.2. Устройство селекции импульсных сигналов, содержащее первый и второй62 С Я 15 г,З 2,Ф5 Ь тавитель Н. Маркин Техред Л.Олийнык Гла нар рректор С,Черн дак Заказ 289 НИИПИ Гос Тираж 662твенного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская н Подписи ням при ГКНТ ССС/5 от роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гага 1115417 компараторы, триггер, шину сигнала верхнего порогового уровня напряжеНия, которая подключена к первому входу первого компаратора, шину сигнала нижнего порогового уровня напря 5 жения, которая соединена с первым входом второго компаратора, шину входного сигнала, которая подключена к вторым входам первого и в,торого 1 О Компараторов,выходную шину, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введен элемент задержки, вход ксторого соединен с выходом второгскомпаратора и с вторым входом триггера, к третьему входу которого подключен выход элемента задержки, выход первого компаратора соединен спервым входом триггера, выход которого подключен к выходной шине.