Устройство сравнения напряжений Советский патент 1988 года по МПК H03K5/19 G01R19/30 

Доп. вх.

Устанодка режипа

Устанодка нуля

(Л

Вых. 1

Вых.н

ройство содержит- формирователь 1, счетчики 2 и 12, многоканальный коммутатор 3, компараторы 4.1-4.N, D-триггеры 5.1-5.N, многоканальный сумматор 6, пороговый элемент 7, инвертор 8, ключи 9, 18 и 19, реверсивный счетчик 10, цифро-аналоговьй преобразователь 11, коммутаторы 13 и 14, аттенюатор 15, двухпороговый компаратор 16, генератор 17 импульсов. Технико-экономический эффект изобретения заключается в расширении облас ти использования рассматриваемого объекта как для определения канала с наибольшим выходным напряжением, так и для относительного измерения амплитуды импульсов и повторяющихся импульсных последовательностей. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для выбора канала с наибольшим выходным напряжением, а также для оценки амплитуды импульсов и повторяющихся импульсных последовательностей. Цель изобретения - расширение области использования - достигается путем обеспечения возможности выделения импульсов в повторяющихся импульсных последовательностях,, относительное изменение амплитуды кото- рых превьш1ает заданный уровень. Уст

. 1 .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в технике для выбора канала с наибольшим выходным напряжением, а также для оценки амплитуды импульсов в повторяющихся импульсных последовательностях.

Цель изобретения - расширение области использования путем обеспече- ния возможности выделения импульсов в повторяющихся импульсных последовательностях, относительное изменение амплитуды которых превьш1ает заданный уровень.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь 1, первый счетчик 2, многоканальный коммутатор 3, компараторы 4.1-4.N, D-триггеры 5.1-5.N, многоканальньй сумматор 6, пороговый элемент 7, инвертор 8, первый ключ 9, реверсивный счетчик 10, цифроаналоговый преобра- зователь 11, второй счетчик 12, пер- вмй коммутатор 13, второй коммутатор 14, аттенюатор 15, двухпороговый компаратор 16, генератор 17 импульсов, второй ключ 18 и третий ключ 19, при этом входом формирователь 1 соединен с шиной дополнительного входа, выходом - со счетным входом счетчика 2, выходы которого соединены с управляющими- входами многоканального коммута- тора 3, информационный вход которого соединен с шиной дополнительного входа, а выходами многоканальный коммутатор 3 соответственно соединен с неинвертируемыми входами компарато- ров 4.1-4,N, выходы которых соединены

с информационными входами D-тригге- ров 5.1-5.Ми с входами многоканаль-: ного сумматора 6, выходом соединенного с входом порогового Элемента 7, входом двухпорогового компаратора 16 и первым входом первого коммутатора 13.

Выход порогового элемента 7 через ключевой элемент 19 соединен с входом сложения реверсивного счетчика 10, а через элемент НЕ 8 и ключевой элемент 9 - с входом вычитания реверсивного счетчика 10. Сигнальные входы ключевых элементов 19 и 9 через ключевой элемент 18 соединены с выходом генератора 17 импульсов, а вход управления ключевого элемента 18 соединен с выходом первого коммутатора 13, первый вход управления которого соединен с шиной Установка режима, с входом блокировки многоканального коммутатора 3, .Второй управляющий вход первого коммутатора 13 соединен с выходом двухпорогового компаратора 16, выход реверсивного счетчика 10 соединен с управляемым входом цифрбаналого- вого преобразователя 11, выход которого непосредственно или через аттенюатор 15 соединен через коммутатор 14 с объединенными инвертируемь1ми входами компараторов 4.1-4.N, а управляющий вход коммутатора 14 соединен с выходом счетчика 12. Установочные входы счетчиков 2 и 12 и D-триггеров соединены с шиной установки нуля.

. .

При подаче на шину установки режима 1 устройство работает в режиме относительного измерения амплитуды импульсов в повторяющихся импульсных последовательностях за два периода.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал, представляющий повторяющиеся импульсные последова- тельности, например, положительной по .лярности с различными амплитудами, поступает на вход формирователя 1. Импульсы с выхода формирователя 1 поступают на счетный вход счетчика 2, сопряженного с управляющим входом коммутатора 3. Переключение коммутатора 3 производится параллельным двоичным кодом, формируемым счетчиком 2 по мере поступления на его вход импульсов с выхода формирователя 1. Объем счетчика 2 устанавливается равным числу импульсов в повторяющейся импульсной последовательности. При этом на выходах коммутатора 3 последовательно вьщеляются импульсы в соответствии с их порядковыми номерами в повторяющейся последовательности. Таким образом, на первом выходе коммутатора 3 вьщеляются первые в порядке следова- ния импульсы из входной последовательности, на втором - вторые импульсы и так далее в соответствии с их порядком следования.

При поступлении на неинв.ертирую- щий вход компаратора 4 первого импульса положительной полярности на его выходе формируется уровень напряжения 1. Одновременно на выходе многоканального сумматора 6 также формируется уровень 1, который через коммутатор .13 поступает на управляющий вход ключа 18. Одновременно уровень 1 с выхода порогового элемента 7 поступает на управляющий вход ключа 19, разрешая прохождение импульсов с выхода генератора 17 через открытые ключи 18 и 19 на вход Сложение реверсивного счетчика 10. Каждый импульс, поступивший на вход Сложение реверсивного счетчика 10, на одну ступеньку, равную щагу квантования., повышает уровень напряжения на выходе цифроаналоговрго преобразователя 11. Напряжение с выхода цифро- аналогового преобразователя 11 через коммутатор 1-4 поступает на объединенные инвертирующие входы компараторов 4.1-4.N.

Когда уровень напряжения на ин- йертирующих входах компараторов 4.1- 4.N на один шаг квантования превысит амплитуду импульса на первом выходе коммутатора 3, на выходе компаратора

4 установится уровень напряжения, равный уровню О. На выходе многоканального сумматора 6 также устанавливается уровень О, накладывающий запрет на прохождение импульсов с выхода генератора 17 через ключи 18 и 19 на вход Сложение реверсивного счетчика 10,

15

0

g 25О5

0

45

0

Если на втором выходе коммутатора 3 амплитуда импульса оказывается меньще уровня напряжения, установленного на выходе цифроаналогового преобразователя 11, то ключи 18 и 19 остаются в закрытом состоянии.

Если, например, на N-M выходе коммутатора 3 амплитуда импульса превышает уровень напряжения, установленный на выходе цифроаналогового преобразователя 11, то на выходе компаратора 4.N формируется уровень напряжения, равньш уровню 1 и импульсы с выхода генератора 17 через открытые ключи 18 и 19 вновь поступают на вход Сложение реверсивного счетчика 10. , При этом напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя 11 вновь начинает возрастать.

Таким образом, на выходе цифро- аналогового преобразователя 11 после прохождения первой серии импульсов из повторяющейся импульсной последовательности с точностью до одного шага квантования цифроаналогово го пре- юбразователя 11 установится .уровень напряжения, равный значению макси- мальной амплитуды в импульсной последовательности.

После прохождения первой серии импульсов на выходе счетчика 2 вновь устанавливается значение начального двоичного кода, открьгоающего первый канал коммутатора 3. Одновременно импульс переполнения с вьрсода счетчика 12 переводит коммутатор 14 в такое состояние, при котором напряжение на объединенные инвертирующие входы ком-, параторов 4.1-4.N начинает поступать с выхода аттенюатора 15. При этом коэффициент ослабления аттенюатора 15 соответствует допустимому относительному изменению амплитуды импульсов в повторяющейся последовательности, g Уровень напряжения с выхода счетчика 12 поступает также на тактовые входы D-триггеров 5.1-5.N. Поскольку счетчик 12 представляет собой счетчик с защелкой (2), то его состояние

не меняется с приходом импульсов из следующей серии.

Таким образом, при прохождении второй серии импульсов из повторяющейся импульсной последовательности на выходах компараторов 4.1-4.N, соответствующих порядковым- номерам импульсов, относительное изменение амплитуды которых не превышает заданного значения, формируются уровни 1 Логические уровни напряжений с выхо- дов компараторов 4.1-4.N записываются в D-триггеры 5.1-5.Nj которые выполняют функции элементов памяти.

Для перехода к анализу импульсньпс последовательностей с другим числом импульсов в се рии необходимо изменить соответствующим образом объемы счетчиков 2 и 12.

Величина допустимого относительного изменения амплитуды задается с помощью изменения коэффициента ослабления аттенюатора 15.Рассматриваемое техническое устройство работает в режиме сравнения постоянных входных напряжений.

Режим указанной работы обеспечивается подачей сигнала О на шину Установка режима. При этом блокируется многоканальный коммутатор 3,- а к управляющему входу ключевого элемента 18 с помощью коммутатора 13 подключается выход двухпорогового .компаратора 16. .

В режиме сравнения сигналов уст- . ройство работает следующим образом.

Сигнальными входами устройства яв-. ляются неинвертирующие входы компараторов 4.1-4.N.

Если в какой-то момент времени на неинвертирующих входах сразу несколько компараторов 4.1-4.N присутствуют уровни напряжения положительной полярности большие, чем уровень напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 11, то на выходах этих компараторов присутствуют уровни 1. Каждый такой.уровень напряжения, поступая на соответствующий вход

, JO

«г

20

25

30

i 50

многоканального сумматора о, увеличивает уровень напряжения на его выходе на величину ди. Таким образом, уровень напряжения на выходе многоканального сумматора 6 определяется выражением Uj.m-tiU, где т - число ка- налов, в которых на данный момент времени уровень их выходного напряжения превышает уровень напряжения на

35

40

45

я

-. о

4206566

выходе цифроаналогового преобразователя 11.

Напряжение с выхода многоканально- , го сумматора 6 одновременно поступает на вход двухпорогового компаратора 16 и на вход порогового элемента. Компаратор 16 представляет собой сдвоенный компаратор с допусковой зо- JO ной входного сигнала, равной 0,8- 1,2iU. Если напряжение на выходе

многоканального сумматора 6 находится в указанной допусковой зоне, то это означает, что только один из компара«г торов 4.1-4.N имеет на выходе уро- luiii

20

25

30

50

вень 1 и этот компаратор соответствует каналу, имеющему на данный момент времени наибольшее выходное напряжение. При этом уровень О с выхода компаратора 16 закрывает ключ 18. Если уровень напряжения на выходе многоканального сумматора 6 имеет з.на- чение 0,8Ли ис 1 2ли, т.е. выйдет из допусковой зоны компаратора 16, что соответствует тому, что несколько компараторов 4 (по крайней мере два) имеют на своих выходах уровни. 1, то в этом случае на выходе двухпорогового компаратора 16 также формируется уровень 1, который открывает ключ 18 и управляющие импульсы с выхода генератора 17 проходят на входы ключей 9 и 19. Одновременно пороговый элемент 7 при ,2tiU формирует на своем выходе уровень 1, который откры- 35 вает ключ 19. При этом управляющие импульсы с выхода генератора 17 через открытые ключи 19 и 18 проходят на вход Сложение реверсивного счетчика 10, что вызывает увеличение . уровня напряжения на выходе цифро- аналогового преобразователя 11 и приводит к появлению уровней О на выходах компараторов 4. При этом уровень напряжения на выходе многокаг- нального сумматора 6 дискретно уменьшается до тех пор, пока не попадет в допусковую зоны двухпорогового компаратора 16, которьй закрьшает ключ 18, На этом заканчивается про-. цесс определения канала с наибольшим

40

45

Ьыходным напряжением.

Если в выбранном канале уменьшится уровень выходного напряжения, то на выходе сумматора 6 уровень напряжения будет близок нулю, т.е. выйдет из допусковой зоны компаратора 16. При этом уровнем 1 с вькода компаратора 16 открывается ключ 18. Одно

временно при уровне выходного напряжения сумматора 6, равного Uc - ,, пороговый элемент 7 формирует на своем выходе уровень напряжения, равный уровню

О, которым

закрывается ключ 19 и открывается ключ 9. При-ЭТОМ управляющие импульсы с выхода генератора 17 через открытые ключи 18 и 9 проходят на вход Вычитание реверсивного счетчика 10 Каждый импульс, поступивший на вход Вычитание реверсивного счетчика 10 на одну ступеньку уменьшает уровень напряжения на выходе цифроаналогово- го преобразователя 11. Это приводит к тому, что уровень напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 11 станет меньше одного из уровней входного напряжения, что при- ведет к появлению уровня 1 на выходе компаратора 4, соответствующего каналу, имеющему на данный момент времени наибольшее выходное напряжение.

Таким образом, в режиме сравнения входных напряжений выделяется канал, имеющий на данный момент времени наибольшее выходное напряжение.

Технико-йкономический эффект изобретения заключается в расширении области использования рассматриваемого объекта как для определения канала с наибольшим выходным напряжением, так и для относительного измерения амплитуды импульсов в повторяющихся импульсных последовательностях.

Формула изобретения

Устройство сравнения напряжений по авт. св. № 924846, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования путем

10

15

. , 2025

4206568

обеспечения возможности выделения импульсов из повторяющихся импульсных последовательностей, относительное изменение амплитуды которых пре- вышает заданный уровень, в него введены три коммутатора, два счетчика, формирователь, N D-триггеров, шины дополнительного входа, режима и установки нуля, при этом шина дополнительного входа через формирователь соединена со счетным входом первого и второго счетчиков и с сигнальным входом третьего многоканального коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выходами третий многоканальный коммутатор соединен соответственно с неинвертирующими входами компараторов, вьпсоды которых соответственно соединены с информационными входами всех N В триггеров, выход второго счетчика соединен с объединенными тактовыми входами N D-триггеров и входом управления второго коммутатора, первый сигнальный вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя и через аттенюатор - со своим . вторым сигнальным входом, а выход второго коммутатора соединен с инверсными входами коммутаторов, -первьй коммутатор управляющим входом соединен с шиной установки режима и с входом блокировки третьего многоканального коммутатора, первый сигнальный . вход которого соединен с выходом многоканального сумматора, а второй сигнальный вход - с выходом двухпорогово- го компаратора, вьпсодом первый ком мутатор соединен с управляющим входам второго ключа, входы установки первого, второго счетчиков, ревер- сивного счетчика и D-триггеров соединены с шиной установки нуля.

35

40