Устройство для измерения параметров импульсных сигналов

(51) 4 С 01 К 29/02 8 А ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Лебедева тво СС О, 198 о СССР 00, 19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к электронно"измерительной технике и можетбыть использовано при разработке устройств контроля параметров импульсныхпомех. Целью изобретения является повьппение достоверности измерения параметров импульсов путем обеспечениявозможности измерения параметров им-. пульса с прорезаниями. Введение блока 7 выделения начала импульса, блока10 сравнения, блока 13 выборки и хранения, ключа 14, блока 16 выделенияконца импульса, третьего триггера 17,третьего элемента 20 задержки и связей между ними, обеспечивающих нормальное их функционирование, привелок повьппению достоверности измерениядлительности импульсов в условияхсильных прорезаний за счет анализадлительности прорезаний. Кроме того,,устройство содержит пиковый детектор 1, формирователь 2 импульсов,элемент 3 задержки, дифференцирующийблок 4, элемент 5 задержки, элементИЛИ 6, первый 8 и второй 9 триггеры,ключ 11, ключ 12, блок 15 отсчета амплитуд, блок 18 управления, ключ 19,генератор 21 импульсов, блок 22 индикации длительности. 11 ил.3 1499278Изобретение относится к электронно-измерительной технике и может быть использовано при разработке устройств контроля параметров импульсных помех,Цель изобретения - повышение достоверности измерения параметров импульса путем обеспечения возможности измерения параметров импульса с прорезаниями. 1 ОНа фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - 10 - функциональные схемы соответственно пикового детектора, формирователя импульсов, дифференцирующего блока, блока начала 5 импульса, блока сравнения, блока выборки и хранения, блока отсчета амплитуд, блока конца импульса и блока управления; на фиг.11 - диаграммы работы устройства. 20Устройство содержит (фиг.1) пиковый детектор 1, формирователь 2 импульсов, элемент 3 задержки, дифференцирующий блок 4, элемент 5 задержки, элемент ИЛИ 6, блок 7 начала им пульсов, первый триггер 8, второй триггер 9, блок 10 сравнения, ключ 11, ключ 12, блок 13 выборки и хранения, ключ 14, блок 15 отсчета амплитуд, блок 16 конца импульса, третий 30 триггер 17, блок 18 управления, ключ 19, элемент 20 задержки, генератор 21 импульсов, блок 22 индикации длительности, регистр 23 памяти, счетчик 24 импульсов, причем вход устройства 35 соединен с входом элемента 3 задержки, с первым входом формирователя 2 импульсов, с первым входом блока 16 конца импульсов, с первым входом пикового детектора 1, первый выход ко торого соединен с входом дифференцирьцацего блока 4, с первым входом блока 10 сравнения, с первым входом блока 15 отсчета амплитуд, выход которого соединен с вторым входом блока 10 45 сравнения, выход которого соединен с первым входом ключа 14, выход которого соединен с вторым входом блока 15 отсчета амплитуд и с первым входом блока 13 выборки и хранения, выход . которого соединен с вторым входом формирователя 2 импульсов, с первым входом блока 7 начала импульсов, с вторым входом блока 16 конца импульса, выход которого соединен с входом 55 элемента 20 задержки, выход которого соединен с первым входом регистра 23 памяти и с первым входом триггера 17, выход которого соединен с входами ус 4тановки в ноль счетчика 24 импульсов и с первым входом ключа 19, выход которого соединен со счетным входом счетчика 24 импульсов, информационные выходы которого соединены с вторыми входами регистра 23 памяти, информационные выходы которого соединены с первыми входами блока 22 индикации длительности, второй вход которого соединен с, первым выходом блока 18 управления, с третьим входом блока 15 отсчета амплитуд и с первым входом элемента ИЛ 11 6, выход которого соединен с вторым входом пикового детектора 1, генератор 2 импульсов соединен с входом блока 18 управления, второй выход которого соединен с четвертым входом блока 15 отсчета амплитуд, а третий выход соединен с вторым входом первого ключа 19, выход элемента 3 задержки соединен с вторым входом блока 7 начала импульса, выход кото- . рого соединен с вторым входом триггера 17; первый выход формирователя 2 импульсов соединен с первым входом второго триггера 9 и с первым входом первого триггера 8, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя 2 импульсов, а первый выход соединен с первым входом ключа 11, выход которого соединен с вторым входом ключа 14,а второй вход - с выходом второго триггера 9, выход дифференцирующего блока 4 соединен с входом первого элемента 5 задержки, выход которого соединен с вторым входом второго триггера 9 и с первым входом второго триггера 9 и с первым входом ключа 12, второй вход которого соединен с вторым выходом первого триггера 8, а выход - со вторым входом элемента ИЛИ 6, второй выход пикового детектора 1 соединен со вторым входом блока 13 выборки и храненияПиковый детектор 1 (фиг.2) содер- жит однополупериодный выпрямитель на операционном усилителе 25 и диодах 26, 27 и схему выборки и хранения на операционном усилителе 28, конденсаторе 29, резисторах 30 и 31 и диоде 27. Ключ 32 служит для сброса пикового детектора 1, уровень отсчета длительности и амплитуды создается на выходе пикового детектора резисторами 33-35, причем первый вход пикового детектора 1 соединен с прямым входом операционного усилителя 25, 5 149 выход которого соединен с анодом диода 26, катод которого соединен с первым выходом резистора 30 и анодом диода 27, катод которого соединен с первой обкладкой конденсатора 29, инверсным входом ОУ 25, первым выводом ключа 32 и первым выводом резистора 31, второй вывод которого соединен с прямым входом ОУ 28, выходОУ 28 соединен со своим инверсным входом, вторнм выводом резистора 30 и первыми изводами резисторов 33 и 34, вторые выводы конденсатора 29, ключа 32 и первый вывод резистора 35 соединены с землей, второй вход пикового детектора 1 соединен с входом управления ключа 32, второй вывод резистора 33 является первым выходом пикового детектора 1, второй вывод резистора 34 соединен с вторым выводом резистора 35 и является вторым выходом пикового детектора 1.Блок 2 формирователя импульсов (фиг.З) содержит компаратор 36 усилитель 37, конденсатор 38, резистор 39, сдвоенный компаратор 40, первый вход формирователя 2 импульсов является прямым входом компаратора 36, выход которого через конденсатор 38 свединен с первым выводом резистора 39 и инверсным входом ОУ 37, выход которо.го соединен с вторым выводом резисто-. ра 39, инверсным входом первого элемента и прямым входом второго элемента сдвоенного компаратора 40, на прямой вход первого элемента сдвоенного компаратора 40 подается отрицательное напряжение смещения (-Ю), а на инверсный вход второго элемен- - та - положительное напряжение смещения (+Ос ), выход первого элемента компаратора 40 является первым выходом формирователя 2 импульсов, выход второго элемента является вторым выходом формирователя 2 импульсов, инверсный вход компаратора 40 является вторым входом формирователя 2. дифференцирующий блок 4 (фиг.4) содержит операционный усилитель 41, конденсатор 42 резистор 43 и диод 44, причем вход дифференцирующего блока 4 соединен через конденсатор 42 с инверсным входом 41, катодом диода 44 и первым выводом резистора 43, второй вывод которого соединен с анодом диода 44 .и выходом ОУ 41, который является выходом дифференцирующего блока9278 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4, прямой вход ОУ 41 соединен скорпусом блока,Блок 7 начала импульса (фиг.5) содержит два операционных усилителя 45и 46, резисторы 47-49, конденсатор 50и диод 51, причем второй вход блока7 начала импульса через резистор 47соединен с инверсным входом ОУ 45,прямой вход которого соединен с корпусом блока, выход ОУ 45 через резистор 48 соединен со своим инверснымвходом, а через конденсатор 50 с инверсным входом ОУ 46, выход ОУ 46 через резистор 49 и диод 51 соединенсо своим инверсным входом, первыйвход блока 7 начала импульса соединенс прямым входом ОУ 46, выход ОУ 46является выходом блока 7.Блок 10 сравнения (фиг.6) содержиткомпаратор 52 и конденсатор 53, причем второй вход блока 1 О сравнениясоединен с прямым входом компаратора52, первый вход блока 10 сравнениясоединен с инверсным входом компаратора 52, выход компаратора 52 черезконденсатор 53 соединен с выходомблока 10.Блок 13 выборки и хранения (фиг.7)состоит из двух операционных усилителей 54 и 55, конденсатора 56 и ключа57, причем второй вход блока 13 выборки и хранения соединен с прямымвходом ОУ 54 выход которого соединенс входом ключа 57, выход которогосоединен с первым выводом конденсатора 56 и прямым входом ОУ 55, выходкоторого соединен с инверсным входами ОУ 54 и 55 и является выходом блока 13, первый вход блока 13 выборкии хранения соединен с управляющимвходом ключа 57, второй вывод конденсатора 56 соединен с корпусомблока.Блок 15 отсчета амплитуд (фиг.8)содержит схему выборки и хранения иаоперационных усилителях 58 и 59, конденсаторе 60 и ключах 61 и 62, имасштабирующий усилитель на ОУ 63,резисторах 64-67, диоде 68, индикация амплитуды проводится с помощьюизмерительного прибора 69, управление осуществляется ключом 70,причемпервый вход блока 15 отсчета амплитуд соединен с прямым входом ОУ 58,выход которого соединен с входом ключа 61, выход которого соединен с первым выводом конденсатора 60, входом ключа 62 и прямым входом йУ 59, выходкоторого соединен с инверсными входами ОУ 58 и 59, первым выводом резистора 64 и является выходом блока 15, второй вывод резистора 64 соединен с входом ключа 70 и первым выводом ре 5 зистора 65, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора 66, катодом диода 68 и инверсным входом ОУ 63, выход которого соединен с анодом диода 68, вторым выводом резистора 66, первым выводом резистора 67, второй вывод которого соединен спервым выводом измерительного прибора 67, второй вывод измерительного прибора выход ключа 62, второй вывод конденсатора 60, выход ключа 70 и прямой вход ОУ 63 соединены с корпусом блока, второй вход блока 13 отсчета амплитуд соединен с управляющим входом ключа 61, четвертый вход блока 5 соединен с управляющим входом ключа 62, третий вход - с управлякщим входом ключа 70Блок 16 конца импульса (Фиг,9) со держит компаратор 71 операционный усилитель 72, компаратор 73, диод 74, резисторы 75-79, конденсатор 80, причем второй вход блока 16 конца импульса соединен с инверсным входом . компаратора 71, выход которого через конденсатор 80 соединен с катодом диода 74 и первым выводом резистора 76, анод диода 74 соединен с прямым входом ОУ 72 и первым выводом резистора 77, выход операционного усиди 35 теля 72 соединен с инверсным входом компаратора 73 и первым выводом ре" зистора 78, втооой вывод резистора 78 соединен с инверсным входом операцион 40 ного усилителя 72 и первым выводом резистора 75, прямой вход компарато ра 73 через резистор 79 соединен с корпусом прибора, выход компаратора 73 является выходом блока 16 конца импульса, вторые выводы резисторов 75-77 соединены с корпусом блока, а вторым входом блока 16 является прямой вход компаратора 71.Блок 18 управления (Фиг.10) содержит одновибратор на элементе И 81, элементе НЕ 82, конденсаторе 83 и резисторе 84, триггер 85, элемент И 86, запуск блока управления осуществляется кнопкой 87, сброс-кнопкой 88, причем вход блока 18 управления соединен с первым входом элемента 86, выход которого является третьим выходом блока 18 вход 8 "Установка в "1" триггера 85 соединен с первым выводом кнопки 87, второй вывод которой соединен с корпусом блока вход К "Установка в "0" триггера 85 соединен с первым выводом кнопки 88, второй вывод которой соединен с корпусом блока; инверсный выход триггера 85 является первым выходом блока управления, прямой выход триггера 85 соединен с первым входом элемента 81 и вторым входом элемента 86, выход элемента И 81 через, конденсатор 83 соединен со входом элемента 82 и первым выводом резистора 84, второй вывод которого соединен с плюсом источника питания (+1 д), выход элемента 82 соединен с вторым входом элемента И 81 и является вторым выходом блока 18 управления.Устройство работает следующим образом,При поступлении импульсов на вход устройства на выходе пикового детектора 1 образуется постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде входных импульсов. Вследствие малой постоянной времени заряда и большой постоянной времени разряда выходное напряжение пикового детектора 1 увеличивается при приходе импульса, имеющего большую амплитуду, чем предыдущий, либо остается практически неизменным в противном случае. Нри изменении выходного напряжения пико" вого детектора 1 на выходе дифференцирующего блока 4 появляется короткий импульс. Формирователь 2 импульсов Формирует короткий импульс при пересечении порогового уровня Фронтом исследуемого сигнала на первом выходе и спадом на втором выходе.При приходе первого импульса пачки сигнал с первого выхода Формирователя 2 импульсов устанавливает первыйтриггер 8 и сбрасывает второй триггер9. Импульс с выхода дифференцирукщего блока 4 через элемент 5 задержки,длительность котороА равна минимальной длительности импульса, устанавливает второй триггер 9,Если длительность импульса быламеньше минимальной, то первый триггер8, сброшенный спадом пришедшего импульса, подает разрешающий сигнал наключ 12 и сигнал с дифференцирующегоВ случае поступления на шину измерения импульса, длительность которого больше или равна минимальной, а амплитуда больше записанной в блоке 15 отсчета амплитуд, новая амплитуда фиксируется в блоке 15 отсчета амплитудеУровень, относительно которого определяется длительность импульса, . 15 выделяется в пиковом детекторе 1 и переписывается в блок 13 выборки и хранения одновременно с фиксацией амплитуды в блоке 15 отсчета амплитуд, Сигнал с выхода элемента 5 задержки устанавливает второй триггер 9. Сигналы с выходов первого 8 и второго 9 триггеров проходят через ключ 11, который выдает разрешающий сигнал на ключ 14. Если амплитуда пришедшего импульса выше сигнала в блоке 15 отсчета амплитуд, то блок 10 сравнения через ключ 14 формйрует сигнал записи нового измеренного уровня отсчета, длительности и нового пикового значе" ния амплитуды. На первый вход блока 16 конца импульса поступает исследуемый сигнал, а на второй вход - уровень отсчета длительности - импульс с выхода блока 13 выборки и хранения. 35 При пересечении уровня отсчета спадом исследуемого сигнала через время,равное или большее минимальной длительности между импульсами с выхода блока 16 конца импульса формируется сиг нал конца импульса 29Если длительность времени между импульсами меньше минимальной, то формирования сигнала не происходит45Приходящие на вход устройства импульсы поступают на элемент 3 задержки, длительность которой рчвна максимальному фронту импульса. Сигнал 30 с выхода элемента 3 задержки поступа ет на вход блока 7 начала импульса, где сравнивается с сигналом выхода блока 13 выборки и хранения. При пересечении фронтом приходящего импульса уровня сигнала с блока 13 выборки 55 и хранения в блоке 7 начала импульса создается короткий импульс 31, устанавливающий третий триггер 7, который снимает сигнал уСтановки в нуль блока 4, задержанный на элементе 5задержки, проходит через ключ 12 иэлемент ИЛИ 6 и сбрасывает пиковыйдетектор 1. 1499278 1 Осчетчика 24 импульсов и выдает разрешение на прохождение тактовой частотыгенератора 21 импульсов черезключ 19.Сигнал окончания измерения длительности импульса, сформированньп вблоке 16 выделения конца импульса,через элемент 20 задержки сбрасывает третий триггер 17, на выходе которого формируется сигнал, запрещаятем самым заполнение счетчика 24 импульсов и записывает содержимое счет- чика,24 импульсов в регистр 23 памяти еСодержимое регистра 23 памяти индицируется в блоке 22 индикации длительности.Длительность времени четвертогоэлемента 20 задержки равна разностимежду длительностью максимальногофронта измеренного сигнала и минимальным временем между импульсами. Вблоке 18 управления вырабатываетсядлительность времени измерения, в течение которой дается разрешение наизмерение параметров приходящих сигналов.При запуске блока 18 управленияпо первому и второму выходу передаются сигналы разрешения измерения амплитуды исследуемых сигналов на пиковый детектор 1 и подготавливает кработе блок 15 отсчета амплитуд, атакже блок 22 индикации длительности импульса. При этом из блока 18 управления начинает поступать тактоваячастота на первый вход ключа 19.Припоявлении импульса с прорезаниями исследуемый сигнал приходит на первыйвход блока 16 выделения конца импуль"са, на второй вход этого блока 16приходит сигнал уровня, относительно которого происходит измерение длительности исследуемого сигнала. Припересечении спадом импульса уровняотсчета длительности включается линия задержки определения конца импульса.Если это прорезание, то при егоокончании выдается сигнал на сброс .линии задержки и остановку формирования конца импульса. Если это конецимпульса, то за время, равное максимальной длительности прорезания успеет сформироваться сигнал окончанияимпульса, который через элемент 20задержки поступает на третий триггер17, на котором вырабатываются времен"ные ворота заполнения счетчика 24длительности импульсов,Формула изобретенияУстройство для,измерения параметров импульсных сигналов, содержащее блок индикации длительности, регистр памяти, счетчик импульсов, первый ключ, блок управления, блок отсчета 10 амплитуд, второй и третий ключи, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ, первый элемент задержки, дифференцирующий блок, формирователь импульсов и пиковый детектор, первый вход ко торого соединен с первым входом формирователя импульсов и являетея входом устройства, первый выход формирователя импульсов соединен соответственно с 8- и К-входами первого и вто О рого триггеров, второй выход Формирователя импульсов соединен с К-входом первого триггера, прямой выход которого соединен с первым входом второго ключа, первый выход пикового детекто 25 ра соединен с первым входом блока отсчета амплитуд и с входом дифференцирующего блока, выход которого соединен с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, выход первого ключа соединен с первым входом счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с первыми информационными входами ре гистра памяти, выходы которого соединены с первыми входами блока индикации длительности, а выход генератора соединен с входом блока управления, первый и второй выходы которого сое" 4 О динены с вторым и третьим входами блока отсчета амплитуд соо 1 ветствен" ю,отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерения, введены второй и третий 45 элементы задержки, третий триггер, блок конца импульса, четвертый ключ блок выборки и хранения, блок сравнения и блок начала импульса, первыйвход которого соединен с выходом второго элемента задержки, вход которого соединен с первым входом пиковогодетектора, второй вход блока началаимпульса соединен с выходом блока вы-оборки и хранения, а также - с вторымвходом формирователя импульсов и спервым входом блока конца импульса,второй вход которого соединен с первым входом пикового детектора, а вы"ход его соединен с входом третьегоэлемента задержки, выход которогосоединен с вторым управляющим входомрегистра памяти и с К-входом третьеготриггера, выход которого соединен свторыми входами счетчика импульсов ис первым входом первого ключа, второйвход которого соединен с третьим выходом блока управления, первый выходкоторого соединен с вторым входомблока. индикации длительности и с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом пикового детектора, второй выход которогосоединен с первым входом блока выборки и хранения, второй вход которогосоединен с выходом четвертого ключаи с четвертым входом блока отсчетаамплитуд, выход которого соединен спервым входом блока сравнения, второйвход которого соединен с первым выходом пикового детектора, а выход егосоединен с первым входом четвертогоключа, второй 8-вход которого соединен с выходом второго ключа, второйвход которого соединен с выходом второго триггера, 8-вход которого соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен собратным выходом первого триггера, авыход третьего ключа соединен с вто"рым входом элемента ИЛИ, выход блоканачала импульса соединен с вторымвходом третьего триггера.1499278 к изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Составитель В.АнтоРедактор С.Патрушева Техред М.Ходанич Заказ 4687/44 Тирам 713ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская н Фив,КорректорПодписноеи открытиям при ГКНТ СССРаб., д. 4/5