Способ формирования временной привязки к электрическим сигналам и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК H03K5/00 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении устройств для амплитудно-компенсированного формирования временной привязки к электрическим сигналам произвольной формы и длительности,

Цель изобретения - повьппение точности временной привязки к центру тяжести сигналов произвольной формы.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства формирования временной привязки к электрическим сигналам; на фиг.2 - временные диаграммы, пояснякицие его работу..

Устройство формирования временной привязки к электрическим сигналам содержит формирователь I тока зарядки, выход которого подключен к входу накопительного зарядного элемента 2, а дополнительный выход - к первой обкладке интегрирующего конденсатора 3, второй обкладкой подключенного к общей 1пине, и входу формирователя 4 тока разрядки, выход которого подключен к входу компаратора 5 и входу накопительного зарядного элемента 2, при этом вход формирователя 1 тока зарядки соединен с входной шиной 6, а выход компаратора 5 - с выходной шиной 7.

Устройство работает следующим образом.

Способ работы устройства формирования временной привязки к электрическим сигналам поясняется с помощью математических расчетов. Обозначим через Ugj,(i) исследуемый входной сигнал, двойрюй HHTer aj по времени от него Dr(T):DT(T) /(/ U (t)clt)d7 / ,V(f)dC, °

° t где V(t) j Ug (t)dt - интеграл no

°времени от величины входного сигнала.

Находим момент времени Тц, когда величина (Тц ) становится равной )Г(Тц), где А и В - некоторые постоянные коэффициенты

ГцТц (,

А/ и (t)dt-B/di/U (t)dt

Тц о

-Bj V(-o)dC, (I)

возьмем последний интеграл по частям:

7- ,у

В/ d.V()BV(i:)-t/-B(2- d-C;

В/ dt-V()BV(T),T°-B,V(G),0

(2)

UBX Ct)

BJ d e.V(t)B.v(T° ).T° в J - - UB, (C)dt.

(3)

лолучаем: T°

Подставляя (3) в правую часть (1), :учаем:

A.J U,, (t). j U(t)dt T - Т ;, оо

u,(c),

о

Разделив обе части уравнения на

Г

величину В J и Ct)dt и перенося

о второй член из правой части в левую

с противоположным знаком,получаем:

-В

т i н- -.- В т

J-Ue,(tlJt

(4)

/U,,(tlc}C

т.е. момент времени, когда сравниваются значения, пропорциональные однократному интегралу по времени от входного сигнала и двойного имтег- р;ша от нее, линейно связан с центром тяжести входного сигнала. Поскольку для правильной работы должно выполняться неравенство Тц Tj, , где 1 - максимальная длительность исследуемого сигнала, то

Т -. + т ев 4

45

где

VUe,(t1d1

1 .Д )

50

|e.U,,(t}Ji

(5)

u atijt

так как Uaj (t) О при Т Т,,.

Последнее неравенство (5,) отражает тот факт, что нельзя определить центр тяжести импульса раньше, чем он закончится.

Таким образом, для реализации привязки к центру тяжести входных импульсов следует вычислить однократный и двойной интегралы от них, одновременно преобразуя значения этих интегралов в какую-то одну физическую величину (заряд, ток, напряжение) , произвести сравнение этих величин. Момент, когда они окажутся одинаковыми, будет линейно связан с центром тяжести сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход формирователя 1 тока зарядки - фиг,2я. В нем он линейно преобразуется в два выходных (х, у) токовых сигнала, Ток с выхода X преобразуется в заряд на накопительном зарядном элементе 2, Временная диаграмма процесса на этом элементе в отсутствии тока разрядки показана на 1)иг.2б. Током с дополнительного выхода у формирователя I тока зарядки заряжается интегрирующий конденсатор 3, который осуществляет понижение скорости нарастания тока разрядки. Меняя его величину, можно менять скорость разрядки накопительного зарядного элемента 2, что дает возможность отказаться от линии задержки. Напряжение с интегрирующего конденсатора 3 поступает на вход формирова- теля 4 тока разрядки, который линейно преобразует входное напряжение на интегрирующем конденсаторе 3 в ток. Этим током разряжается заряд, накопленный от тока зарядки в накопительном зарядном элементе 2, Временная диаграмма напряжения на накопительном зарядном элементе 2 в случае отсутствия тока на выходе X и наличия тока на выходе у формирователя 1 тока зарядки изображена на фиг,2с. На фиг, 2 и изображена временная диаграмма напряжения на накопительном элементе 2 в рабочем случае (при наличии тока зарядки и тока разрядки) Напряжение с накопительного зарядног элемента 2 поступает на вход, компаратора 5, Он срабатывает при переход сигналом на входе из нуля в отрицательную область.

При увеличении амплитуды входного сигнала увеличивается ток зарядки накопительного зарядного элемента 2 и, соответственно, накопительный заряд,

Однако одновременно увеличивается и ток разрядки, В результате эти два процесса в точности компенсируют друг друга и точка пересечения нуля напряжением на накопительном зарядном элементе 2 остается на прежнем месте.

Таким образом, предлагаемый способ формирования временной привязки к центру тяжести сигналов позволяет

улучшить точность более чем на 20% по сравнению с прототипом при наличии флуктуации в одиночном сигнале простой формы. При наличии в исследуемом сигнале нескольких импульсов выигрьщ в точности привязки приближается к расстоянию между импульсами.

Формула изобретения

1,Способ формирования временной привязки к электрическим сигналам, отличающийся тем, что, с целью повышения точности временной привязки к центру тяжести сигналов произвольной формы, осуществляют повторное интегрирование исследуемого импульса, сравнивают две величины, соответственно пропорциональные однократному и двойному интегралу по времени от входного сигнала, и фиксируют момент их равенства,

2,Устройство формирования временной привязки к электрическим сигналам, содержащее формирователь тока зарядки, вход которого соединен с входной шиной, и формирователь тока разрядки, выходы которых подключены

к входу накопительного зарядного элемента и к входу компаратора, выход

которого соединен с выходной шиной, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности временной привязки к центру тяжести сигналов произвольной формы, в него введен

интегрирующий конденсатор, одна обкладка которого подключена к входу формирователя тока разрядки и дополнительному выходу формирователя тока зарядки, а другая - к

общей шине.

U

.

j-l i,- // II

.J

cpu&. 2

Составитель H, Маркий Редактор M.ToBтин Техред Г.Гербер Корректоре. Шекмар,

Заказ 2295/56 Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35., Раушская наб.,,д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгородs, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к импульсной технике. Может использоваться при построении устройств для ампли- тудно-компенсированного формирования временной привязки к электрическим сигналам произвольной формы и длительности. Цель изобретения - повышение точности временной привязки к центру тяжести сигналов произвольной формы достигается, согласно предложенному способу, тем,что осуществляют повторное интегрирование исследуемого импульса, сравнивают две величины, соответственно пропорциональные однократному и двойному интегралу по времени от входного сигнала, и фиксируют момент их равенства . Устройство, реализующее способ, содержит формирователь тока заряда I, накопительный зарядный элемент 2, интегрирующий конденсатор 3, формирователь тока разряда 4, компаратор 5, входную 6 и выходную 7 шины. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л ipwa.;