Устройство фиксации временных положений сигналов Советский патент 1988 года по МПК H03K5/153 

1U

Изобретение относится к импульсно технике и может быть использовано в экспериментальной физике для прецизионного измерения временных положений сигналов.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости за счет исключения срабатывания устройства при наличии случайных помех, за счет увеличения крутизны участка рабочей характеристики формируемого на накопительном конденсаторе.

На фиг.1 представлена функциональ

через разделительный конденсатор 14 - с второй входной клеммой 2 устройства и с анодом диода 15, катод которого соединен с общей шиной устройства, выход второго элемента 12 задержки соединен с вторым входом порогового элемента 13 второй выход которого соединен с первым входом управляемого селектора - формирователя 16 импульсов, первый выход которого соединен с второй выходной клеммой 18 устройства, третья входная клемма 3 которого соединена с вторым входом

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова- . но в экспериментальной физике для прецизионного измерения временных положений флуктуирующих сигналов. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства. Устройство содержит диcкpи fинaтop 5 нижнего уровня, элемент 6 задержки, дискриминатор 4 верхнего уровня, генератор 8 тока заряда, генератор 7 тока разряда, накопительный конденсатор 9 и формирователь 10 импульсов. Введение элемента 12 задержки, преобразователя 11 время - амплитуда, порогового элемента 13, разделительного конденсатора 14, диода 15 и управляемого селектора-формирователя 16 импульсов позволяет повысить точность измерения временных положений сигналов при наличии случайных помех в условиях существенных флуктуации амплитуды и длительности фронта нарастания фиксируемых сигН алрв, 4 ил. В (Л

ная схема устройства фиксации времен- |5 управляемого селектора - формирова30

ных положений сигналов; на фиг, 2 - временная диаграмма работы устройства; на фиг. 3 - зависимость момента появления сигнала на первом tg и втором t выходах устройства от измене- 20 НИН параметров входных импульсов; на фиг. 4 - принципиальная схема порогового элемента.

Устройство содержит первую 1, вторую 2, третью 3 входные клеммы, диск-25 риминатор 4 верхнего уровня, дискриминатор 5 нижнего уровня, первый элемент 6 задержки, генератор 7 тока разряда, генератор 8 тока заряда, накопительный конденсатор 9, формирователь 10 импульсов, преобразователь 11 время - амплитуда, второй элемент 12 „задержки, пороговый элемент 13, разделительный конденсатор 14, диод 15, управляемый селектор - формирователь 16 импульсов, первую 17 и вторую 18 выходные клеммы.

Первая входная клемма 1 устройства соединена с входом дискриминатора 4 верхнего уровня и входом дискриминатора 5 нижнего уровня, выход которого соединен с первым входом генератора В тока заряда, с первым входом преобразователя 11 время - амплитуда и через первый элемент 6 задержки с гервым входом генератора 7 тока разряда, выход которого объединен с выходом генератора 8 тока заряда и соединен с входом формирователя 10 импульсов и с первым выводом накопительного конденсатора 9, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства, выход формирователя 10 импульсов соединен с первой выходной Клеммой 17 устройства, с вторым входом -тенератора 8 тока заряда и с пер- вым входом порогового элемента 13, первый- выход которого соединен с входом второго элемента 12 задержки и

35

40

45

теля: 16 импульсов, второй выход которого соединен с третьим входом порогового элемента 13, выход дискрими натора 4 верхнего уровня соединен с вторым входом генератора 7 тока разряда и с вторым входом преобразовате ля -11 время - амплитуда, выход которого соединен с анодом диода 15.

На фиг. 2 обозначено: эпюра 19 входного сигнала устройства; эпюра 20 выходного сигнала дискриминатора 5; эпюра 21 выходного сигнала дискри минатора 4; эпюра 22 выходного сигнала элемента 6 задержки; эпюра 23 сигнала на накопительном конденсаторе 9; эпюра 24 выходного сигнала генератора 7; эпюра 25 выходного сигна ла формирователя 10; эпюра 26 выходного сигнала порогового элемента 13; эпюра 27 выходного сигнала управляемого селектора формирователя 16;эпю- ра 28 выходного сигнала устройства (выход 18),

Пороговый элемент 13 содержит пер вый 29, второй 30, третий 31, четвер тый 32, пятый 33, шестой 34, седьмой 35, восьмой 36, девятый 37, деся тый 38, одинадцатьй 39, двенадцатый 40 резисторы, первый 41 и второй 42 конденсаторы, индуктивность 43, диод 44, первый 45, второй 46, третий 47, четвертый 48 транзисторы, первую 49, вторую 50 и третью 51 входные клеммы, первзпо 52 и вторз то 53 выход1й)1е клеммы,

Первая 49, вторая 50 и третья 51 входные клеммы порогового элемента 13 объединены и соединены через конденсатор 41 с первым выводом резисто ра 33 и с анодом диода 44, катод которого соединен с общей шиной устрой ства, второй вывод резистора 33 соединен с базой транзистора 45, коллек тор которого соединен с базой тран0

0

5

5

0

5

теля: 16 импульсов, второй выход которого соединен с третьим входом порогового элемента 13, выход дискрими- натора 4 верхнего уровня соединен с вторым входом генератора 7 тока разряда и с вторым входом преобразователя -11 время - амплитуда, выход которого соединен с анодом диода 15.

На фиг. 2 обозначено: эпюра 19 входного сигнала устройства; эпюра 20 выходного сигнала дискриминатора 5; эпюра 21 выходного сигнала дискриминатора 4; эпюра 22 выходного сигнала элемента 6 задержки; эпюра 23 сигнала на накопительном конденсаторе 9; эпюра 24 выходного сигнала генератора 7; эпюра 25 выходного сигнала формирователя 10; эпюра 26 выходного сигнала порогового элемента 13; эпюра 27 выходного сигнала управляемого селектора формирователя 16;эпю- ра 28 выходного сигнала устройства (выход 18),

Пороговый элемент 13 содержит первый 29, второй 30, третий 31, четвертый 32, пятый 33, шестой 34, седьмой 35, восьмой 36, девятый 37, десятый 38, одинадцатьй 39, двенадцатый 40 резисторы, первый 41 и второй 42 конденсаторы, индуктивность 43, диод 44, первый 45, второй 46, третий 47, четвертый 48 транзисторы, первую 49, вторую 50 и третью 51 входные клеммы, первзпо 52 и вторз то 53 выход1й)1е клеммы,

Первая 49, вторая 50 и третья 51 входные клеммы порогового элемента 13 объединены и соединены через конденсатор 41 с первым выводом резистора 33 и с анодом диода 44, катод которого соединен с общей шиной устройства, второй вывод резистора 33 соединен с базой транзистора 45, коллектор которого соединен с базой тран 14

зистора 46, коллектор которого соединен с первым выводом резистора 36 и через резистор 37 с базой транзис тора 47, эмиттер которого через конденсатор 42 соединен с второй выходной клеммой 53 порогового элемента 13, второй вывод резистора 36 соединен с базой транзистора 48, эмиттер которого соединен с выходной клеммой 52 порогового элемента 13, транзисторы 45,47 и 48 п-р-п, транзистор 46 р-п-р типа.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на входы дискриминатора 5 нижнего уровня и дискриминатора 4 верхнего уровня с порогами срабатывания U, и U соответственно. При достижении входным импульсом указанных пороговых уровней на выходах данных элементов вырабатываются сигналы стандартной формы (фиг, 2, э пюры 19-21) в моменты времени t , и t. По сигналу с выхода дискриминатора 5 нижнего уровня начинается заряд накопительного конденсатора 9 током Ii.reHepaTOpa 8 тока заряда до момента включения выходным импульсом дискриминатора 4 верхнего уровня генератора 7 тока разряда.

С этого момента заряд накопитель- .ного конденсатора 9 осуществляется током, значение которого определяется разностью токов генератора 8 тока заряда и генератора 7 тока разряда li.-Ip (фиг62, эпюра 23). Данная процедура продолжается до выключения тенератора 7 тока разряда задержанным на время б) сигналом с входа диск- риминатора 5 нижнего уровня. Величина Z, задается элементом.6 задержки.С момента времени t. + , скорость заряда накопительного конденсатора 9 вновь определяется током 1л до мо- мента tg (, эпюра 23) достижения напряжением на накопительном конденсаторе 9 уровня срабатывания U формирователя 10 импульсов. Последний в указанный момент t, вьфабаты- вает сигнал, фиксирующий в первом приближении положение входного импульса на временной оси (фиг.2, эпюра 25), приводит в исходное состояние генератор 8 тока заряда и, кро- ме того, запускает пороговый элемент 13. С выхода последнего сигнал разветвляется и поступает на вход управляемого селектора - формирователя 16

50

импульсоп и через элемент 12 задержки поступает на второй вход порогового элемента 13, вновь запуская последний.

Формируемая таким образом последовательность импульсов на выходе порогового элемента прекращается по отрицательному сигналу с выхода управляемого селектора - формирователя 16 импульсов (фиг.2, эпюра 27), который вырабатывается одновременно с выходным сигналом устройства и подается на третий вход упомянутого порогового элемента 13. Период рециркуляции формируемой серии (фиг.2, эпюра 26) определяется величиной элемента 12 задержки Jiji , а также суммарной емкостью интегрирующей цепочки;. разделительный конденсатор 14, диод 15, Величина емкости диода 15 определяется значениями исходного смещения Е и выходного напряжения преобразователя 11 время - амплитуда, с помощью которого анализируется величина крутизны регистрируемых сигналов. Значение задержки Л, «.вносимое интегрирующей цепочкой, следующее:

д, К(Е - ы-и),

где К - постоянная величина, зависящая от типа диода; с - коэффициент передачи преобразователя 11 время - амплитуда;

и - значение напряжения на входе преобразователя 11 время - амплитуда. До момента появления сигнала на втором выходе устройства t можно записать :

+ nA, +п€ ,

где п - число рециркуляции.

Анализ экспериментальных зависимостей t, t(j, nu.I (фиг.З) позволяет сделать вывод, что существует такое п, при котором сумма t + пд, (t, так как п j const) практически не зависит от изменений амплитуды (а) и длительности фронта нарастания { (f входных сигналов,поскольку при убывании to ПU , возрастает по такому же закону.

В предлагаемом устройстве уже на первом этапе фиксации временных положений сигналов обеспечивается по вышение помехоустойчивости устройства, при наличии случайных помех аа

©ие.

z

А t

//f яг

X

Шиг.

052

0 55