Измеритель временных параметров импульсов Советский патент 1987 года по МПК G01R29/00 

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано при измерении временных параметров периодических импульсов.

Цель изобретения - повышение точности измерения временных параметров импульсов.

На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Измеритель содержит дифференцирую- п;ий элемент 1, элементы 2 и 3 задержки, диоды 4 и 5, элемент 6 НЕ, первый 7 и второй 8 дополнительные ключи, первый 9 и второй 10 основные ключи, третий дополнительный ключ 11, избирательный фильтр 12, фазовращатели 13 и 14, сумматоры 15 и 16, нуль-органы 17 и 18, измерители 19 и 20 и генератор 21 вспомогательного синусоидального напряжения, выход которого соединен с первыми входами сумматоров 15 и 16 непосредственно, а с вторыми - через третий дополнительный ключ 11, избирательный фильтр 12 и фазовращатели 13 и 14 соответственно, причем выходы сумматоров соединены соответственно с первыми входами первого 9 и второго 10 основных к.чючей, выходы которых подключены к входам нуль- органов 17 и 18, сигнальные входы ключей 7 и 8 соединены с входом дифференцирующего элемента 1 и являются входом устройства, выход элемента 1 соединен с входа.ми элементов 2 и 3, выходы которых соединены соответственно с анодом и катодом диодов 4 и 5, катод и анод которых соединены соответственно с управляющими входами ключей 7, 9 и 11 и входом элемента 6 НЕ, выход которого соединен с управляющими входами ключей 8 и 10, выходы ключей 7-10 соединены соответственно с входами измерителей 19 и 20 и нуль-органов 17 и 18.

Измеритель работает следуюп1им образом.

На вход элемента 1 и первого 7 и второго 8 дополнительных ключей поступают измеряемые импульсы с входной тины с частотой следования ,-. На выходе элемента 1 формируют положительные и отрицательные импульсы, соответствующи.е переднему и заднему фронтам измер5и:-мого импульса. Через элементы 2 и 3 импульсы поступают на диоды 4 и 5. Положительные импульсы после диода 4 поступают на управляющие входы ключей 7, 9 и 11. Отрицагель- иые импульсы, снимаемые с выхода диг)да 5 и элемента 6 НЕ, поступают на ключи 8 и 10. Синусоидальное У„„, вспомогательное па- пряжение с частотой следования „„, снимаемое с выхода генератора 21, поступает на сумматоры 15 и 16 и вход ключа 11. В ключе 11 это напряжение стробируется поло- жите;1ьными импульсами с частотой следования /V. На выходе ключа 11 формируется синусоидальное напряжение U,,(t) с частотой следования /„ низкой частоты, причем частоТ1з1 /с, /„, /„« взаимно засинхронизированы и связаны соотноп1еннем

0

5

0

5

0

5

0

5

периодов Т„,, укладывается в

/и-/„«-/.-лч

где Л -- количество целых 1// „„, которое периоде 7, //,.

Сфор.мированное синусоидальное напря- жепие 6,, фильтруют фильтром 12 и подают через фазовращатели 13 и 14 на другие входы сумматоров 15 и 16, где суммируют с синусоидальным нанряжением V ,,,,, подаваемым с генератора 21.

На выходе первого дополните.чьного ключа 7 формируют постоянные напряжения, соответствуюп.ие временной позиции положительного импульса относительно измеряемого, на выходе первого основного ключа 9 формируют мгновенное значение нро- суммироЕ анного напряжения в сумматоре 15 в моменты времени стробирования. В уста- новив1пемся режиме его компенсируют до пуля.

На выходе второго дополнительного ключа 8 формируют постоянное напряжение, соответствуюп1.ее временной позиции отри- цате. гьного импульса относительно измеряемого. На выходе второго основного ключа 10 формируются мгновенные значения просуммированного напряжения в сумматоре 16 в момент) времени стробирования. В уста- измерения его сируют до пуля. Постоянные напряжения 1осле ключей 7 и 8 измеряют измерителями 19 и 20.

реализации изобретения состоит в компенсации на выходах основнь х ключей 9 и 10 в моменты времени их срабатывания мгновенных значений синусоидального напряжения высокой частоты с частотой следования /„„ и снимаемого с генератора 21 мгновенным 1 значениям еформи- рованного .синусоидального напряжения ио- кой частоты с частотой следования / „ и снимаемого с выходов фазоврац,ателей 13 и 14. Возможность такой комЕтенсации следует из того, что к последовательные моменты времени п. Тс срабатывания ключей мгновенные значения низкочастотного апряже- пия и вспомогательного равны между собой

и ПрОТИ ЗОПОЛОЖНЬ ПО .

fy .- У /K- - i:t . Тс .l „/UWT. +.-, + v,

J I ,j/( -Тс -ГЛ- l

(2)

Напряжение U,,n(t в моменты времени n-Г, равно

У,„,(пТ,.)а,

Видно, что мгновенные значе ия напряжения и„(пТс) и и„,,(пТ,-} при и,,,, и„ равны между собой и противоположны по знаку.

На фиг. 2а показано вспомогательное на 1ряжение U „„{(, которое стробируется им ульсами малой длительности с частотой

fc. На фиг. 2а пунктирной линией показана огибающая сформированного низкочастотного напряжения U,,{t). На фиг. 2в показано напряжение U,,(l), которое сдвинуто по фазе в фазовращателе на 180° относительно напряжения, которое указано на фиг. 2а (пунк- тирная линия). На фиг. 2г показана сумма этого сдвинутого напряжения с вспомогательным напряжением. В моменты времени стробирования выделяются и запоминаются мгновенные значения этой суммы (фиг. 2д).

Если сдвигать по фазе и изменять амплитуду сформированного низкочастотного напряжения (фиг. 2в) относительно преобразованного напряжения низкой частоты (фиг. 2а, пунктирная линия), то наступит такой момент, когда мгновенные значения просум.мированного напряжения (фиг. 2г) будут равны нулю в моменты стробирования. Это означает, что мгновенные значения компенсируемого напряжения равны .мгновенным значениям компенсирующего напряже- ния. Для осуществления компенсации в моменты стробирования мгновенные значения компенсирующего и компенсируемого напряжений должны быть противоположными по знаку. В предлагаемом устройстве этого достигают сдвигом ко.мпенсирующего напря- жения по фазе на л в фазовращателях 13 и 14 в при перестройке их для достижения ко.мпенсации. Задачу сдвига можно быть бы решить инвертором, но фазовращатель необходим для enie одной компенсации - запаздывания низкочастотного напряжения в цепях фор.мирования.

Таким образом, выполнив задачи компенсации запаздывания и сдвига на л, каждый фазовращатель обеспечивает такое фазовое соотношение разночастотных и равных по амплитуде напряжений на входах суммато- ров 15 и 16, что в момент стробирования указанные напряжения взаимно компенсируются и мгновенное значение их суммы равно нулю, а это приводит к повышению точности всего устройства вследствие исклю- чения ряда погрешностей умножения фазового сдвига интервальных импульсов: погрешности нелинейности входного ключа строб-преобразователя, погрешности рассогласования выхода генератора и входа

ключа, погрешности от нестабильности длительности строб-импульсов.

Фазовращате.чи должны быть круговыми градуированными с пределом установки фазового сдвига О-2л. Измерение состслгг в поочередной перестройке фазоврап1ателсй до достижения срабатывания нуль-органов 17 и 18, после чего по шкалам фазовращателей отсчитывают разность их показаний и пропорциональную этой разности измеряемую величину длительности.

Формула изобретения

Измеритель временных параметров импульсов, содержащий генератор вспомогательного синусоидального напряжения н дифференцирующий элемент, вход которого соединен с входом устройства, а выход соответственно через два элемента задержки соединен с анодом первого диода и катодом второго, катод первого диода соединен с управляющими входами первых основного и дополнительного ключей, анод второго диода через элемент НЕ соединен с управляющими входами вторых основного и дополнительного ключей, сигнальные входы дополнительных ключей соединены с входом устройства, а выходы - соответственно с входами первого и второго измерителей, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, в него введены третий дополнительный ключ, избирательный фильтр, два сумматора, два фазовращателя и два нуль- органа, входы которых соответственно соединены с выходами первого и второго основных ключей, сигнальные входы которых подключены соответственно к выходам су.м- маторов, причем первые входы сумматоров соединены с выходом генератора вспомогательного синусоидального напряжения, а вторые входы через соответствующие фазовращатели соединены с выходом избирательного фильтра, вход которого соединен с выходом третьего дополнительного ключа, управляющий вход которого подк,чючен к управляющему входу первого основного к. поча, а сигнальный вход - к выходу генератора вспомогательного синусоидального напряжения.

Л/уер5/уазо су/ ае ие HtJ3/iau vacrr7a/nbi

а

Bcrrof crPO r:-7e/ r(/Tfffe fffcoMO- уасп-гоггтн-уе a/7/} e i/e

1 -fz T3 T- T T T7 Jd T T Tf

C/Tr e f f L/ffufi/e

/yk/5/V CVCfC/77i7/77 fff //(/ xVriP//(f

7

ij / Tc) Uff ) 567,S 9

ap.2

миэна vffc/ ff a ff6fce7/iov(yc/r7ff/T7 jvo eo наггр/ рн я

ff ) 7,S 9

70

f

Мгмуоенмб е f мол еито/ Времени cm/yaSc poffa ua /г/уосум- fl L/f/a cfi offf cf p /ffPHc

Из.меритель временных параметров импульсов содержит дифференцирующий элемент 1, элементы 2, 3 задержки, диоды 4, 5 эле.мент НЕ 6, ключи 7-11, избирательны фи.чьтр 12, фазовращате,ти 13, 14, су.ммато- ры 15. 16, нуль-органы 17, 18, измерители 19, 20 и генератор 21 всномогательного синусо- ил.;;льного иаиряжения. Изобретение иовы- шяст точность измерения. 2 и,т. ОР o со ;о 00 О5 Фиг,.1