Устройство для измерения длительности импульсных сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01R13/02 

Изобретение относится к электроиямерительной технике и может быть использовано в анализаторах импульсных сигналов при измерении длитель ности импульсных сигналов с крутым передним фронтом. Цель изобретения - повышение бы стродействия за счет обработки импульса в реальном масштабе времени путем совмещения аналого-цифрового преобразования сигнала и определения длительности импульсного сигнала и помехоустойчивости за счет уве личения порога запуска. На фиг, 1 приведена блок-схема устройства для измерения длительнос ти импульсных сигналов; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство для измерения длитель ности импульсных сигналов содержит первый компаратор 1 , реверсивный ре гистр 2 сдвига, пять элементов И 3регистр 8 подбора цифрового эквивалента, цифроаналоговый преобразователь 9, элемент ИЛИ-НЕ 10, генерато 11 импульсов, усилитель 12, второй компаратор 13, триггер 14, шестой элемент И 15 и счетчик 16 импульсов счетный вход которого соединен с вы ходом шестого элемента И 15. Первый вход шестого элемента И 15 связан с выходом триггера 14, а второй вход - с объединенными между собой выходом генератора 1 импульсов, первым входом элемента ИЛИ НЕ 10 и вторыми входами первых четы рех элементов И 3-6, причем второй вход пятого элемента И 7 подключен к инверсному выходу первого компара тора 1, а выходы первых четырех эле ментов И 3-6 соединены с соответствующим входом регистра 8 подбора ци рового эквивалента, выходы которого связаны с входами цифроаналогового преобразователя 9. Выход цифроаналогового преобразо вателя 9 связан с вторым входом пер вого компаратора 1 и с входом усили теля 12, выход которого подключен к второму входу второго компаратора 13. Первый вход второго компаратора 13 связан с первым входом первого компаратора 1 и подключен к шине входного сигнала. Прямой и инверсны выходы первого компаратора I соответственно соединены с входами управления реверсивного регистра 2 7 двига, тактовый вход которого под;дачен к выходу элемента ИЛИ-НЕ 10, ричем второй вход элемента ИЛИЕ 10 связан с выходом пятого элемена И 7 , а третий - с выходом старшего разряда реверсивного регистра 2 сдвига. Кроме того, выход второго компаратора 13 подключен к Р,-входу триггера 14, S-вход которого соединен с выходом третьего разряда реверсивного регистра 2 сдвига, причем вторые входы первых пяти элементов И 3-6 соответственно подключены к выходам реверсивного регистра 2 сдвига. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии регистр 8 подбора цифрового эквивалента, триггер 14 и счетчик 16 импульсов находятся в нулевом состоянии, а в первой ячейке реверсивного регистра 2 сдвига записана логическая 1 (установка в исходное состояние перечисленных элементов устройства не показана) . Управление работой реверсивного регистра 2 сдвига осуществляется с помощью сигналов, поступающих на его входы V и Vj с прямого и инверсного выходов первого компаратора 1. В зависимости от этих сигналов изменяется режим работы регистра 2 сдвига. С приходом тактового импульса, при 1 и , осуществляется сдвиг 1 из первой ячейки реверсивного регистра 2 сдвига во вторую, т.е. сдвиг I вправо, а при V 0 и V. 1 1 в обратную осуществляется сдвиг сторону, т.е. влевоЭлемент ИЛИ-НЕ 10 введен в схему устройства для предотвращения сдвига 1 из первой ячейки влево и из старшей ячейки реверсивного регистра 2 сдвига вправо, так как в противном случае реверсивный регистр 2 сдвига полностью обнуляется, а это, в свою очередь, приводит к нарушению работоспособности устройства. При наличии О на втором и третьем входах элемента ИЛИ-НЕ 10 разрешается прохождение тактовых импульсов от генератора 11 импульсов на счетный вход реверсивного регистра 2 сдвига. Как только 1 перепишется в старший разряд реверсивного регистра 2 сдвига, элемент ИЛИ-НЕ 10 запрещает сдвиг 1 впра3во. Как только I запишется в первую ячейку реверсивного регистра 2 сдвига и если на инверсном выходе будет присутствовать уровень логической 1, элемент ИЛИ-НЕ 10 запирается и запрещает сдвиг 1 влево. Импульсное воздействие, подлежащее измерению (фиг. 2, линия l), поступает на входную шину устройства. С помощью импульсов, поступаюИ1ИХ с генератора 1 I тактовых импуль сов, производится дискретизация вхо ного сигнала во времени. Так как регистр 8 подбора цифрового эквивалента находится в первый момент вре мени t в нулевом состоянии, то выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 9 (фиг. 2, линия II) равно нулю. При увеличении Ugjj(t) компаратор 1 срабатывает и на его прямом выходе подавляется сигнал логической 1, а на инверсном о. Вследствие этого в реверсивном регистре 2 сдвига производит ся сдвиг 1 из первой ячейки во вт рую. Элемент И 6 открывается, и тактовый импульс с выхода генератора 11 импульсов поступает на счетны вход первого триггера регистра 8 подбора цифрового эквивалента. По , заднему фронту тактового импульсаданный триггер устанавливается в единичное состояние. С помощью цифроаналогового преобразователя 9 код регистра 8 подбора цифрового эквива лента преобразуется в напряжение вых.цап которое поступает на первый вход компаратора . На первом такте преобразования вык. единичном состоянии находится только триггер младшего разряда регистра 8 (q - величина одного кванта преобразования по уровню). Затем происходит сравнение Ue;)-c,lU«, Если ,, то компаратор I не изменяет своего состояния. Элемент ИЛИ-НЕ fO открыт, и вторым тактовым импульсом J,записанная во второй ячейке реверсивного регистра 2 сдвига, сдвигается в его третью ячейку. Элемент И 6 запирается, а элемент И 5 открьгеается, и по заднему фронту второго тактового импульса второй триггер регистра 8 подбора цифрового эквивалента пере водится в единичное состояние. Тогда (фиг. 2, момент времени 57 1„ ). В дальнейшем процесс преобразования повторяется. Как только Ug(t) происходит сдвиг 1 в реверbWK .ЦОПf сивном регистре 2 сдвига влево (фиг.г, момент времени t ), тем самым уменьшается величина приращения выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 9. Как только 1 в реверсивном регистре 2 сдвига при ее сдвиге влево достигнет первой его ячейки, первые четыре элемента И 3-6 запираются, тем самым предотвращая поступление тактовых импульсов на счетные входы регистра 8 подбора цифрового эквивалента. Изменение состояний триггеров регистра 8 подбора цифрового эквивалента прекращается, и на его выходе фор.мируется цифровой эквивалент, соответствующий пиковому значению импульсного воздействия. На третьем такте преобразования (фиг. 2, момент времени tj ) 1, записанная во второй ячейке реверсивного регистра 2 сдвига, переписывается в его третью ячейку, одновременно поступает на В-вход триггера и переводит его в единичное состояние. Шестой элемент И 15 открывается (фиг. 25), и тактовые импульсы генератора 11 импульсов (фиг. 2б) поступают на счетный вход счетчика 16 импульсов (фиг. 2г). Сигнал, соответствующий ,;;. с выхода цифроаналогового преобразователя 9 поступает на вход усилителя 12, коэффициент усиления которого равен 0,1. На выходе усилителя 12 формируется сигнал уровня 0,1 , который поступает на первый вход второго компаратора 13, на второй вход которого поступает сигнал -g(t) Как только Ug,(t) станет меньше второй компаратор 13 срабатывает и переводит триггер 14 в нулевое состояние, тестой элемент И 15 закрывается и прекращается дальнейшее поступление тактовых импульсов на счетный вход счетчика 16 импульсов, т.е. на выходе триггера 14 формируется импульс длительностью, равной лительности измеряемого импульсного воздействия, определяемой по переднему фронту на фиксированном уровне, а по заднему фронту - на уровне ,1 Ц,. На выходе счетчика 16 имульсов формируется двоичный код, квивалентный длительности измеряеого импульсного воздействия.

Устройство дляизмерения длительности импульсных сигналов выполнено на современных интегральньтх микросхемах. Регистр 8 подбора цифрового эквивалента может быть выполнен на триггерах со счетным входом, причем прямой выход предыдущего триггера связан, для осуществления операции суммирования через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ со счетным входом последующего триггера. На второй вход элемента ИСКШОЧАКЩЕЕ ИЛИ подается сигнал с выхода первых четьфех элементов И 3-6. Генератор I1 импульсов может быть реализован по стандартной схеме автоколебательного мультивибратора.

Формула изобретения

Устройство для измерения длительности импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные регистр подбора цифрового эквивалента, цифроаналоговый преобразователь и первьй компаратор, генератор импульсов, второй компаратор и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия, в него введены усилитель, триггер, шесть элементов И, элемент ИЛИ-НЕ и реверсивный регистр сдвига, первый и второй входы управления которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами первого

компаратора, а тактовый вход соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, причем выходы реверсивного регистра сдвига соответственно подключены к

первым входам первых пяти элементов И, вторые входы которых объединены, кроме входа пятого элемента И, и подключены к выходу генератора импульсов и к первому входу элемента

ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, а третий вход - с выходом последнего разряда реверсивного регистра сдвига, при этом второй вход пятого

элемента И подключен к инверсному выходу первого компаратора, а выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с соответствующими счетными входами регистра подбора цифрового эквивалента, выход цифроаналогового преобразователя через усилитель подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с

первь&1 входом первого компаратора и подключен к щине входного сигнала, а выход второго компаратора соединен с R-входом триггера, S-вход которого соединен с выходом третьего

разряда реверсивного регистра сдвига, причем выход триггера соединен с первым вводом шестого элемента И,второй .вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход подключен к

счетному входу счетчика импульсов.

Изобретение может быть использовано в анализаторах импульсных сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия и помехоустойчивости устройства. Устройство содержит компараторы 1 и 13, регистр 8 подбора цифрового эквивалента, цифроаналоговый преобразователь 9, генератор 11 импульсов и счетчик 16 импульсов. Введение элементов И 3-7 и 15, реверсивного регистра 2 сдвига, элемента ИЛИ-НЕ 10, усилителя 12, триггера 14 и образование новых функциональных связей позволяет обрабатывать импульс в реальном масштабе времени путем совмещения аналого-цифрового Преобразования сигнала и определения длительности имI пульсного сигнала, а также увеличивает порог запуска. 2 ил. (Л