Устройство для автоматического выбора диапазона измерения амплитуды импульсного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G01R15/09 

1. .11 Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано при создании приборов для измерения амплитуды одиночных и редко повторяющихся импульсов в широком динамическом диапазоне. Известно Устройство для автоматического выбора диапазона измерения амплитуды импульсного напряжения, содержащее п-ступенчатый усилитель с калиброванными по усилению каскадами , п амплитудно-временных преобразователей, п формирователей импульсов спада логические элементы И и ИЛИ, формирователь импульса фронта, одновибратор, триггер интервала, генератор импульсов, счетчик импульсов, цифровое отсчетное устройство, выходы п-ступенчатого усилители с калиброванными по усилению каскадами подключены к эходам и амплитудно-временных преобразователей, выход последнего из которых подключен к входу формирователя импульса фронта, выход которого подключен к одному входу триггера интервала и входу одновибратора, выход одновибратора подключен к одному входу логического элемента И, другой вход которого через логический элемент ИЛИ соединен с выходами п формирователей импульсов спада, а выход подключен к другому входу триггера интервала, выход триггера интервала подключен к одному входу логического элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к входу счетчика импульсов, выход которого подключен к входу цифрового отсчетного устройства, а также дополнительный формирователь импульса спада, дешифратор и п логических элементов ИЛИ, одни входы которых соединены с выходами п амплитудновременных преобразователей, другие входы - с выходами предыдущих логических элементов ИЛИ, а выходы подключены к входам формирователей импульсов спада и к входам дешифратора, выход которого подключен к входу цифрового отсчетного устройства, а стробирующий вход соединен с выходом дополнительного формирователя импульса спада, вход которого соединен с выходом триггера интервала р J. Недостатком данного устройства является низкая точность, обусловленная тем, что на границе двух смежных диапазонов может возникнуть ошибка в 10 определении нужного диапазона измерения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматического выбора диапазона измерения амплитуды одиночных импульсов, содержащее п-ступенчатый измерительный усилитель, вход которого является входом устройства, п амплитудно-временных преобразователей, h формирователей импульса спада, формирователь импульса фронта, входом соединенным с выходом п-го амплитудно-временного преобразователя, одновибратор, первый и второй логические элементы И, логический элемент ИЛИ, триггер интервала, счетчик имп.ульсов интервала, счетчик номера канала, генератор счетных импульсов, цифровое отсчетное устройство, причем к соответствующим выходам п-ступенчатого усилителя -с калибро- ванньми по усилению каскадами последовательно подключены амплитудно-временные преобразователи и формирователи импульсов спада, выходы которых соединены с входами логического элемента ИЛИ, прямой выход триггера интервала соединен с первым входом первого логического элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, а выход через счетчик .импульсов интервала соединен с первым входом отсчетного устройства, второй вход которого соединен с выходом счетчика номера канала, выход формирователя импульса фронта соединен с первым входом триггера интервала и с входом одновибратора, выход которого подключен к одному из входов второго логического элемента И, второй вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход - с входом счетчика номера канала и вторым входом триггера интервала 2. Недостатком данного устройства является невысокая точность из-за возможных ошибок в определении номера диапазона и основного результата преобразования, что случается в двух ситуациях. В первой ситуации при совпадении спада импульса одновибратора с выходным сигналом элемента ШШ на выходе второго элемента И могут формироваться импульсы неполной амплитуды. Поскольку пороговые напряжения срабатывания триггера интервала U и счетчика номера канала U не могут быть практически установлены равными, это приводит к неправильной фиксации номера канала и отсчета количества импульсов в счетчик интервала. В случав, когда и , а амплитуда сигнала U, с второго элемента И лежит в пределах и„ 7 Ц, триггер интервала срабатьшает и количество импульсов, сосчитанное счетчиком интервала,- соответствует выбранной амплитуде. В счетчике номера канала этот импульс не регистрируется, и записанный в нем код номера диапазона оказывается на единицу меньше истинного. При 1/2 Ц, ; Uj 0 « U текущий импульс регистрируется в счетчике номера канала и диапазон определяется правильно, но триггер интервала не переключается и в счетчик интервала заносятся лишние импульсы с генератора счетных импульсов. Таким образом, возникает погрешность в определении интервала. Во второй ситуации амплитуда входного сигнала может оказаться такой, что выходные сигналы двух или более усилителей выйдут за пределы верхнего значения диапазона измерений. В таком случае на выходе соответствующих амплитудно-временных преобразователей вырабатываются сигналы одинаковой длительности,и соответственно импульсы спада с этих преобразователей, появляясь на входе элемента ИЛИ одновременно, могут бытьсформированы на выходе этого элемента как один сигнал Ошибка в определении номера диапазона при этом может достигать нескольких отсчетов. Целью изобретения является повьппение точности измерения амплитуды одиночных импульсов. Поставленная цель достигается тем что в устройство для автоматического выбора диапазона измерения амплитуды импульсного напряжения, содержащее п-ступенчатый измерительньй усилитель вход которого является входом устройства, п .амплитудно-временных преобразователей, п формирователей импульсов спада, формирователь импульса фронта соединенный входом с выходом п-го амплитудно-временного преобразователя, одновибратор, первь1Й и второй логические элементы И, первый логи- чёский элемент ИЛИ, триггер интервала, счетчик импульсов интервала, счетчик номера канала, генератор счетных импульсов, цифровое отсчетное устройство, причем к соответствующим выходам п-ступенчатого измерительного усилителя последовательно подключены амплитудно-временные преобразователи и формирователи импульсов спада, выходы которых соединены с входами первого логического элемента ИЛИ, триггер интервала своим прямым выходом соединен с первым входом первого логического элемента И, второй ВХОД которого подключен к генератору счетных импульсов, а выход через счетчик импульсов интервала соединен с первым входом цифрового отсчетного устройства, второй вход которого соединен с выходом счетчика номера канала, выход формирователя импульса фронта соединен с первым входом триггера интервала и через одновибратор с,первым входом второго логического элемента И, второй вход которого сое- . динен с выходом первого логического элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом триггера интервала, дополнительно введены второй логический элемент ИЛИ, каждый из п входов которого соединен через соответствующий элемент задержки с выходом одного из формирователей импульсов спада, и третий логический элемент И, своими первым и вторым входами соответственно подключенный к выходу второго логического элемента ИЛИ и инверсному выходу триггера интервала, а выходом соединенный с входом счетчика номера канала. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит 4-ступенчатый измерительный усилитель 1, вход которого является входом устройства, а выходы через соответствующие амплитудно-временные преобразователи 2-5 подключены к входам соответствующих формирователей 6-9 импульсов спада, выход преобразователя 5 подключен также к входу формирователя 10 импульса фронта, выходы формирователей 6-9 через соответствующие элементы 11-14 задержки подключены к входам второго элемента ИЛИ 15,выход которого соединен с первым входом третьего элемента И 16, выходы формирователей 6-9 подключены также к входам первого элемента ИЛИ 17, выход формирователя 10 соединен через одновнбратор 18 с первым входом второго элемента И 19, второй вход которого соединен с ььтодом элемента ИЛИ 17, а выход - с вторым входом триггера 20 интервала, первый вход триггера 20 соединен с выходом формирователя 10, прямой выход - с первым входом первого элемента И 21 а инверсный выход - с вторым входом элемента И 16, второй вход элемента .И 21 соединён с выходом генератора 22счетных импульсов, выход элемента И 16 подключен к входу счетчика 23номера канала, выход элемента И 21 через счетчик 24 импульсов интервала подключен к первому входу цифрового отсчетного устройства 25, к второму входу которого подключен выход счетчика 23. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал подается на измерительный усилитель 1 с последрвательно соединенными калиброванными по усилению ступенями. Коэффициенты усиления всех ступеней равны 10. С выхода каяздой ступени усиления сигнал поступает на вход соответствующего амплитудно-временного преобразователя. Амплитудно-временные преобразователи 2-5 трансформируют амплитудные значения выходных импуль сов усилительных ступеней в пропорциональные временные интервалы. По фронту выходного сигнала амплитудновременного преобразователя 5 при пом щи формирователя 10 вырабатывается короткий импульс, которым устанавли.вается в единичное состояние триггер 20 и запускается одновибратор 18. Сформированные формирователями 6-9 импульсы, соответствующие спадам выходных сигналов, задерживаются элементами 11-14 задержки и собираются элементом ИЛИ 15. Электрические длин элементов 11-14 задержки выбираются исходя из условия iX,t2 i :(где ин дексы 1, 2, 3 и 4 соответствуют элементам 11, 12, 13 и 14). Причем длин минимальной задержки С устанавливается такой, чтобы к моменту прихода импульса формирователя 9 на элемент И 16 триггер 20 успел сброситься сигналом элемента И 19, а различие в задержках выбирается таким, чтобы исключить совпадение импульсов на входах элемента ИЛИ 15 в тех случаях, когда формирователи 6-8 импульсов спада фиксируют сигналы с амплитудой, равной и превьппающей верхний предел их рабочего диапазона (в этом случае сигналы формирователей 6-8 совпадают во времени). На выходе элемента ШШ 15 образуется последовательность разнесенных во времени импульсов, которые поступают на элемент И 16. После того, как триггер 20 сбросится в нулевое состояние, элемент И 16 открывается, и импульсы элемента ИЛИ 15 начинают регистрироваться в счетчике 23. Число импульсов, подсчитанное этим счетчиком, определяет номер диапазона, в котором регистрируется входной сигнал. Одновременно при установке в единичное состояние триггера 20 интервала последним разрешается прохождение импульсов с генератора 22 через элемент И 21 на счетчик 24. По приходу первого импульса с элемента И 19 триггер 20 устанавливается в исходное состояние и серия импульсов обрывается. Количество импульсов, сосчитанное счетчиком 24, пропорционально амплитуде иэмеряемого сигнала. Коды номера канала и счё тчика интервала совместно составляют результат измерения. Цифровое отсчетное устройство 25 обеспечивает индикацию цифр как амплитуды импульсов, так и номера ступени, в которой этот импульс находится на рабочем участке амплитудной характеристики. Введение элементов 11-14 задержки, элементов ШШ 15, и 16 и связи триггера 20 с вторым входом элемента И 16 позволяет исключить ситуации, когда на триггер 20 интервала и счетчик 23 номера канала поступают импульсы неполной амплитуды, и связанные с этим ошибки в огфеделении диапазона, а следовательно, повысить точность измерения, что повышает качество регистрации параметров импульсных источников оптического излучения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ABTOMATPWECКОГО ВЫБОРА ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЯ АМП- , ЛИТУДЫ ИМПУЛЬСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее п-ступенчатьй измерительный усилитель, вход которого является входом устройства, h амплитудно-временных преобразователей,л формиро, вателей импульсов спада,формирователь импульса фронта,соединенный юсодом с вьпсодом п-го амплитудно-временного преобразователя, одновибратор, первьй и второй логические элементы И, первый логический элемент ИЛИ, триггер интервала, счетчик импульсов -интервала, счетчик номера канала, генератор счетных импульсов, цифровое отсчетное устройство, причем к соответствующим выходам п-ступенчатого измерительного усилителя последовательно подключены амплитудно-временные преобразователи и формирователи импульсов спада, выходы которых соединены с входами первого логического элемента ШШ, триггер интервала своим прямым выходом соединен с первым входом первого логического элемента И, второй вход которого подключен к генератору счётных импульсов, а выход через счетчик импульсов интервала соединен с первым входом цифрового отсчетного устройства, второй вход которого соединен с выходом счетчика номера канала, выход формирователя импульса фронта соединен с первым входом триггера интервала и через одновибратор - с первым входом второго логического элемента И, второй вход которого сл соединен с выходом первого логического элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом триггера интервала, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности, измерения, в него введены второй логический элемент ИЛИ, каждый из п входов коОй торого соединен через соответствую-, 4j щий элемент задержки с выходом одного из формирователей импульсов спада, сл и третий логический элемент И, своими первым и вторым выходами соответственно подключенный .к выходу второго логического элемента ИЛИ и инверсному выходу триггера интервала, а выходом соединенный с входом счетчика номера канала.