Устройство для определения временного положения максимума и измерения амплитуды треугольных видеоимпульсов

СОааЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 91 9/ 1)Ю 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П 01 Т СССР ВВОВзце фВПЮ-щОО-,БИБЛИО.р;(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРМЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ МАКСИМУМА И ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ТРЕУГОЛЬНЫХ ВИДЕОИИПУЛЬСОВ(57) Изобретение оной технике и може тносится к импульст быть использоваК АВТОРСКОМУ С но в измерительных устройствах. Цельизобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения временного положения максимума не только симметричных, но и несимметричных треугольных видеоимпульсов и обеспечение измерения их амплитуды.Для достижения цели в устройство, содержащее делитель 12 напряжения, компараторы 8,9, элементы 10,11 диФФеренцирования, элементы НЕ 25, 26, элементы ИЛИ 6,13,53, триггеры 5, 21-23, сумматоры 30, 33, блок 28 умножения, элементы 7,39 задержки, группы элементов И 51,52, введены генератор 35 линейно изменяющегося188198 напряжения, ключи 1 3-1 6, 44, и и ков ыедетекторы 170, триггер 24, инверторы 7,31,3,40,41, блоки 29,36,37 умножения, блоки 45,46 деления,согласующие усилитепи 47,48, аналого-цифровые преобразователи 49,50,Работа устройства основана на линейной аппроксимации Фронта и спада видеоимпульса по двум точкам, полученным при пересечении опорных напряжений, сформированных на входе и выходе делителя 12. Моменты пересечениявыделяются компараторами 8,9 и злеГ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных устройствах,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за25счет определения временного положения максимума не только симметричных, но и несимметричных треугольныхвидеоимпульсов и обеспечения измерения их амплитуды,На чертеже приведена структурнаясхема устройства.Устройство содержит шину 1 "Старт,шину 2 "Стоп", входную шину 3, первую шину 4 опорного напряжения, первый триггер 5, первый элемент ИЛИ 6, 35первый элемент 7 задержки, первый ивторой компараторы 8 и 9, первый ивторой элементы 10, 11 дифференцирования, делитель 12 напряжения, пер-,:вый, второй, третий четвертый ключи 13-16, первый впорой, третий,четвертый пиковые детекторы 17-20второй, третий, четвертый, пятыйтриггеры 21-24, первый и второйэлементы НЕ 25 и 26 первый инвертор 4527, первый и второй блоки 28, 29умножения, первый сумматор 30, второй инвертор 3 1, третий инвертор 32второй и третий сумматоры 33 и 34,генератор 35 линейно изменяющегося 50напряжения, третий и четвертый блоки36 и 37 умножения, четвертый сумматор 38, второй элемент 39 задержкичетвертый и пятый инверторы 40 и41, пятый сумматор 42, второй элемент 55ИЛИ 43, пятый ключ 44, первый и второй блоки 45 и 46 деления, первый ивторой согласующие усилители 47 и 48,первый и второй аналого. цифровые прементами 10,11 дифференцирования. Линейная шкала времени формируется генерато, ром 35. Триггеры 2 1-24, ключи 13-16 и пиковые детекторы 17-20 обеспечиЬ вают фиксацию напряжений, соответствующих , моментам пересечения напряжением входного импульса опорных уровней. Остальные блоки обеспечивают вычисление абсциссы и ординаты точки пересечения двух аппроксимируемых прямых, то есть временного положения максимума треугольного видео- импульса и его амплитуды. 1 ил. образователи 49 и 50, первую и вторую группы 51, 52 элементов И, третий элемент ИЛИ 53, первую и вторуювыходные шины 54, 55, вторую шину56 опорного напряжения,Шина 1 соединена с. запускающимвходом генератора 35, шина 2 соединена с первым входом первого элементаИЛИ 6 и с останавливающим входом генератора 35, выход которого соединенс сигнальными входами ключей 13 -16 .Входная шина 3 соединена с первымивходами первого и второго компарато тров 8 и 9, шина 4 соединена с вторымвходом второго компаратора 9, с первым входом первого блока 28 умножения и с входом делителя 12, выход которого соединен с первым входом второго блока 29 умножения и с вторым входом первого компаратора 8. Выходы первого и второго компараторов 8 и 9соединены с входами соответственнопервого и второго элементов 10 и 11дифференцирования. Выход второго элемента 11 дифференцирования соединенс единичным входом третьего триггера22 и через второй элемент НЕ 26 - сединичным входом четвертого триггера23. Выход первого элемента 10 дифференцирования соединен с единичнымвходом второго триггера 21, а черезпервый элемент НЕ 25 - с единичнымвходом триггера 24 и входами второго элемента 39 задержки,Инверсные выходы триггеров 21-24соединены с управляющими входамиключей 13-16 соответственно, выходыкоторых соединены с сигнальными входами пиковых детекторов 17-20 соответственно, управляющие входы кото25 гд"ном- 1/Ю - одинаков для всехблоков умножения.Блоки 15, чб деления - в виде любой из схем деления, реализующихоперацию 16881 с 1 В 6и выход которого соединен с вторымрых объединены и соединень 1 с выходомэлемента ИЛИ 6. Выход первого пико-. входом .,с ме аэ 1 мента ИЛИ вь 1 ход которо 3го соединен с входом первого элеменвого детектора 17 соединен с первым6 множения та 7 задержки и с нулевым входомвходом третьего блока 3 уоженюпервого триггера 5. ыход э5. В элементаи че ез первый инвертор 27 - с первымр0. Выхо задержки соединен с нулевыми входамивходом первого сумматора 3 . ыходы 30 33второго пикового дового етектора соедир 18 с еди- триггеров 21-2 . Сумматоры31 г 38 М могут быть реализованыпе вым входом четвертого бло , , могутв виде двухвходового суммирующегока 7 умножения и через второй ин в виде двка 37 уусилителя, реализующего операциювертор 31 - с первым входом второгоЯсумматора 33. Выход третьего пиково 11 = - 1 с 5 цго детектора 19 соединен с вторымиЫ -с=входами второго сумматора 33 и четвертого блока 3 умножения. ыход 1 г- ФФи иечетвертого пикового детектора 20 соевх ами пе вого сумдинен с вторыми входами пер оБлоки 28, 29, 36, 37 умножениямато а 30 и четвертого блока 37 уи.- олокичма ор 3о с ммато а 3 0 могут быть реализованы в виде устроинсгясения, Выход первого сумматора 3 оства перемножения на квадрато авадраторахчерез третий инвертор 32 соединен с 2031 и реализующих операциюпервым входом третьего сумматора 31 ис вторым входом первого блока 28 умножения. Выход второго сумматора 33 вх,вых 2 вхлсоединен с вторыми входами третьегосумматора 3 гг и второго блока 29 умножения. Выходы блока 28 и 29 умножения соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого сумматора 38, выход которого соединенс входом делимого первого блока 5Цс/11деления. Выход третьего сумматора 311 1 11 вхс охвых 5через четвертый инв р орт сл 0 сое иненд,с первым входом второго элемента ИЛИ где 1 с = 1,- оди- В - наков для всехблоков деления13 второй вход которого соединен сУчИнверторы 27, 31, 332 10 ч 1выходо м пятого ключа сгч,. сигнальныиой ши- З в виде инвертируащего усилителя. Кровход которого соединен с второй шиме того, входные цепи тригг еров 511-"1 И 51 52версным выходом первого триггера 5. 21 Выход второго элемента ИЧИ 13 соеди- схемы диодной развязки, аб 15 Мб импульсы отрицательнои полярностнен с входом делителя локовделения. В ходы ы блоков 36 и 37 умноже- и Фильтры низкой частоты конденсаторы), что обеспечивает их работуния второй напрямую, а первый - через пятый инвертор гл 1, соединены сУв импульсном режиме.входами пятого сумматора 2, выходС щность работы устройства заключакоторого. соединен с входом делимого ущвторого блока деления.гб еления. Выходы бло- ется в том, что осуществляется линейия онта и спада ви 15 1 гб ления через согласующие ная аппроксимация Фронта и спада вусилители гг 7 и 18 соединены с анало- деоимпульса по двум точка Фрспа а пол чаемым в моменты пересе"го-цго- иФровыми преобразователями 119 спада, уия после ними двух Фиксированныхи 50, выходы которых соединены пораз- чения последрядно с первыми входа ми. групп элемен- порогов измерения, полученные прямыекст аполи ются до взаимного перев И 51 52 вторые входы которыхэкстрапол русечения, абсцисса точки пересечеобъединены и соединены с выходом вто"рого элемента 39 3 д Ржза е ки. Выходы ния показывает временное положениевидеоимпульса, а ордината точки пегруппы 52 элементов И соединены ло- видеоимпульсаитуды,разрядно с .выход " " 55. Вной шиной 55. Выходы ресечения дает значение амплНайдем соотношения, позволяющиегруппы 51 элементов И соединены ю- аидем. определить а сциссу и о др инату точразрядно с выходной шиной 5 М и свходами третьего элемента ИЛИ 53рки пе есечения двух прямых,1688 мыат первый ключ 13, что приводитк фиксации на выходе первого пикового детектора 17 напряжения 1 сС, где, - момент пересечения фронтом видеоимпульса первого порога измерения.При достижении напряжением Фронтавидеоимпульса напряжения второго порога измерения Б на выходе второгокомпаратора 9 появляется единичныйположительный скачок напряжения, изкоторого второй элемент 11 дифференцирования Формирует импульс положительной полярности, который переводит.третий триггер 22 в единичноесостояние. Импульс отрицательнойполярности с выхода элемента НЕ 2 баннулируется входными цепями четвер,того триггера 23, Нулевой уровеньс инверсного выхода третьего триггера 22 размыкает второй ключ 14., чтоприводит к Фиксации на выходе второго пикового детектора 18 напряжения1 сс где с - момент пересеченияУФронтом видеоимпульса второго порогаизмерения,При пересечении напряжением спадавидеоимпульса напряжения второго порога измерения 11 на выходе второго.компаратора 9 появляется единичныйотрицательный скачок напряжения, изкоторого второй элемент 11 дифферен"цирования Формирует импульс отрицательной полярности, который гаситсявходными цепями третьего триггера22, Импульс .положительной полярностис выхода второго элемента НЕ 26 пе-.реводит четвертый триггер 23 в еди"ничное состояние, Нулевой уровень синверсного выхода четвертого триггера 23 разюкает третий ключ 15, чтоприводит к фиксации на выходе третье"го пикового детектора 19 напряжения1 се, где е - момент пересеченияспадом видеоимпульса второго .порогаизмерения.При пересечении напряжением спа-да видеоимпульса напряжения 0 перво"го порога измерения на выходе перво"го компаратора 8 появляется единицный отрицательный перепад напряжения,из которого первый элемент 10 диффе"ренцирования Формирует импульс отри"цательной полярности, который гасится входными цепями второго триггера21. Импульс положительной полярностис выхода первого элемента НЕ 26 переводит пятый и первый триггеры 2 Ми 5 в единичное состояние и поступаЖ 198 10ет на вход второго элемента 39 задержки. Нулевой уровень с инверсноговыхода пятого триггера 21 Размыкаетчетвертый ключ 16, что приводит к 5Фиксации на выходе четвертого пикового детектора 20 напряжения 1 с 4, где- момент пересечения спадом видеоимпульса первого порога измерения.Нулевой уровень с инверсного выходапервого триггера 5 размыкает пятыйключ М, что обеспечивает поступление ненулевого напряжения на входыделителя блоков Ж и 16 деления только с выхода третьего сумматора 31.Дальнейшую работу устройства рассмотрим на момент окончания переходных процессов в его элементах.20 Четвертый блок 37 умножения формирует на своем выходе напряжение, пропорциональное произведению напряжений с выходов второго и четвертогопиковых детекторов с 8 и 20: 25,=К 1 сс свьивт у а 4 Третий блок 36 умножения Формирует на своем выходе напряжение, про порциональное произведению напряжений с выходов первого и третьего пи" ковых детекторов 17 и 19 Явкоторое.инввртируется пятым инвертором М и подается совместно с напряжением 0 на входы пятого суммато"вы мра 12, на выходе которого формирует" 40 ся напряжение, пропорциональное суммевходных напряжений с с.с а" ь 11)йвык.42=г а ь 45 которое подается на вход делимоговторого блока чб деления.Первый сумматор 30 Формирует насвоем выходе напряжение, пропорцйональное сумме напряжений с выхода 50 четвертого пикового детектора 20и инвертированного напряжения с вы,хода первого пикового детектора 17: 55 которое инвертируется третьим инвертором 32 и подается на второй вход первого блока 28 умножения и на первый вход третьего сумматора 3, навтором входе которого действует наг; -ряжение с выхода второго сумматора 33"алых,я 1 с 1 с 1(еЭ ей) учто приводит к формированию на выходетретьего сумматора 34 напряжения2Ивы = -1 с 1 с (е 4 -е -е +ег) 10которое инвертируется пятым инвертором 40 и через второй элемент ИЛИ 43 подается на вход делителя блоков 45 и 46 деления.15Блок 46 деления формирует на свсем выходе напряжение, пропорциональное частному от воздействующих на его входах напряжений1 с 1 с,1 с 1 с(ее -е, е)Я 20Вых.46 1 с 1 с (е - е - е + е,)Илис учетом, что 1 сз:= 1 % 11 1 с (е е-ее з) 25 вьхФ 6 1 с (е -е -е +е ) Блок 28 умножения формирует на своем выходе напряжение 30а блок 29 умножения"Ьв.= 1 с 1 с 1 сЛеЗ "ед35 что приводит к формированию на выходе четвертого сумматора 38 напряжения2вьо.за 1 с1 сг 1.112 (е 4- и (с -с )3 2 )которое подается на вход делимогопервого блока 45 деления.Блок 45 деления Формирует насвоем выходе напряжениегг1 сз 1 с 1 с, д(е -е)-11(е-е)"ф 1 с 1 с (е 4 е3)1 411 а(е 4 -е) - 11(е 1 -е-)Усилители 47 и 48 предназначены для согласования выходного динамичес кого диапазона блоков 45 и 46 деления с входным динамическим диапазоном аналого-цифровых преобразователей 49 и 50. При совпадении динамических диапазонов для рассматриваемого случая коэффициент усиления согласующего усилителя 48 равен 1 с 1/1 с, а согласующего усилителя 47 - единице, что позволяет получить на выходе аналого-циФрового преобразователя 50 код временного положения видеоимпуль-е ( еурф е -е -е +е4 1 9 2а на выходе аналого-цифрового преобразователя 49 - код амплитуды для треугольных и пилообразных видеоимпульсовИмпульс с выхода второго элемента 33 задержки, задержанный на максимальное время переходных процессов в элементах устройства, определяемое как суммарное время срабатывания сумматора 30, инвертора 32, блока 28 умножения, сумматора 38, блока 45 деления, согласующего усилителя 48, аналого-циФрового преобразователя 51, считывает коды временного положения и амплитуды видеоимпульса с разрядных выходов аналого-цифровых преобразователей 49 и 50 и через группы элементов И 51 52 выдает их на выходные шины 54, 55. Импульсы с выхо-дов группы элемента И 51 объединяют-: ся третьим элементом ИЛИ 53, и полученный импульс через первый элемент ИЛИ 6 обнуляет первый триггер 5 и пиковые детекторы 17-2 0, а также подается на вход первого элемента 7 задержки. Импульс с выхода первого эле- мента 7 задержки, задержанный на время обнуления пиковых детекторов 17- 20, обнуляет триггеры 21-24.Устройство готово к измерению временного положения и амплитуды очередного видеоимпульса,По завершении измерений на шину 2 устройства подается импульс, который останавливает генератор 35, через первый элемент ИЛИ 6 обнуляет первый триггер 5 и пиковые детекторы 17-20, а также через пиковый элемент задержки 7 - триггеры 21-24.УстройствО в исходном состоянииТаким образом, устройство позволяет определить положение максимума13 16 М 18и значение амплитуды для несимметриц- соедине а снема с первым сходомгс ",элемента ИПИ и с останавлияяге,мных треугольных видеоимпульсов.входом генератора линейно иэмоняю б етенияформула изо рещегося напряжения, выход которогосоединен с сигнальными входами с ос ро по цетвертый клюцей, причем шиУстройство для определения времен- вого пона опо ного напряжения соединена сного положения максимума и измере- на опорвыи вхо ом первого блока умножения амплитуды треугольных видеоимпуль- псрвыи х дния выход делителя напряжения соедисов содержащее делитель напряжения, о ия,м вто ого блокапервыи и второи ком параторы первыйФкен с первым входо Рмножения выходы первого и второгои второй элементы дифференцирования, ум опервый и второй элементы НЕ, с перво- элеиенто д ФФ рв и е енцирования соединены с единичными входами соответственго по третий элементы ИЛИ, с первогоно вто ого и третьего триггеров, выпо четвертый триггеры, первыи и вто- Рхо ы второго и первого элементоврой сумматоры, первый блок умножения, дсое инены с единицными входами соотпервый и второй элементы задержки, с дветственно четвертого и пятого тригпервую и вторую группы элементов И, вНЕ еге ов выход первого элемента соеприцем первая шина опорного напряже- Рдинен с единичным входом первогония соединена с входом делителя нап От иггера, инверсные выходы с второгоряжения входная шина соединена с Р)по пятый триггеров соединены с уппе выми входами первого и второгоРавляющими входами соответственно скоипараторов, выходь 1 которых церез Равчпервого по четвертый клюцеи, выходысоответственно первый и второй элемен- ринены с вхо- - которых соединены с сигнальными вхоты диффе рен цирования соединены с вхо кчетве тыи детектодами с первого по четвертый дедами соответственно первого и второРов, управляющие входы которыхорых соего элементов НЕ, выход делителя нвпдинень с выходом первого элементаряжения соединен с вторым входом перента заИЛИ и с выходом первого элементаваго компаратора, выход первого эленен сдержки, выход которого соединемента НЕ соединен с входом второготыйнулевыми входами с второго по пят йэлемента задержки, выход которого соеИ триггеров, при этом выход первогодинен с первыми входами элементовлерпикового детектора соединен с лпервой группы выходы которых соедиЭч жвым входом третьего пока уб. умножениянены поразряд но с пе вой выходнои шиРи через первый инвертор - с первымнои и с вход рчами т етьего элементапервого сумматора, выход втоИЛИ, первые входы второ" руой г ппы эле-входомсобой вы- рого пикового детектоетектора соединен сментов И объединены между со ой, выпервым входом четверчетвертого блока умноход первого элемента ИЛИ соединенжения и через второй инвертор - сс нулевым входом первого триггера,первым входом второго сумматора, выход третьего пикового детектора соединен с вторыми входами второго сумнк иональных возможностеи эа счцет обеспечения возможматора и третьего блока умножения,ности определ ения в еменного положеРвыход четвертого пикового детекторания максимума не только симметричных,соединен с вторыми входами четвертоно и несимметр ицных треугольных видеого блока умножения и первого суммаимпульсов и Ри изме ения их амплитуды, го локатора, выход которого через третиив него введ ены генератор линейноинвертор соединен с первым входомиэменяющег рося нап яжения, с первоготретьего сумматора и с вторым вхоло пятыи ключи, пиков ди овые етекторы сом пе вого блока умножения, выходпервого по четвертый,тый пятый триггер, дом первого овторого сумматора соединен с вторымио по пятый инверторы, блокис первогочвходами второго блока умножения иумноже иян с вто ого по цетвертыи, сРчт етьего сумматора выходы первоготретьего по пятый сумматоры, первыи тре ьи второго блоков умножения соединеой блоки деления, первый и втои второйи ны соответственно с первым и вторымРойй согласующие усилители, первыи и ныб - входами четвертого сумматора, выходвторой ай аналого-циФровые прес разовакоторого соединен с входом делимогошина "Старт" соединена с запус- котороготели, ши апервого блока деления, выход третьим вхо ом генератора линейно ич"Стоп" его сумматора через цет ве рты и ин вериэменяащегося напряжения, шина топЗаказ 3707 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113:)35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 й Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 191 тор соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого ключа,сигнальный вход которого соединенс второй шиной опорного напряжения,а управляющий вход ." с инверснымвыходом первого триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с входаии делителя первого и второго блоков деления, выход третьего блокаумножения через пятый инвертор сое.динен с первым входом пятого сумматора, второй вход которого соединенс выходом четвертого блока умножения, а выход соединен с входом делимого второго блока деления, выходы первого и второго блоков деления через соответственно первый и второйсогласующие усилители соединены свходами соответственно первого ивторого аналого-циФровых преобразователей, выходы которых соединены поразрядно с вторыми входами элементовИ соответственно первой и второй 1 О,групп, первые входы элементов И второй группы соединены с выходом второго элемента задержки, а выходы поразрядно соединены с второй выходной шиной, при этом выход третьего элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ,