ДИСКРИМИНАТОР ИМПУЛЬСОВ Российский патент 1995 года по МПК H03K5/22 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при исследовании временных флюктуаций амплитуды, длительности, формы импульсов, в частности при определении стабильности работы ЭВП СВЧ М-типа.

Известен амплитудный дискриминатор, позволяющий исследовать импульсную последовательность с непрерывно изменяющейся амплитудой и распределять ее по двум уровням - нулевому и максимальному. Недостатки устройства: невозможность исследования импульсных последовательностей для любых, произвольно задаваемых интервалов амплитудных значений импульсов и отсутствие возможности автоматически регулировать уровень дискриминации [1].

Известен амплитудный дискриминатор, обеспечивающий возможность регулировать и автоматически стабилизировать заданный порог. Недостатки устройства: сложность, обусловленная тем, что для регулирования, и автоматической стабилизации уровня дискриминации используются специально вырабатываемые реперные импульсы, невозможность автоматически регулировать уровень дискриминации синхронно с изменением уровня амплитуды исследуемой импульсной последовательности [2].

Наиболее близким к предлагаемому устройству является дискриминатор импульсов, содержащий амплитудный ограничитель, детектор, формирователь импульсов, интегратор и компаратор. Исследование импульсных последовательностей с помощью этого устройства осуществляется путем ограничения импульсов по амплитуде, их интегрирования и сравнения полученных значений на компараторе с уровнем дискриминации, задаваемым вручную. Недостаток устройства: невозможность исследования импульсных последовательностей одновременно по длительности, амплитуде, форме импульсов, например, при определении стабильности работы ЭВЧ СВЧ М-типа [3].

Основная причина невозможности комплексного исследования импульсных последовательностей по амплитуде, длительности, форме импульсов связана с тем, что на практике часто приходится иметь дело с импульсными последовательностями, амплитуда импульсов которых во времени непостоянна. Для эффективности работы дискриминатора в этих случаях необходимо автоматически, синхронно с изменением уровня амплитуды входного сигнала изменять уровень дискриминации.

Вышеперечисленные недостатки прототипа устраняются в заявляемом дискриминаторе импульсов, включающем интегратор и компаратор, введением в него устройства выборки и хранения, дифференциального усилителя, шести ключей, устройства синхронизации. При этом вывод первого ключа и вход второго соединены с входом интегратора, выход второго ключа соединен с выходом интегратора, входом четвертого ключа, входом устройства выборки и хранения. Выход устройства выборки и хранения соединен с входом пятого ключа. Выходы третьего и четвертого ключей соединены с первым входом дифференциального усилителя, а выходы пятого и шестого ключей - с вторым его входом. Выход дифференциального усилителя соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с источником порогового напряжения. Выход компаратора соединен с выходом дискриминатора. Входы третьего и шестого ключей соединены с общей шиной земли дискриминатора. Выход компаратора соединен с вторым входом устройства синхронизации, первый вход которого соединен с источником напряжения синхронизации. Первый выход устройства синхронизации соединен с управляющим входом первого ключа, второй выход - с управляющим входом второго ключа, третий выход - с управляющими входами третьего, четвертого, пятого, шестого ключей, четвертый выход - с управляющим входом устройства выборки и хранения.

Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволяет достичь следующих технических результатов:
- делает возможным проведение комплексного исследования импульсной последовательности, связанного с определением стабильности длительности импульсов, их амплитуды и формы при изменении амплитуды исследуемого сигнала в широком диапазоне;
- обеспечивает автоматическое регулирование уровня дискриминации, что снижает трудоемкость работ при исследовании нестабильностей импульсных последовательностей;
- повышает достоверность результатов исследования временных нестабильностей импульсных сигналов;
- обеспечивает более высокую, по сравнению с известными решениями, чувствительность устройства к нестабильностям амплитуды, длительности, формы импульсов.

На фиг. 1 представлена структурная схема дискриминатора импульсов; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Дискриминатор импульсов (фиг. 1) содержит последовательно соединенные первый ключ 1, интегратор 2, второй ключ 3, соединенный параллельно интегратору, устройство выборки и хранения 4, пятый ключ 5, дифференциальный усилитель 6, компаратор 7. Кроме того, устройство содержит четвертый ключ 8, третий и шестой ключи 9, 10, устройство синхронизации 11. В состав устройства синхронизации входят последовательно соединенные формирователь 12, элемент НЕ 13, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 14 и входом одновибратора 15. Неинвертирующий выход одновибратора 15 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 14, а инвертирующий выход - с первым входом элемента ИЛИ 16, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ 17, вход которого является вторым входом устройства синхронизации. Первый вход устройства синхронизации соединен с источником напряжения синхронизации. Выходы формирователя 12, элемента ИЛИ 14, одновибратора 15, элемента ИЛИ 16 соединены с управляющими входами соответственно первого ключа 1, второго ключа 3, третьего ключа 9, четвертого ключа 8, пятого ключа 5, шестого ключа 10, устройства выборки и хранения 4.

Устройство работает следующим образом. Импульсный сигнал (фиг.2а) через первый ключ 1 поступает на вход интегратора 2. В результате интегрирования импульсного сигнала на выходе интегратора 2 вырабатывается напряжение (фиг. 2б), амплитуда которого пропорциональна площади импульса исследуемого сигнала. Напряжение с выхода интегратора через четвертый ключ 8 поступает на первый выход дифференциального усилителя 6, на второй вход которого с выхода устройства выборки и хранения 4 через пятый ключ 5 поступает напряжение, пропорциональное площади предыдущего импульса и являющееся при этом напряжением дискриминации (фиг. 2в). С выхода дифференциального усилителя 6 напряжение, пропорциональное разности сигналов на его входах (фиг.2г), поступает на компаратор 7, где сравнивается с пороговым напряжением. Если напряжение на входе компаратора 7 превышает напряжение порога, что свидетельствует об отклонении очередного импульса (по амплитуде, длительности, форме) за заданный предел допуска, на выходе компаратора 7 вырабатывается импульс (фиг.2д), который поступает на выход дискриминатора и на вход 2 устройства синхронизации 11. В устройстве синхронизации этот импульс инвертируется элементом НЕ 17 и блокирует (запрещает) прохождение через элемент ИЛИ 16 в устройство выборки и хранения импульса записи с выхода одновибратора 15. Устройство выборки и хранения сохраняет при этом для сравнения с очередным интегрированным импульсом напряжение дискриминации, которое было использовано в текущий момент времени. Если напряжение на выходе компаратора 7 не превышает напряжения порога, компаратор не срабатывает, схема синхронизации вырабатывает на выходе 4 импульс (фиг.2е) записи, который переводит устройство выборки и хранения в режим выборки, т.е. записи в память устройства, напряжения с выхода интегратора 2 и соответственно корректировки напряжения дискриминации с учетом текущего уровня исследуемой импульсной последовательности. По окончании импульса записи устройство выборки и хранения 4 переходит в режим хранения, а устройство синхронизации 11 вырабатывает на выходе 2 (фиг.2ж) импульс сброса интегратора.

Формирователь 12 устройства синхронизации 11 вырабатывает импульсы управления ключом 1 (фиг.2з), которые открывают его на время прохождения исследуемых импульсов на выход интегратора. Одновибратор 15 вырабатывает импульсы (фиг. 2и) управления ключами 5,8,9,10. Запуск одновибратора 15 осуществляется задним фронтом импульса формирователя 12. В исходном состоянии (при отсутствии управляющих импульсов) четвертый ключ 8 и пятый ключ 5 закрыты, выходы интегратора 2 и устройства выборки и хранения 4 отключены от входов дифференциального усилителя, третий ключ 9 и шестой ключ 10 открыты, что обеспечивает закоротку входов дифференциального усилителя на общую шину.

При поступлении управляющих импульсов на входы ключей 5, 8, 9, 10, третий ключ 9 и шестой ключ 10 закрываются, а четвертый ключ 8 и пятый ключ 5 открываются. В результате входы дифференциального усилителя 6 отключаются от общей шины и подключаются к выходам интегратора 2 и устройства выборки и хранения 4. Элемент ИЛИ 14 устройства синхронизации 11 используется для формирования импульса управления вторым ключом, при сбросе напряжения интегратора. Элемент ИЛИ 16 устройства синхронизации используется для формирования импульса записи при корректировке напряжения дискриминации в памяти устройства выборки и хранения.

Величина источника опорного напряжения выбирается такой, чтобы выполнялось условие
U_оп.>1,1^. Δ U^.К_т, где К - коэффициент передачи дифференциального усилителя;
Δ U - максимально возможное изменение амплитуды соседних импульсов исследуемой импульсной последовательности, наблюдаемое в процессе нормального функционирования объекта.

Дискриминатор импульсов в предлагаемом устройстве выполнен на следующих элементах:
- первый ключ 1 - на 1/4 микросхемы КР590КН5;
- интегратор 2 на микросхеме Кр140УД8а;
- второй ключ 3 на 1/4 микросхемы Кр590КН5;
- устройство выборки и хранения 4 на двух микросхемах Кр544УД2а и микросхеме Кр590КН4;
- пятый ключ 5 на 1/4 микросхемы Кр590КН4;
- дифференциальный усилитель 6 по схеме измерительного усилителя на микросхемах Кр140УД20А и К153УД5а;
- компаратор 7 на микросхеме К554САЗА;
- четвертый ключ 8 на 1/4 микросхемы Кр590КН4;
- третий ключ 9 на 1/4 микросхемы Кр590КН4;
- шестой ключ 10 на 1/4 микросхемы Кр590КН4.

В том числе устройство синхронизации выполнено:
формирователь 12 на микросхеме К155ТЛ1;
элемент НЕ 13 на 1/6 микросхемы К155ЛН1;
элемент ИЛИ 14 на 1/4 микросхемы К155ЛЛ1;
одновибратор 15 на микросхеме К155АГ1;
элемент ИЛИ 16 на 1/4 микросхемы К155ЛЛ1;
элемент НЕ 17 на 1/6 микросхемы К155ЛН1.

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства на операциях определения стабильности работы ЭВМ СВЧ М-типа показали, что за счет введения в дискриминатор импульсов устройства выборки и хранения, дифференциального усилителя, шести ключей и устройства синхронизации, предлагаемое устройство обеспечивает автоматическое регулирование уровня дискриминации синхронно с изменением уровня сигнала во всем диапазоне возможных изменений режимов работы ЭВП. Это позволяет полностью автоматизировать процесс определения стабильности работы ЭВП СВЧ М-типа и обеспечить получение объективной количественной оценки этого параметра.

1. В.А. Мазур, Г.И. Алексеев. МКИ НОЗК 5/20. Опубл. в БИ, 1973., N 10, с. 169.

2. А.с. N396823. Амплитудный дискриминатор. В.И. Брейдо, Д.Д.Натанзон, Л.Р. Романов. МКИ НОЗК 5/20. Опубл. в БИ, 1973 г., N 36, с.131.

3.C.В. Костюк, Ю.П. Миромычев и др. Устройство для оценки интенсивности пропусков импульсов. Электронная техника, серия "Электроника СВЧ", вып. 11(335), 1981, c. 41-43.

Использование: в радиоизмерительной технике, при исследовании временных флюктуаций амплитуды, длительности, формы импульсов. Сущность изобретения: включает последовательно соединенные интегратор и компаратор, устройство выборки и хранения, дифференциальный усилитель, шесть ключей и устройство синхронизации. При этом выход первого ключа и вход второго соединены с входом интегратора, выход второго ключа соединен с выходом интегратора, входом четвертого ключа, входом устройства выборки и хранения. Выход устройства выборки и хранения соединен с входом пятого ключа. Выходы третьего и четвертого ключей соединены с первым входом дифференциального усилителя, а выходы пятого и шестого ключей - с вторым его входом. Выход дифференциального усилителя соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с источником порогового напряжения. Выход компаратора соединен с вторым входом устройства синхронизации, первый вход которого соединен с источником напряжения синхронизации. Первый выход устройства синхронизации соединен с управляющим входом первого ключа, второй выход - с управляющим входом второго ключа, третий выход - с управляющими входами третьего, четвертого, пятого, шестого ключей, четвертый выход - с управляющим входом устройства выборки и хранения. Изобретение позволяет обеспечить автоматическое регулирование уровня дискриминации, проведение комплексного исследования импульсной последовательности. 2 ил.

ДИСКРИМИНАТОР ИМПУЛЬСОВ, содержащий последовательно соединенные интегратор и компаратор, входную и выходную шины, отличающийся тем, что в него введены устройство выборки и хранения, дифференциальный усилитель, шесть ключей, устройство синхронизации, причем входная шина соединена с входом первого ключа, выход которого и вход второго ключа соединены с входом интегратора, выход второго ключа соединен с выходом интегратора, входом четвертого ключа, входом устройства выборки и хранения, выход которого соединен с входом пятого ключа, выходы третьего и четвертого ключей соединены с первым входом дифференциального усилителя, а выходы пятого и шестого ключей соединены с вторым его входом, выход дифференциального усилителя соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с источником порогового напряжения, входы третьего и шестого ключей соединены с общей шиной дискриминатора, первый вход устройства синхронизации соединен с источником напряжения синхронизации, второй его вход соединен с выходом компаратора и выходной шиной, первый выход устройства синхронизации соединен с управляющим входом первого ключа, второй его выход соединен с управляющим входом второго ключа, а третий выход соединен с управляющими входами третьего, четвертого, пятого и шестого ключей, а четвертый выход соединен с управляющим входом устройства выборки и хранения.