Цифровой измеритель времени нарастания электрического сигнала Советский патент 1983 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерителях времени переходных прдцессов и фронтов электрических импульсов.

Известен цифровой измеритель времени нарастания электрического сигнала, содержшчий два генератора пилообразного напрйжения, компаратор, счетчик импульсов и ключевой элемент {.

Недостатками данного устройства являются низкие быстродействие и точность измерений

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является циф.РОВ.ОЙ измеритель времени нарастания электрического сигнала, содержащий Декадный резисторный делитель измеряемого сигнала, выходами соединенный с первыми входами аналоговых ключей, и первыми входами масштабных компараторов , вторые входы которых подключены к выходу источника опорного напряжения, а вцходы - к входам элементов НЕ, причем выход первого элемент-а НЕ подключен к второму входу первого аналогового ключа ,, выходы второго и последующ их элементов НЕ связаны с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и последующих масштабных компараторов, а выходы с вторыми входами второго и последующих аналоговых ключей, объединенными выходами подключенных к объединенным вторым входам измерительных компараторов, первые входы которых связаны с выходами равноступенчатого резисторного делителя опорного напряжения а выходы. - с входами многовходоврго элемента ИЛИ, ключевой элемент, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй, вход с выходом последнего измерительного компаратора, а выход - с входом счетчика импульсов, вход сброса которого подключен к выходу двухвходового элемента ИЛИ, первый вх.од которого связан с входом запуска второго генератора пилообразного напряжения, вхо. дом сброса третьего генератора пилообразного напряжения и выходом первого элемента ИЛИ, а второй вход г с входом сброса второго генератора пилообразного напряжения, выходом второго элемента ИЛИ и входом запуска третьего генератора пилообразного напряжения, выход ifoToporo соединен с вторым входом элемента согласования, первым входом подключенного к выходу .второго генератора пилообразного напряжения, а выходом - к второму входу отдельного коммутатора, первый вход которого связан с выходом перво го генератора пилообразного напряжения, причем декадный делитель измеряемого сигнала включен между шиной измеряемого сигнала и общей шиной, а равноступенчатый делитель опорного напряжения -.между выходом источника опорного напряжения и общей шиной (2 .

Недостатками известного устройства являются низкие надежность и экономичность.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности.

Указ-анная цель достигается тем, что цифровой измеритель времени наратания электрического сигнала, содержащий декадный резисторный делитель измеряемого, сигнала, выходами соединенный с первыми входами аналоговых ключей и первыми входами масштабных компараторов, вторые входы которых подключены к выходу источника опорного напряжения, а выходы - к входам элементов НЕ, причем выход первого элемента НЕ подключен к второму входу первого аналогового ключа, выходы второго и последующих элементов НЕ связаны с первыми входами элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и последующих масштабных компараторов, а выходы - с вторыми входами второго и последующих аналоговых ключей, объединенными выходами подключенных к объединенным вторым входам измерителных компараторов, первые входы которых связаны с выходами равноступенчатого резисторного делителя опорного напряжения, а выходы - с входами многовходового элемента ИЛИ, ключевой элемент, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй вход.- с выходом последнего измерительного компаратора, а выход с входом счетчика импульсов, причем декадный делитель измеряемого сигнала включен между шиной измеряемого сигнала и общей шиной, а равноступенчатый делитель опорного напряжения между выходом источника опорного напряжения и общей шиной, снабжен регистром памяти, информационные входы которого связаны с выходами счетчика импульсов, вход синхронизации - с выходом многовходового элемента ИЛИ, а выходы - с выходами устройства.

На чертеже изображена структурная электрическая схема предлагаемого усройства.

Устройство состоит из декадного резисторного делителя 1 измеряемого сигнала,N масштабных компараторов 2, источника 3 опорного напряжения, N элементов НЕ 4, N-1 элементов И 5, N аналоговых ключе.й 6, равноступенчатого резисторного делителя 7 опорного напряжения, К измерительных компараторов 8, многовходового элемента ИЛИ 9, генератора 10 импульсов, ключевого элемента 11, счетчик 12 импул сов и регистра 13-памяти. Устройство работает следующим образом.. Измеряемый сигнал через декалные ступени делителя 1 поступает на N компараторов 2. Число N выбирается исходя из требуемого количества условных пределов измерения и зависит от динамического диапазона изменения максимальных значений входного сигна ла. На вторые входы компараторов 2 поступает опорное напряжение с источ ника 3. Величина опорного напряжения источника 3 равна условному младшему пределу.. В исходном состоянии ключевой эле йент И разомкнут, счетчик 12 находится в нулевом состоянии, ключи 6 кроме ключа 6-1 также разомкнуты нулевыми сигналами с компараторов 2 и элементов И 5. Ключ 6-1 открыт единичным сигналом, поступакнцим с выхода элемента НЕ 4-1. Если уровень измеряемого сиг нала в процессе измерения не превыша , ет условного младшего порога, то сос тояние ключей б остается неизменным и все компараторы 8 через ключ 6-1 подключены к входу устройстй.а. При превьпиении измеряемым сигналом услов ного младшего порога срабатывает ком .паратор 2-1, ключ 6-1 размыкается сигналом с выхода инвертора 4-1f.а ключ 6-2 замыкается. При этом компараторы 8 подключаются к первой ступени декадного делителя 1 измеряемо.го сигнала. Если срабатывает Р-й компаратор 2 (,2...N - 1), то размыкается р-й ключ 6 сигналом с выхода Р-го инвертора .4, прошедшим через (Р-1)-й элемент И 5, а (Р+1)-й ключ 6 замыкается. Компараторы 8 подключаются к Р-й ступени делителя 1.. Делитель 7 образует равномерную шкалу уровней квантования с единичНым приращением напряжения на каждой ступени. Число К ступеней делителя 7 как и число измерительных компараторов 8, выбирается исходя из допустимой погрешности измерения нарастания входного сигнала, Исследуемый сигнал сравнивается в компараторах В с набором единичных уровней. В момент достижения измеряемым сигналом.первого уровня квантования срабатывает измерительный компаратор 8-К, разрешая прохождение импульсов через ключевой элемент 11 с генератора 10 импульсов на счетчик 12 импульсов, который производит отсчет времени нарастания. По мере нарастания измеряемого сигнала последовательно срабатывают компараторы 8. .Число повторных тактов срабатывания компараторов определяется величиной максимума исследуемого сигнала. При достижении измеряемым сигналом очередного уровня квантования производится запись информации в регистр 13 памяти с выхода счетчика 12 импульсов, т.е.- информация в регистре. 13 памяти обновляется при приходе импульсов с выхода элемента ИЛИ 9. По окончании нарастания измеряемого .сигнала поступление импульсов с выхода элемента ИЛИ 9 на синхронизирующий вход регистра 13 прекращается. Информация о времени нарастания измеряемого сигнала хранится в регистре 13 памяти.. Съем информации с выходов регистра 13 .памяти.можно производить по сигналу переполнения счетчика 12 для .потенциальных сигналов или по возвращению . компаратора 8-К в исходноесостояние для-импульсных .сигналов. Если в регистре 13 памяти записан код, соответствующий числу импульсов п, а период следования импульсов генератора равен Тр, то время нарастания измеряемого сигнала равно . Если наряду с временем нарастания необходимо определить максимальное значение измеряемого сигнала, тоск выходам масштабных.и измерительных компараторов можно подключить ячейки памяти, состояние которых по окончании измеряемого сигнала будет отражать его максимальное значение. Предлагаемое устройство обеспечивает повышение надежности и экономичности благодаря сокращению числа аналоговых блоков и выдаче цифровой информации о времени нарастания в явHOM виде.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕНИ НАРАСТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащий декадный реэисторный дели тель измеряемого сигнала, выходами соедине