Устройство определения временного положения флуктуирующих электрических сигналов Советский патент 1986 года по МПК H03K5/153 

Ияобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точной фиксации временного положения электрических сигналов с флуктуирующими параметрами, при этом сигналы предполагаются любой формы, но обязательно обладающие осевой .симметрией.

Целью изобретения является повышение точности устройства и обеспечение возможности ето работы с сигналами любой формь, но обладающими осевой симметрией на уровне и ниже определенного порога.

На фиг, 1 представлена структур- ная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу..

Устройство определения временного положения- флуктуирующих электрически сигналов содержит входную пгану 1, дискриминатор 2, триггер 3, первый ключ 4, первый генератор 5 тока заряда (rT3)j первый накопительньм конденсатор 6, элемент 7 сравнения, генератор 8.тока разряда (ГТР), выходную шину 9 и цепь компенсации, состоящую из втор.ого генератора 10 тока .заряда, второго ключа 11, второго накопительного конденсатора 12 и аналогового сумматора 13. Вход дискриминатора 2 соединен с входной шиной 1, а выход - с входами первого и второго ГТЗ 5 и 10 и первым входом триггера 3. Выход триггера подключен к входам управления первого и второго ключей 4 и 11, выходы которых соединены с общей шиной устройства, а входы - с пе рвыми выводами соответственно первого 6 и второго.12 накопительного конденсаторов. Вторые выводы конденсаторов подключены к общей шине устройства. Выход первого генератора 5 тока заряда подключен к входу первого ключа 4 и первому входу элемента 7 сравнения, а также к выходу ГТР 8. Вьтход элемента 7 сравнения подключен к .выходной щине 9 и второму входу триггера 3, а второй вход - к выходу аналогового сумматора. Первый вход сумматора подключен к выходу второго ГТЗ 10 и входу ключа 11, а второй вход - к источнику опорного напряжения .

Устройство работает следующим образом. ,

При поступлении входного сигнала (эпюра А) дискриминатор 2 вырабатывает импульс длительностью, равной времени превышения входным сигналом порогового напряжения (эпюра Б). По переднему фронту этого импульса устанавливается в единичное состояние триггер 3, закрьшается первый ключ 4 и включается первый ГТЗ 5. Первый накопительный конденсатор 6 начинает при этом заряжаться разностью токов

генераторов 5 и 8 тока, в результате чего на конденсаторе устанавливается потенциал U, величина которого определяется разностью токов и длительностью управляющего импульса

2-it (эпюра В). По окончании управляющего импульса генератор 5 выключается и конденсатор 6 начинает разряжаться током 1ь постоянно включенного ГТР 8. При достижении потенциалом накопительного конденсатора 6 уровня напряжения приложенного к второму входу элемента 7 сравнения, на выходе последнего появляется импульс, фиксирующий временное положение входного сигнала устройства. Этот сигнал подается также а измерительный контур и возвращает схему в исходное состояние (эпюра Д).

Если напряжение на втором входе

элемента 7 сравнения равно U, то момент фиксации временного положения входного сигнала определяется из выражения

Ч i (), + ,с-С.

4- - - - p ov-r- .

., Цп (.)

3 р и I t) р) JP ,

где С - емкость накопительного кон- ; денсатора 6;

t - момент времени, соответствующий середине входного сигнала.

При изменении амплитуды, формы, длительности выгодного сигнала или длительности его фронтов изменяется время 2,.ut, При этом, как видно из выражения (1), если напряжение и„ остается постоянным, изменяется ма- мент фиксации входного сигнала. Если при изменении напряжения U на накопительном конденсаторе 6 одно- временно изменяется напряжение U на втором входе элемента 7 сравнения таким образом, что

.ц;,цЛ...()

0 о 1 -т о г L Jj JP -Ч

где Ug - опорное напряжение, то момент фиксации временного положения входного сигнала равен

U--to+7p Uo, (i) jp

т.е. не зависит ни от формы, ни от параметров входного.сигнала при един ственном условии сохранения его осевой симметрии, ни от уровня дискриминации.

Для I реализации зависимости (2) служит цепь компенсации, которая работает следующим образом.

При поступлении входного сигнала одновременно с зарядом первого накопительного конденсатора 6 происходит з аряд второго накопительного конденсатора 12 током второго ГТЗ 10. Напряжение с конденсатора 12 суммируется с помощью аналогового сумматора 13 с опорным напряжением на его втором входе -U и прикладьшается к второму входу элемента 7 сравнения (эпюра Г). Есди ток ГТЗ 10 равен 23,-Jp, а емкость второго-накопительного конденсатора , то напряжение на втором входе элемента 7 сравнения к .моменту окончания входного сигнала определяется выражением (2). Условие (2) можно также обеспечить, если ток второго ГТЗ 10 установить равньт току первого ГТЗ 5 а емкости С выбрать из условия 21

,

И в том и в другом случае момент фиксации временного положения входно го сигнала определяется выражением (3), т.е. не будет зависеть от формы и параметров входного сигнала, а будет жестко привязан к середине входного сигнала.

Опорное напряжение выбирают из йЫ- Ч р С

соотношения

где

2-at«максимально возможная длительность входного сигнаша.Опорное напряжение может подаваться,например,от источника питания через переменный резистор.

Основным достоинством предлагаемого устройства является то, что оно компенсирует не только изменения амплитуды входных сигналов, но и изменения их формы, длительности, длительности фронтов при единственном условии сохранения симметрии входного сигнала. Кроме того, статистические и температурные флуктуации поро24U44 4

гового напряжения входного дискриминатора мало влияют на точность измерений временных положений сигналов, поскольку изменения момента фиксации 5 фронта регистрируемого импульса, вызванные флуктуацией порогового напряжения, компенсируются соответст- вующим изменением момента фиксации

среза регистрируемого сигнала. ПрИ- 10 чем для медленных (по сравнению с длительностью регистрируемого сигнала) флуктуации достигается прак- тически полная компенсация вследствие того, что момент фиксации не за- 15 висит от величины устанавливаемого порога.

Изменяя уровень опорного напряжения U(j, можно легко менять фазу привязки, либо автоматизировать уп- 20 равление этой фазой. При этом требование полной симметрии входного сигнала не является обязательным. Для нормальной работы устройства достаточно, чтобы симметричной оставалась 25 часть импульса, лежащая на уровне и ниже уровня дискриминации.

Формула изобретения

Устройство определения временного - положения флуктуирующих электрических : сигналов, содержащее входную шину, первый генератор тока заряда, генератор тока Разряда-, триггер, выходную шину, соединенную с вторым вхо- дом триггера, и дискриминатор, вход которого подключен к входной шине, а выход - с входом первого генератора тока заряда, выход которого подключен к выходу генератора тока разря

да, отличающееся

тем.

что, с целью повьшения точности и расширения функциональных возможностей устройства-путем обеспечения возможности работы устройства с сигналами любой формы, обладающими осе- вой симметрией на уровне и ниже определенного порога, в него введены первый и второй ключи, первый и второй накопительные конденсаторы, аналоговый сумматор, элемент сравнения И второй генератор тока заряда, вход которого соединен с выходом дискриминатора и первым входом триггера, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей, выходы которых соединены с общей шиной устройства, а входы - с первыми вьтодами соответственно первого

и второго накопительных конденсаторов, вторые выводы которых соединены с общей шиной устройства, причем первый вывод первого накопительного конденсатора соединен также с выходом первого генератора тока заряда и первым входом элемента сравнения.

выход которого соединен с выходной тиной, а второй вход - с выходом аналогового сумматора, первый вход 5 которого соединен с входом второго ключа и выходом второго генератора тока заряда, а второй вход - с источником опорного напряжения.

/

Л-Ь -Ь

Г

U/7

X

X

X

X

(риг, 2.

Составитель В. Гераси1чов Редактор М.Недолуженко Техред Л.Олейник Корректор ,Л.Пилипенко

Заказ 3612/54 Тираж 816Подписное

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

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

д

/

г

-ь

±

Изобретение относится к измерительной технике. Может быть использовано для точной фиксации временного положения электрических сигналов с флуктуирующими параметрами. Целью изобретения является повышение точности устройства и возможность его работы с сигналом любой формы, но обладакщим осевой симметрией на уровне и ниже определенного порога. Устройство содержит входную шину 1, дискриминатор 2, триггер 3, генераторы тока заряда 5 и 10, элемент 7 сравнения, генератор 8 тока разряда, выходную шину 9. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены: ключи 4 и 11, накопительные конденсаторы 6 и 12, аналоговый сумматор 13.. В устройстве образована цепь компенсации, состоящая из генератора 10, ключа 11, накопительного конденсатора 12 и аналогового сумматора 13. Устройство компенсирует не только изменения амплитуды входных сигналов, но также их формы и длительности. 2 ил. (Л |{ 3 4; 4ib