Пороговое устройство его варианты

(23 ) Приоритет Рвуааретюай квинтет иск а делам язебрвтвав к юткрыткй(72) Авторы изобретения И. А. Боровицкий и А. К. КракиинЛеннтп радскнй ордена Ленина электротехническийинститут нм. В. И. Ульянова (Ленина)(54) ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО (ЕГО ВАРИАНТЫ) 1Изобретение относится к импульсной технике, служит для выделения сигналов пороговыми устройствами, например компараторами, прн изменении постоянного уровня напряжения входного сигнала5 (например смене источника сигнала) и может быть использовано в любых радиотехнических устройствах, в том числе используемых в спорте, содержащих цороговые устройства, например, в теле- ц метрических системах, устройствах автоматики, системах передачи информации и т.д.Известно многоканальное (двухканальное) пороговое устройство, содержащее в каждом канале компаратор, первый вход которого подключен к источнику сив нала (общему дпя всех каналов), второй вход подсоединен к источнику опорных снгналовр а выходк получателю инее 20 формации (на схеме логическое устройст:ъ во) 1,Недостатком этого устройства является низкая надежность. Наибатее близким техническим ревеннем к предлагаемому изобретению является пороговое устройство, содержащее блок опорных нацряженнй и компараторы, первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого из них подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствукщей выходной йщной 23 .Недостатком такого устройства является низкая надежность.Бель изобретения - повышение падеж ности еДпя достижения поставленной пели в пороговое устройство, содержащее блок опорных напряжений и компараторы, це вые входыкоторых соединены с входной шиной, второй вход каждого из них подсоединен к соответствующему выходу блока опорных наприкелий, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей викодной виной, введены генератор тактовых импульсов, счетчик, цифй 4ватель соединенного с блоком опорныхнапряжений и с первым входом дополнительного компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной.На фиг. 1 изображен первый вариантструктурной схемы порогового устройствамина фтг. 2 - второй вариант структурнойсхемы порогового устройства; на фнг. 3 третий вариант структурной схемы порогового устройства; на фнг. 4 - один извариантов входного сигнала с постояннымуровнем входного напряжения О (фнг.4 а)н ОР, (фнг. 4 б).Пороговое устройство (фиг. 1) сОйеРжит в каждом канале компаратор 1 (пер.,вый канал а. 1-1, второй канал - 1-2,р -й канал - 1- , где и - номер последнего канала), блок опорных напряжений (сигналов) 2, имеюший количество выходов, разное числу каналов, подключенных к первым входам компараторов 1,Выход генератора тактовых импульсов3 соединен с первым входом счетчика 4,выход которого через цифро-аналоговыйпреобразователь 5 соединен со входомбп"ка опорных напряжений 2 и с вторымвзводом дололнительного компаратора 6выходом подсоединенного через запоминающий элемент 7 ко второму входусчетчика 4, третий вход которого соединен с выходом блока установки начального состояния 8 и с вторым входомзапоминающего элемента 7.Входная шина 9 подкпючена к первому входу дополнительного компаратора6 и в каждом канале к первым входамкомпаратора 1, вторые входы которыхподключены к соответствуюшим выходамблока опорных напряжений 2, а выходыкомпараторов 1 являются соответственновыходами устройства 10 (10-1 - выход первого канала, 10-2 - выход второго канала, 10- И - выход И -го канала).Вход блока установки начального состояния 8 соединен с шиной 11 управления. Бпок установки начального состояния 8 может иметь внешнюю выходную шину 11 для установки начальногосостояния устройства от внешних устройств.1 3 94225 рсь-апалоговый преобразователь, дополнительный компаратор, запоминающий элемент, блок установки начального соотояиия, прн этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым вхо,- дом счетчика, второй вход которого6 подключен к выходу запоминающего элемента, первым входом соединенного с выходом дополнительного компаратора, а вторым ходо - к блоку установки 1 О начального состояния и третьим входом счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом блока опорных наттряжений и с первым вхОдом дополнительного компа 15 ратора, второй вход которого соединен с входной шиной, и в пороговое устройство содержащее блок опорных напряжений и компараторы, первые входы соединены с входной шиной, второй вход каждсч о из них, кроме одного, например пгт)вого, подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной, вве- д 5 дены генератор тактовых импульсов, счет чик, цифро-аналоговый преобразователь, запоминающий элемент, блок установки начального состояния, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу запоминающего элемента, первым входом соединенного с выходом первого компаратора, второй вход которого соединен с входом35 блока опорных напряжений и выходом цифро-аналогового преобразователя, вход которого соединен со счетчиком, третий вход которого соединен со вторым входом запоминающего элемента и выходом40 бпока установки начального состояния, и в пороговое устройство, содержащее блок опорных напряжений и компараторы, первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого из них45 подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной, введены генератор тактовых импульсов, счетчик, цифро аналоговый преобразователь, допопни 50 тепьный компаратор, блок установки начальных состояний, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом счетчика, вторым входом подтццоченного к выходу дополнительного55 компаратора, третьим входом - с блоком установки начального состояния, а выходом через цифро-аналоговый преобразо-Второй вариант порогового устройства (фиг. 2) отличается от первого варианта тем, что выход компаратора первого канала 1-1 соединен с первым входом запомщтающего элемента 7 (в устройстве отсутствует дополнительный компаратор 6).Поэтому состояние счетчика 4 оказывается зафпссированным (код счетчика соответствует количеству сосчитанных счетчиком импульсов) и, следовательно, на выходе ЦАП 5 будет зафик, сиювано напряжение Цр, (на диаграмме фиг. 40 - ОО 1), равное постоянному уровню входного напряжения 0 О, ана выходе блока опорных напряжений 2установятся рабочие значения опорныхнапряжений 0, О,Ои для соответствующих компараторов каналов(1-1, 1-2,1-И),Во время настройки на выходах компараторов 1 могут появляться стг. налы(рабочее значение порогов еше не устаноаилось) и поэтому их необходимо вустройстве обработки (получателе информаптщ), подключаемому к выходу порогового устройства, либо не учитывать,либо потенциалом с выхода запоминающего элемента 7 стробировать в устройстве обработки или в компараторе 1 каждого каната.Таким образом, во время настройкипостоянный уровень напряжения 0 яХО является настроечным сигналом,5 0422Третий вариант порогового устройства(фиг. 3) отличается от первого варианта тем, что выход дополнительного компаратора 6 соединен со вторым входомсчетчика 4 (в устройстве Отсутствует 5запоминающий элемент 7 ).На диаграмме фиг. 4 а,К напряжениеО помечено в 1 лексом 1-3, что означает напряжение ОО для соответствующего варианта устройства, т.е. Оо, ООО 1 ф ООЪВ качестве запоминающего элемента7 можно использовать устройство с двумявходами, например, Й 6 -триггер, илиустройство с одним входом, например, 15ждущий мультивибратор.Счетчик 4 имеет вход С - (тактовый,счетный, первый) и вход М - (управляющий, второй) или же может бьггь получеииз обычного счетчика, счетным входом 20соединенного с выходом двухвходовогоэлемента И, один вгщ которого будетсчитаться тактовым, а другой входуправляющим,Блок 2 опорных напряжений в простейшем случае состоит из набора делителей напряжения, выполненных на резисторах или каскадах сдвига постоянного уровня напряжения, подключенныхмежду выходом ЦАП 5 и общей шиной зо(землей) или же представляет собой управляемый источник (питания) опорныхнапряжений, один полюс которого такжесоединен с общей шиной.БПОк установки начальнОго сОстОЯВКЯ 358 в простейшем варианте представляетсобой кнопку (или, например, переключатель, с выхода которой при ее включении снимается сигнал, устанавливающийсчетчик 4 и эапоминакиций элемент 7в начальное состояние.Рассмотрим работу первого варианта(фиг, 1) порогового устройства,Предположим, что входной сигнал(см. фиг. 4 ст ) имеет постоянный уровень 45напряжения О р, относительно которого появляются сигналы С 1, С 2,СащцтитУДой "ЕИ "ВОВХСначала рассмотрим первый режимфункттионирования устройства - подготовка к работе (настройка). В этот моментсигналы С 1, С 2,Си долмапа отсутствовать.При включении питания или по команде на выходе блока 8 установки начального состояния появляется сигнал (вырабатывается в самом блоке 8 автономно или под действием внешних сигналовна его входноЖ шине 1) и устанавлива 56 6ет счетчик 4 и запоминающий элемент 7(если последний необходимо устанавливать)в начальное состояние.На выходе дополнительного компаратора 6 отсутствует сигнал, вызывающийвключение запоминающего элемента 7,так как на его втором входе опорно на-.пряжение не достигло. величины Оо, равной постоянному уровню входнюго напряжения О,оснизу (первый вариант - состороны минимального напряжения, например, равного нулю вольт) или сверху(второй вариант - со стороны макси-мального напряжен.и, например, равногонапряжению источника питания блока 2опорных напряжений) .Поэтому на выходе запоминающегоэлемента 7 имеется потенциал, разрешающий работу счетчика 4,Счетчик 4 считает поступающие на,его вход импульсы от генератора 3 и навыходе ЦАП 5 появляется ступенчатоизменяющееся напряжение (если оно несглажено фцтьтром, который может входить в состав ЦАП 5) и в тот момент,когда оно достигнет величины ОО, изменит свое состояние (включится) дополнительный компаратор 6, который включит запоминающий элемент 7 и на выходе последнего появится потенциал, запрещающий работу счетчика 4,э 6 8Кроме того прн необходимости выход дополнительного компаратора можно использовать для определения полярности входного сигнала относительно постоянного уровняхоРассмотуетм работу второго варианта (фг, 2) порогового устройстваВ этом варианте в режиме настройки на входе порогового устроиства (посредством источника сигнала) фиксируется вмптпггуда одного нз входных сигналов (на фнг. 4 - сигнал С 1).После установки начального состояния изменяется напряжепте на выходе ЦАП 5 и по достижении величины Оо (на диаграмме фтг, 4 с- Оо) компаратор канала 1-1 изменит свое состояние, в результате этого включится запоминающий элемент 7 И таким образом напряжение Оо будет зафиксировано на . выходе ЦАП 5, а нв выходе блока 2 опорных напряжений установятся рабочие значения опорных напряжений.После настройки в режиме два с исто пцтка сигнала относительного уровня Ц будут появляться сигналы С 1, С 2,С и при превышении входным сигналом величины порога соответствующего компаратора, на выходе последенго появляется сигнал. 7 ,9422 ГВторой режим функттионирования поро;гового устройства - работа.В этот югтервал времени на входеустройства появляются сигналы С 1,С 2, . С (см. фиг. 4),5При превышетпц входным сигнщтомвеличины порога соответствующего компвратора каналов (1-1, 1-2 нли 1-М) нввыходе последнего появляется сигнал.(В этом режиме работы необходимо оснять стробируююий сигнал, если онприменялся в режиме настройки). Многократное изменение в процессе работысостояния дополнительного компаратора6 не изменит состояния запоминающего т 5элемента 7 (наоборот, будет толькоподтверждать его включенное состояние).Выбор опорных напряжений 0,1 0.,осуществляется из знания предполагаеой или заранее известной ам- щплитуды входных сигналов соответственно С 1, С 2, С .Обычно ЫЗ, = д О - ,: дОи(д О Овх - 01, где 1 - порядковыйномер сигнала) и выбирается с учетомпредполагаемого изм енения амплитудывходных сигналов.При смене источника сигнала на входепорогового устройства может измениться постоянный уровень входного напряже- З 0ния и стать равным фо (см. фиг. 4 д )амплитуды же входнъпс снгтталов относительно этого уровня остались прежними,т.е. Мьх 1 .ехо) =(1-й режим) наттряжение на выходеЦАП 5 дотожнО достигнуть величттнь 304 40(фиг, 4 б), равной измененному постояному уровню входного напряжения ОХОи только в этом случае включится дополнительный компарвтор 6 и нв выходеЦАП 5 звфиксИруется уровень Оол, необходимый для Работы со сменным (измененным) источником сигнала, а величина напряжения 60, дО, ЬО,останется неизменной.Во втором режиме работы так же,квк и в случае с уровнем Оррпри пре 50вьтшении входным сигналом величиныпорога соответствующего компаратора,на выходе последнего появляется сигнал.Таким образом, при любом изменениипостоянного уровня напряжения входногосигнала ОО можно подстроить пороговое устройство, так, что оно будет работать без сбоев. Многократное изменение в процессе работы состояния компаратора канала 1-1 не изменит состояния запоминающего элемента 7 (наоборот будет только подтверждать его вклточенное состояние).При смене источника сигнала процессы в устройстве происходят подобно процессам в первом варианте устройства и иллюстрируются диаграммой на фнг, 4 д .По сравнению с первым вариантом устройства в рассмотренном варианте роль дополнительного компарвтора 6 выполняет компаратор канала 1-1 одного из канадов (на схеме - первого канала).Рассмотрим работу третьего варианта (фнг, 3) портового устройства.В этом варианте в режиме настройки на входе порогового устройства (посредством источника сигнала) фиксируетсямаксимал ная мплитуда сигналаВХВОХ (при этом известно, что амплитуды сиг вдов на входе порогового устройства в режиме работы всегда будут меньше максимальной амплитуды) .После установки начального состоятптя изменяется нащмжение нв выходе ЦАП 5,но не достигло величины ОО (на диаграм9 042 ме иг. 40 - Оо, соответствующее ам плитуде входного сигнала 0, Ол. П(м этому на выходе дополнительного комцаратора 6 имеется потенциал, разрешаю щий работу счетчика 4.5В момент равенства сигналов на входах дополнительного компаратора 6, последний изменит свое состояние и поэ-, тому на входе счетчика 4 появится запрещающий готенциал и, следовательно, 10 на выходе 11 ЛП 5 будет зафиксировано напряжение ОО, а на выходе блока 2 опорных напряжений установятся рабочие значения опорных напряжений.В момент окончания настройки в ис точнике сигнала выключается максимальная амплитуда сигнала (необходима была только для настройки), а зачтем в режиме работы на входе порогового устройства появляются сигналы относительно постоянного уровня напряжения 0 рр с ампгпггудой меньшей, чем настроечное напряжение Ор,к.Так как на сигнальном входедополнительного компаратора 6 в процессе ра боты амплитуда сигналов будет всегда меньше базового напряжения ОО на входе ЦАП 5, то дополнительный комп. оатор 6 в процессе работы не изменит своего зафиксированного- в процессе на:стройки состояния.В остальном работа порогового устройства не будет отличаться от работы первого варианта порогового устройства и иллюстрируется диаграммой на фиг.4 б,д.По сравнению с первым вариантомЗ 5 устройства в рассмотренном варианте роль запоминающего устройства выполняет дополнительный компаратор 6.формула изобретения1, Пороговое устройство, содеркащее блок опорных напряжений и комнараторы,45 первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого из них подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной, о т л и ч а ющ е е с я тем, чго, с целью повышения надежности работы, в него введены генератор тактовых импульсов, счетчик, нифро-аналоговый преобразователь, дополнительный компаратор, запоминающий элемент, блок установки начальногосостояния, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым 2 Д , 10входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу запоминающего элемента, первым входом соединенного с выходом дополнительного компаратораэ а вторым входом - к блоку установки начщвного состояния и третьим входом счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом блока Опорных напряжений и с первым входом дополнительного компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной.2. Устройство, содержащее блок опорных напряжений и компараторы, первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого из них, кроме одного, например первого, подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежносги работы, в него введены генератор тактовых импульсов, счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, запаминающий элемент, блок установки начального состояния, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу запоминающего элемента, первым входом соединенного с выходом первого компаратора, второй вход которого соединен с входом блока опор,ных напряжений и выходом цифро-аналогового преобразователя, вход которого соединен со счетчиком, третий вход которого соединен со вторым входом запомЗ- нающего элемента и выходом блока установки начального состояния.3, Устройство, содержащее блок опорных напряжений и комараторы, первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого.из них подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной, о т л и ч а ю - Ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены генератор тактовых импульссв, счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, д(- полнительный компаратор, блок установки начальных состояний, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом счетчика, вторым входом подключенного к выходу дополнительного компаратора, третьим входом - с блоком установки начального состояния, а выходом через цифро1. Данилов Г. С. н др. Однополоснаяпередача цифровых )игналов. М. фГвязь),1974, с, 97, рнс, 4, 11 (аналог). 2. Авторское свидетельство СССРМ 597085, кл, Н 03 К 5/20 1976(прототип). 11 942250аналоговый преобразователь соединенного с бпоком опорных напряжений и спервым входом дополнитопьного компаратора, второй вход которого соединенс входной шиной,Источники информапии,принятые во внимание при экспертизе9422 Ы Тираж 959 Подписью ПИ Государственного комитета по депам иэобретениЯ ы открыти 35, Москва, Ж 35, Раушскаа на. Уаао Ют фг Редактор Е. КинввЗакаэ 4863/51 Составитель Н. Маркин еред М,Тепе р орректор В. Сиииикая е СССР