Устройство для измерения времени затухания амплитуды электрического сигнала до заданного уровня Советский патент 1989 года по МПК G01R29/02 

le 12

Изобретение относится к иэмери- . тельной технике и может быть использовано для измерения времени ния электрического сигнала до задан- кого уровня, в .т.ч. при измерении времени релаксации затухающего колебательного процесса, времени установления сигналов на выходе аналоговых устройств, временных и амплитуд- ных параметров радиоимпульсов и т.п. Цель изобретения - повьшение точности и быстродействия измерений.

На фиг,1 изображена схема устройства, первый вариант; на фиг.2 - вре менные диаграммы его работы, на фиг.З - схема устройства, второй ва риант.

Устройство (фиг .О содержит вход I однополупериодный пиковый детектор (ОПД) 2, блок 2 формирования маркерных сигналов при достижении измеряемым сигналом частных максимумов, схемотехнически объединенный с одно- полупериодным пиковым детектором 2 (ОПД), компаратор 3 напряжения (КН), формирователь 4 импз льсов сброса (ФИС), вход 5 запуска, выход 6, блок 7 для получения огибающей входного сигнала (БПОС), функциональный умножитель (ФУ) 8, -генератор (ГН) 9 и счетчик (СЧ) 10 импульсов, вентиль 11, вькод 12 для получения цифровой информации, причем вход 1 устройства соединен одновременно с вхо- дами блока 2-2. и блока 7, выход которого подключен к входу ФУ 8, выход которого соединен с- первым входом КН 3, второй (пороговый) вход которого подключен к выходу детектора 2, инвертирующий выход КН 3 объединен с выходом 6 устройства, а неинвертирую щий выход КН 3 соединен с первым входом вентиля 1I, второй вход которого соединен с выходом ГН 9, а выход под ключен к счетному входу СЧ Ю, вход сброса которого подключен к выходу ФИС 4, а выход СЧ 10 объединен с выходом 12 устройства:, вход ФИС 4 соединен с выходом блока 2 формирова- ния маркерных сигналов, вход 5 запуска устройства является входом запуска ГН 9 и соединен с входом сброса О детектора 2.

В исходном состоянии- сигнал йа входах 1 и 5 устройства отсутствует,, КН 3 и вентиль 1I в произвольном cor стоянии, импульсы с вьжода ГН 9 не .,

0

5

Q

5

5 0 5 0

5

0

поступают, СЧ 10 не хранит цифровую информацию.

Предлагаемое устройство способно обеспечить измерение как положительного, так и отрицательного электрического сигнала. Принцип работы устройства рассматривается на примере измерения положительного электрического сигнала. Временные диаграммы его работы показаны.на фиг.2.

Устройство работает следующим образом .

С. поступлением измеряемого сигнала на вход БПОС 7 одновременно осуществляется запуск ГЦ 9 и сброс в О ОЦЦ 2. В блоке 2-2 (в данном случае положительном) ос.уществляется непре- рьюное слежение за максимальными из всех положительных значений измеряемого сигнала с выхода блока 7 по огибающей, одновременное сравнение его текущих значений по амплитуде и хранение результата слежения, выработка маркерных сигналов (резких скачкообразных изменений напряжения) в момент достижения огибающей сигнала амплитудного значения.

Параллельно с этим текущее значение огибающей измеряемого сигнала 3/множается в ФУ 8 в заданное число раз, например, в е раз,.С первым же -появлением сигналов на выходах ФУ 8 и ОПД 2, КН 3 переходит в состояние Лог, открьшает или поддерживает в открытом состоянии вентиль ,1 1 и обеспечивает поступление импульсов от ГН 9 на счетный вход СЧ 10,

Последний производит счет импульсов, который прерывается сбросом СЧ 10 в О при каждом поступлении с выхода ОЦЦ 2 через ФИС 4 маркерных сигналов. При этом, ФИС 4 выполняет функцию формирования из скачкообразных маркерных сигналов - импульсов Лог.1 стандартной формы и длительности, необходимых для уверенного срабатьшания СЧ 10 по входу сброса в О.

Описанный процесс происходит до тех .пор, пока затзгхающий измеряемый сигнал, умноженный в ФУ 8 в е раз, не достигнет значения (U.jw е),, где UMC(KC напряжение на пороговом входе КН 3, выработанное и поддерживаемое ОПД 2 и соответствующее амплитудному значению измеряемого сигнала. При этом КН 3 переходит в состояие Лог.О, вентиль 11 закрьшается прекращает доступ импульсов отГН 9 а СЧ 10. Таким образом, СЧ 10 фиксирует число импульсов от ГН 9, прошед- ших от момента появления последнего аркерного сигнала от ОПД 2 и ФИС 4 (отмечающего амплитудное значение UMSM UWOKC) ДО момента затухания и„,„ в е раз. Число зафиксированных Q

импульсов является мерой искомого времени затухания электрического сигнала, в рассмотренном случае - време- ни релаксации. Цифровая информация о результате измерения считьшается с J5 выхода СЧ 10 после появления на инвертирующем выходе КН 3, т.е. выхо- . де 6 устройства, сигнала Лог,1, который может быть использован как сигнал Готов при организации связи 20 предлагаемого устройства со средством вычислительной техники.

Принцип работы устройства при измерении отрицательного, электрического сигнала аналогичен, с той лишь разни- 25 цей, что вместо положительного ОПД используется .отрицательный.

Устройство для измерения времени затухания амплитуды электрического сигнала до заданного уровня, в кото- зо рое (фиг.3)вводится функциональный делитель (ФД) 14, вход которого соединен с выходом ОПД 2j.a вьгход - с пороговьм входом КН 3, а вместо ФУ 8 - элемё нт задержки (ЭЗ) 13,вход которого соединен с выходом блока 7, а выход - с входом КН 3, Элемент ЭЗ 13 вводится с целью уравновешивания временных задержек мезкду двумя входными цепями КН 3 и устранения дО тем самымпричины возникновения погрешности измерения за счет возможного временного сдвига когерентных электрических сигналов. Время задержки ЭЗ 13 равно сумме времен задержки 45 ОПД 2 и ФД 14.

Исходное состояние элементов устройства по второму варианту идентично исходному состоянию элементов устройства по первому. 50

Устройство работает следующим образом ..

После подачи на вход блока 7 измеряемого сигнала, запуска устройства, сброса в О ОПД 2-2, выделения в блоке 7 огибающей измеряемого сигна-, ла, последний поступает на первый вход КН 3 с задержкой, обеспечиваемой ЭЗ 13.

В то же время сигнал огибающей потупает на вход ОПД 2-2, где опрееляется и фиксируется его максимальое значение U мякс с последующим деением в ФД 8 в заданное количество раз /К, где К - выбранный коэфициент деления. Сигнал с выходаФД 8 поступает на пороговый вход КН 3. В остальном работа устройства по второму варианту аналогична работе устройства по первому, а именно: открывание и закрьшание вентиля 11 осуществляется сигналами Лог. (при Ь-,„ /К) и Лог.О (при TJ u-s ) С выхода КН 3, управление записью импульсов в СЧ 10 происходит маркерными сигналами от ОПД 2 и ФИС 4, выработанными в моменты достижения измеряемым сигналом частных макси1-1умов, Искомое время затухания определяется по числу импульсов, зафиксированных в СЧ 10 от момента появления последнего маркерного сигнала до момента.затухания U К раз и более, т.е. U

U3M

и

м ечкс

/К.

с приходом на вход блока 7 измеряемого сигнала и запуском устройства по второму варианту автоматически готово к новому циклу измерений.

Изменяя коэффициент т,т шоженкя ФУ с помощью предлагаемого устройства можно проводить измерения временных и амплитудных параметров радиоимпульсов, времени установления сигнала на выходе аналоговых устройств (например, операционных усилителей, цитЬро- аналоговых преобразователей) и т.п.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения времени затухания амплитуды электрического сигнала до заданного уровня, со- держащее первый вход, второй вход запуска, первый выход, однополупери- одный пиковый детектор, компаратор напряжения, формирователь импульса ч сброса, отличающееся тем-, что, с целью повьш1ения точности и быстродействия измерений, в него введены блок формирования маркерных сигналов, блок вьщеления огибающей входного сигнала, функциональный умножитель, генератор и счетчик импульсов, вентиль, второй выход для получения цифровой информации, причем , первый вход устройства одновременно является входом однополупериодного

пикового детектора с блоком выработки маркерных сигналов и блока выделения огибающей входного сигнала, выход которого подключен к входу функционального умножителя, выход которого соединен с первым входом, компаратора напряжения, второй вход которого (пороговый) подключен к выходу однополупериодного пикового детекто- pa, инвертирующий выход компаратора напряжения.объединен с первым выходом устройства, а неинвертирующий, выход компаратора напряжения соединен с входом вентиля, второй вход которр- го соединен с выходом генератора, а выход подключен к счетному входу счетчика, вход сброса которого подключен к выходу формирователя импульсов сброса, а выход счетчика объ- единен с вторым выходом для получения цифровой информации устройства, вход формирователя импульсов сброса

соединен с выходом блока формирователя маркерных сигналов однополупериодного пикового детектора, второй вход запуска устройства является входом запуска генератора импульсов и соединен с входом сброса в О однополупериодного пикового детектора,

2. Устройство non.l, о тли- чающееся тем, (Что в него введен функциональный делитель и элемент задержки, причем вход функционального делителя соединен с выходом однополупериодного пикового детектора с блоком выработки маркерных сигналов, а выход подключен к второму ( пороговому Jвходу компаратора напряжения, при этом элемент задержки входом подключен к выходу блока выделения огибающей сигнала, а выходом- к первому входу компаратора напряжения.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения времени затухания электрического сигнала до заданного уровня, времени установления сигналов на выходе аналоговых устройств, временных и амплитудных параметров радиоимпульсов. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Указанная цель достигается за счет введения в устройство блока 2 формирования маркерных сигналов, блока 7 для получения огибающей маркерных сигналов, функционального умножителя 8, генератора 9, счетчика 10 импульсов и вентиля 11, осуществляющих операции сравнения огибающей исследуемого сигнала с максимальным значением этого сигнала, то есть для каждого сигнала по наперед заданному значению относительно порога формируется реальный порог срабатывания компаратора 3 для огибающей сигнала. Кроме того, устройство содержит вход 1, однополупериодный пиковый детектор 2, компаратор 3 напряжения, формирователь 4 импульса сброса, вход 5 запуска, выход 6, выход 12 для получения цифровой информации. В устройстве по п.2 формулы исключен функциональный умножитель 8, дополнительно введены элемент задержки и функциональный делитель. 3 ил.

/ГЯ I

ШПМНШ 1111|1ИПН111

«LJi

itm ffl ile . ;.

т б

Физ.5