Пороговое устройство Советский патент 1983 года по МПК G05B1/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова но в системах упоавления и регулиро вания в качестве устройства сравнения видеосигналов с пороговым уровнем. Известны устройства, предназначенные для регистрации длительности превышения видеосигналами заданного порогового уровня, содержащие нелинейные элементы с N-образнойхарактеристикой (например туннельные дио ды ) и коммутируемые цепи смещения, задающие ток в нелинейном элементе. Известное устройство содержит туннельный диод (ТД ) и две коммутируемые цепи смещения, задающие ток через ТД l. В данном устройстве при отсутствии входного сигнала к ТД подключена первая цепь смещения, задающая положение рабочей точки на первой восходящей ветви характеристики ТД. Устройство устойчиво фиксирует моменты пересечения видеосигналом порогового уровня, если крутизна фронтов видеосигнала достаточно ве лика. Если видеосигнал имеет пологие фронты, то в моменты пересечения им порогового уровня возникает генерация, которая существенно снижает точность фиксации и создает помехи. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, которое содержит последовательно соединенные аттенюатор, эмиттерн повторитель, ТД и коммутатор, при этом выход коммутатора через первую цепь обратной связи, содержащую резистор и диод, соединен с катодом ТД, а через вторую цепь обратной св зи, включающую усилитель и регулято с входом эмиттерного повторителяр. Недостатком известного устройств является сравнительно узкий диапазон регулирования порога, что существенно ограничивает амплитудный диапазон входных сигналов, длительн ти которых могут быть измерены с не обходимой точностью на любом их уровне от нулевого до амплитудного значений. Цель изобретения - расширение диапазона регулирования пороговых уровней. Указанная цель достигается тем что в пороговое устройство, содержащее последовательно соединенные аттенюатор, эмиттерный повторитель, первый развязывающий диод, первый регулятор тока, ключ, выход эмиттер него повторителя соединен с одним электродом туннельного диода и с входом нормирователя, входы питания ключа, эмиттерного повторителя и нормирователя подключены к шине пи. танин, введены элемент задержки, второй развязывающий диод и второй регулятор тока, входом подключенный к шине питания, а вы:{одом через второй развязывающий диод - к входу нормирователя, выход которого через элемент задержки подключен к управляющему входу ключа. В предлагаемом устройстве порог срабатывания по переднему фронту входного сигнала задается суммой коммутируемого и некоммутируемого токов, а порог срабатывания по заднему - только некоммутируемым током, величина которого может быть установлена в пределах от О до 1„, при этом выключение коммутируемого тока после фиксации момента пересечения передним фронтом сигнала порогового уровня и включение его после фиксации момента пересечения его задним фронтом сигнала производится с задержкой, при которой исключается генерация. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. Устройство содержит аттенюатор 1, эмиттерный повторитель 2, туннельный диод (ТД ) 3, нормирователь 4, развязывающие диоды 5 и 6, регуляторы 7 и 8 тока (например резистивные), элемент 9 задержки и ключ 10. На фиг. 2 обозначено: 11 - сигнал на входе устройства, 12 - сигнал на электроде туннельного диода 3, 13 - диаграмма изменения тока ч:;мещения, протекающего чесез ТДЗ; 14 - импульс на выходе нормирователя 4, 15 - импульс на выходе ключа 10. В соответствии с приведенной схемой шина питания устройства посредством параллельно включенных коммутируемой и некоммутируемои цепей смещения, первая из которых включает последовательно соединенные ключ 10, регулятор 8 тока и включенный в прямом по отношению к питающему напряжению диод 6, а вторая - последовательно соединенные регулятор 7 тока и включенный аналогично диоду 6 диод 5, связана с выходом эмиттерного повторителя 2, вход которого связан через аттенюатор 1 с входом устройства, с входом В1слюченного в прямом по отношению к питающему напряжению и к входному сигналу туннельного диода 3 и с входом нормирователя 4, выход которого являе.тся выходом устройства и связан через элемент 9 задержки с управляемы входом ключа 10. Устройство работает следующим образом. В.исходном состоянии при отсутствии входного сигнала через ТД 3

протекает суммарный ток, задаваемый обеими цепями смещения, который определяет положение рабочей точки на первой восходящей ветви характеристики ТД 3 см. 13, фиг. 2).

Для исключения гистерезиса токи в цепях смещения устанавливаются, исходя из условия:

-иРем 1 смг) в см2

® см t см2 , задаваемые

коммутируемой и некоммутируемой цепями смещения соответственно.

При поступлении входного сигнала см. 11, фиг. 2 ) ток через ТД 3 начинает возрастать и в момент достижения им пикового значения рабочая точка скачком перебрасывается на вторую восходящую ветвь характеристики ТД, при этом на нем возникает скачок напряжения (см. 12, фиг. 2), который усиливается нормирователем 4 до стандартной амплитуды (см. 14, фиг. 2 ) и затем передается через элемент 9 задержки на ключ 10 (см.1 фиг. 2):

Элемент 9 обеспечивает задержку в выключении ключа 10 и тем самым выключение тока Зс„п (см. 13,фиг. 2 ) на время Т , при котором входной сигнал достигает значения, обеспечивакмцего устойчивое расположение рабочей точки на второй ветви характеристики, благодаря чему исключается возможность возникновения генерации

Величина Т выбирается исходя из минимальной крутизны фронтов входных сигналов и берется тем больше, чем меньше крутизна.

В момент выключения ключа 10 Чем. 15, фиг. 2 ) ток ICMH выключается и через ТД 3 протекает ток DC (см. 13, фиг. 2 ) и ток, задаваемый входным сигналом.

При уменьшении входного сигнала рабочая точка опускается по второй ветви и в момент до::тижения током через ТД значения тока впадины ZQ скачком перебрасывается на первую ветвь характеристики,при этом на ТД 3 возникает перепад напряжения VCM. 12, фиг. 2 ), по которому формируется задний фронт выходного импульса (см. 14, фиг. 2). Ключ 10

0 через время Г, за которое сигнал уменьшится до значения, искдючающе-. го возможность возникновения генерации, снова подключает к шине питания коммутируемую цепь смещения, и

5 устройство возвращается в исходное состояние.

В результате с выхода устройства снимается нормированный по амплитуде импульс (см. 14, фиг. 2), фронты

0 которого точно соответствуют моментам пересечения фронтами входного сигнала заданного тпорогового уровня.

В предлагаемом устройстве величина тока смещения 2 выбирается

5 только из условия установки нужного порога и может быть взята сколь .vгoдн6 Мсшрй, вплоть до нулевого значения, поэтому верхний предел диапазона пороговых уровней в нем равен Jg.

0

В известном устройстве величина тока выбирается из условия установки нужного порога и из условия исключения генерации, в соответствии с которым не может быть взя5та меньше Зое2 тч поэтому верхт-й предел диапазона пороговых уровней в нем равен ,

-e - oc2min B

Устройство обеспечивает необходи0мую тс чнрсть регистрации длительности входных сигналов на любом заданном уровне в более широком (в 1,4 + 1,5 раза ) диапазоне значений их амплитуд.

/Г

//

ПСЯ ОГОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные аттенюатор, э l иттepный повторитель, первый развязывающий диод, первый регулятор тока, ключ, выход эмиттерного повторителя соединен с одним электродом туннельного диода и с входом нормирователя, входы питания ключа, эмиттерного повторителя и нормирователя подключены к шине питания, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования уровней устройства, в него введены элемент задержки, второй развязываквдий диод и второй регулятор тока, входом подключенный к шине питания, а выходом через второй развязывающий диод - к входу нормирователя, выход которого через элемент з.адержки подключен к управляющему входу ключа. (Л Ob | СП) со