Устройство для измерения логарифмического декремента затухания электрического сигнала Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для и:змереиия логарифмического декре мента затухания электрического сигнала в интегральных микросхемах, и автоматизированных.системах управления:. . , ,-. ... Известно устройство для измерения логарифмического декремента, затуха НИН ,. реализующее операции дискретиза-цки сигнала путем интегрировайия его за одинаковые интерна ад времеда, определения изменения .сигнала в интервале дискрети-Зация, измерения отношения изменения сигнала к значению сигнала l|. Недостатком нэвесхного устройства .является неточность определения лога рифмического декремента затухания обус-ювленная использованием приЬ;Ь 11;Лдовближенного равенства летврряющего условию i 1, что приводит к необходимости измерения еще меньших величин сигнала и от , t 1 ,I А ношений ,.. ....:. . Наиболее близким к аредлагаемому является устройство, содержащее KJHOчи управления запоминаквдими конденсаторами, два диода, отключающие запоминсцощие конденсаторы от входа устройства в момент перехода мгновенного значения входного сигнала через максимум; эмит.тер.вые повторители «4я уменьшения виияния входной цепи компаратора на запоминаиюадие кон денсаторы, дополнительный ключ, к выходу которого подключен резистор/ триггер формирования игшульса длительности, пропорциональной логарифмиче.скому декременту; формирователь входного сигнала в прямоугольные импульсы и делитель частоты входного сигнала, компаратор, два пиковйх детектора 2 ., Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, с язанное с необходимостью измерений за tieTbipe перисэда колебаний сигнала и низкая точность измерений, обуслов ленная тем, что измерения проиэводят ся не в момент нулевой Фазы первого периода колебаний, а в случайный момент времени, т.е. в момент спада первого полупериода колебания и в мо мент прохозедения сигналом зоны it вблизи дашлитудал, когда ;Эаломинающий конденсатор в силу собственной инерtlHOHHocTH уже не в состоянии зарядиться за отведенный промежуток времени до необходимого значения. Кроме Того, устройство имеет методическую погрешность, обусловленну измерением не, декремента затухания «i-i/p ; - о1 J где А tt-i1 - амплиту 1i Keog f(o) - амп.литу A(io + TV да сигнала в момент амплитуда сигнала в момент (.) V Т - период измеряемого сигнала; К коэффициент пропорциональности, а разности амплитуд в двух полупериодах b-ft;tol-AUo- T). Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений. ..Указанная цель достигается тем, что в устройство для -измерения логарифмического декремента затухания электрического сигнала, содержащее компаратор и два пиковых детектора, введены два элемента И, элемент НЕ, два логарИфглических усилителя, дифференциальный усилитель, -три триггера, элемент ШШ-НВ и формирователь т-1пульсов сброса, при этом вход компаратора и сигнальные входы пиковых детекторов соединены с входной клеммой устройства, а выходы пиковых детекторов через логарифмические усилители сое,цинены с соответствующими входами дифференциального усилителя, выходом соединенного с выходной клеммой устройства, входная клемма синхронизации устройства через первый триггер соединена с первьоми входами элементов И, выход компаратора соеДйнен с вторым входом элемента И непосредственно и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, выход первого элемента И через второй триггер соединен с входом установки нуля первого пикового детектора,, выполненного с инвертированием сигнала, и с первым входом элемента ШШ-НЕ, второй вход которого соединен с входом установки нуля второго пикового детектора, выполненного без инвертирования сигнала, и с выходом третьего триггера, входом соединенного с выходом второго элемента И, выход элемента ИЯИ-НЕ соединен с входом формирователя импульсов сброса, выход которого подключен к входам сброса пиковых детекторов и триггеров. На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы. Устройство содержит пиковый детектор 1 (с инвертированием сигнала), компаратор 2, первый триггер 3, пиковый детектор 4 (без инвертирования сигнала), элемент НЕ 5, первый логарифмический усилитель 6, элементы И 7 и 8, второй логарифмический усилитель 9, второй и третий триггеры 10 и 11, элементы ИЛЯ-НЕ 12, первым .входом соединенный с выходом триггера 10 и входом установки нуля пикового детектора 1, а вторым входом с выходом триггера 11 и входом установки нуля пикового детектора 4, выход элемента Ш1И-НЕ 12 через формирователь 13 и 4пyльcoв сброса подключен к входам сброса триггеров 3, 10 и 11 и пиковых детекторов 1 и 4, выходы которых через логарифмические усилители 6 и 9 соответственно подключены к соответствующим входам диф ференциального усилителя 14, выходом соединенного с выходной кпеммоЛ 15 устройства, вход компаратора 2 и входы пиковых детекторов 1 и 4 соеди нены с входной клеммой 16 устройства а вход триггера 3 подключен к входной клемме 17 синхронизации устройст ва. Устройство работает следующим образом. До начала измерений пиковые детек торы 1 и 4 выключены, на выходе комларатора 2 и входе элемента И 7 присутствуют сигналы, полярность и дли lejrbHOCTb которых соответствует полярности и длительности полупериода измеряемого сигнала на входе устройст ва 16j а навыходе элемента НЕ 5 сигналы той же длительности, но об.ратнрй полярности. При этом пиковь1й детектор 1 {отрицательных сигналов)однойолупериодный с инвертированием входных , пиковый детектор 4 (положительных сигналов) - однополупёриодный без инвертирования входiHtix сигналов. До подачи на входную клемму 17 устройства сигнала запуска триггер 3 выключен, элементы И 7 и 8 закрыты, тригге{И:1 10 и 11 выключены и сигнсшы включения с их выходо не постуд от на пиковые детекторы 1 и 4, элемент ИЛИ-НЁ 12 открыт, форми рователь 13 импульсов сброса выклюЫен, на входах логарифмических усйли тел.ей 6 и 9 дифференциального усилителя 14 и выходе устройства 15 сигнал отсутствует. Рассмотрим работу устройства для двух возможных случаев: когда сигнгш запуска на клемму 17 поступает во время положительного и отрицательного полупериодов измеряемого сигнала. В первом случае (фиг.2а) сигнал запуска своим фронтом включает триг гер 3, элемент И 7 открывается и остается открытыг4 до окончания положительного полупериода измеряемого сигнала. Триггер 10 со счетним входом включается и на пиковый детектор 1 поступает сигнал его включения, а на формирователь 13 импульсов сброса через элемент ИЛИ-НЕ 12 поступает отрицательный период сигнала, не вли яющий на его состояние. Элемент И 6 остается закрытым/ триггер 11 выключен и сигнал включения с его выхода не поступает на пиковый детектор 4. После поступления сигнала включения на пиковый детектор 1 последний начинает измерение с момента перехода измеряемого сигнала в область отрицательных значений. Максимальное значение отрицательного сигнала, соответствующее моменту -to , подается на логарифмический усилитель 6, сигнал на выходе которого пропорционсшен логарифму входного сигнала. При переходе измеряемого сигнала в отрицательную область на выходе компаратора 2 появляется отрицательный сигнал, а на выходе элемента НЕ 5 - положительный, в результате чего элемент И 7 закрывается, а элемент И 8 открывается. Триггер 10 остаётся во включенном состоянии. Триггер 11 включается, я на пиковый детектор 4 поступает сигнал включения, после чего осуществляется измерение, начиная с момента перехода измеряе| ого сигнала в область положительных значений. Максимальное значение положительного сигнала, сортветствукяцее моменту tp +Т/2, фиксируется пиковым детектором 4 и подается на логар ифмический усилитель 9, сигнал на выходе которого пропорционален логарифму входного сигнала. Сигналы с логари я шческих усилителей поступают на вход дифференциального усилителя 14, на выходщой клеым& 15 которого появляется сигнал, пропорциональный логад И(Ш1ческсму декременту затухания измеряемого сигнала. При переходе измеряемого сигнала вположительную область появляется по ложителык1й сигнал на выходе компаратора 2 и отрицательный на выходе элемента НК 5. Эл&леят И 7 открывается, а элемент И 8 закрывается. Триггер 10 выключается, а триггер 11 ос тается включенным. Состояние элемента ИЛИ-ИЕ 12 не изменяется, формирователь 13 выключен. При очередном переходе измеряемого сигнала через нуль в область отрицательных значений иа выходе компаратора 2 появляется отрицательный сигнал, а на выходе элемента НЕ 5 т по южительный. Элемент И 7 закрывается, а ИЗ открывается. Триггер 10 остается выключенным, -а триггер 11 выключается. Формирователь 13 импульсов сброра включается положительньвх перепадЫм сигнала, поступающим с элемента ИЛИНЕ 12. Сигнал с-выхода фо1 4ирователя 13 устанавливает в исходное состояние триггеры 3, 10 и 11 пиковые детекторы 1 и 4. После этого устройство готово к последующим измерениям. Во втором случае (фиг.26), когда сигнал запуска на Кле11« у 17 устройства поступает во время отрицательного полупериода измеряемого сигнала, он своим фронтом включает триггер 3, элемент И 8 открывается и остается открытЕМ до окончания .отрицательного полупериода измеряемого сигнала. Триггер 11 со счетн ям входом включается,и на пиковый детектор 4 посту;пает сигнал включения, а на вход фор:Мйрователя 13 импульсов сброса через элемент ИЛИ-НЕ 12 поступает отрица

УСТРОЙСГЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО ДЕКРЕМЕНТА ЗАТУХАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащее компаратор и два пиковых детектора, отличающееся тем,что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, в него введены два элемента И, элемент НЕ, два логарифмических усилителя, дифференциальный усилитель, три триггера, элемент ИЛИ-НЕ и формирователь импульсов сброса, при этом вход компаратора и сигнальные входы пиковых детекторов соединены с входной устройства, а выходы пиковых детекторов через логарифмические усилители соединены с соответствующими входами дифференциального усилителя,выходом соединенного с выходной клеммой устройства, входная клемма синхронизации устройства через первый триггер соединена с первыми входами элементов И, выход компаратора соединен с вторым входом элемента И непосредственно и через элемент НЕ с вторыгл входом второго элемента И, выход первого элемента И через второй триггер соединен с входом .установки нуля первого пикового детектора, выполненного с инвертированием сигнала, и с первым входом элe; 1eнтa ШШ-НЕ, второй вход которого соединен с входом установки нуля второго пикового детектора, выполненного без инвертирования сигнала, и с выходом третьего триггера, входом соединенного с. выходом второго И, , вьаход элемента ИЛИ-НЕ соединен с входом формирователя импульсов сброса, выход которого подключен к входам сброса пиковых детекторов и триггеров. сл 00 00