Способ селекции импульсных сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК H03K5/24 G05B1/01 

Фиг.1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, телемеханики и связи для повышения помехозащищенности их работы

Целью изобретения является повышение помехозащищенности выделения Импульсных сигналов путем контроля тЧшькс величины амплитуды сигнала, Но и скорости нарастания импульсног Зигнала от нижнего порогового уров- фг напряжения до верхнего.

На фиг о 1 представлена схема Устройства селекции импульсных сиг- алов 5 выделяющая прямоугольные импульсные сигналы с временем нара- .стания уровня сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряжения, не превышающим

на фиг. 2 временные диаграммы работы устрой- фтва селекции импульсных сигналов; на фиг. 3 - схема устройства селекции импульсных сигналов, выделяющая импульсные сигналы с временем нарастания уровня сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряж%- превышающим t ; на фиг. 4 - ременная диаграмма работы устройства .

Устройство селекции импульсных игналов содержит первый J и второй 2 компараторы, элемент 3 задержки, триггер 4, шину 5 верхнего порогового уровня напряжения, шину 6 нижнего порогового уровня напряжения, (пину 7 входного сигнала и выходную Йшну 8, при этом шина 5 верхнего порогового уровня напряжения подключена к первому входу первого компаратора 1, шина 6 нижнего порогового уровня напряжения - к первому входу второго компаратора 2, второй вход которого подключен к второму входу первого компаратора 1 в шине 7 входных сигналов, а выход подключен непосредственно к второму входу триггера 4 (установочному входу) и через элемент 3 задержки к третьему входу триггера 4(тактовый вход), ач выход первого компаратора 1 подключен к первому входу триггера 4, выход которого соединен с выходной шиной 8.

Для другого случая построения устройство содержит компаратор 9, второй компаратор 10, элемент 11 задержки, триггер 12, шину 13 верхнего порогового уровня напряжения, шину 14 нижнего торогового уровня напряжения,

0

5

0

5

0

35

шину 15 входньвс сигналов, выходную шину 16, при этом первый компаратор 1 содержит операционный усилитель 17, выход которого подключен через первый резистор 18 к катоду диода 19 и базе транзистора 20, первую шину 21 источника питания, подключенную через второй резистор 22 к коллектору транзистора 20, эмиттер которого соединен с анодом диода 19 и второй шиной 23 источника питания, а коллектор транзистора 20 соединен с входом инвертора 24.

Выбор значения времени нарастания уровня сигнала от нижнего порогового уровня напряжения до верхнего Ј (величину времени задержки элемента задержки в устройстве селекции) производят из скорости нарастания переднего фронта полезного сигнала Vнс или из длительности переднего фронта полезного сигнала t, и верхнего и нижнего пороговых напряжений U6 и UHu соответственно. Значение U6. выбирают на 10-25% меньше амплитудного значения импульса исходя из того, что возможные допустимые колебания амплитуды импульсного сигнала не должны привести к его подавлению устройством селекции. Значение UH выбирают исходя из того, что помехи типа белый шум не вызывают включение устройства селекции. 1Три известном значения VHC

- UB|

U

Щ

V

нс

В том случае, если проще определить длительность переднего фронта сигнала Ј teu - tHus где Јвч мо мент времени, в который напряжение сигнала достигает значения U6u a

- момент времени, в который напряжение сигнала достигает значения

0

5

U

ИУстройство работает следующим образом.

Триггеры 4 и 12 в обоих вариантах устройства селекции импульсных сигналов имеют инверсный вход сброса (R-вход), т.е. при появлении на входе сброса сигнала нулевого уровня, триггер 4 (или 12) устанавливается в нулевое положение. По С-входу триггер 4 (или 12) срабатывает от передних фронтов импульсов, поступающих на этот вход.

У элементов 3 и 11 задержки величина задержки переднего фронта входного сигнала - перепада сигнала 0-1 - устанавливается равной Ј и определяет максимальное (для первого варианта выполнения устройства) или минимальное (для второго варианта выполнения устройства) время нарастания уровня сигнала от уровня UHu до уровня Ugu , при котором входной импульс не подавляется. Величина задержки заднего фронта входного сигнала с, у элементов 3 и И может быть от 0 до t в зависимости от типа элемента задержки.

Устройство селекции импульсных сигналов (фиг.1) предназначено для выделения импульсов, длительность времени нарастания уровня сигнала от UHu до UHu которых меньше Ј и подавления импульсов, длительность времени нарастания уровня сигнала

U

НУ

до U(

которых

от уровня больше С,

Устройство селекции импульсных сигналов (фиг.З) предназначено дл выделения импульсов, длительность времени нарастания уровня сигнала

от U

до U

6Э

которых больше о

и подавления импульсов, длительность времени нарастания уровня сигнала от UHu до И бч которых меньше Ј.

Компаратор 1 (2,9,10) работает следующим образом.

В исходном положении при отсутствии напряжения на прямом входе операционного усилителя 7 на его выходе имеется отрицательное напряжение, так как на его инверсном входе имеется положительное напряжение

,(ин„ или

ивц). Отрицательное напряжение с выхода операционного усилителя через резистор 18 приложено к диоду J9, включенному, в данном случае, в проводящем направлении и к базе транзистора 20, который закрыт, так как на его базе действует отрицательное по отношению к эмиттеру напряжение, равное по величине падению напряжения на открытом диоде 19 (общая шина 23 соединена с общей шиной источника питания операционного усилителя 17).

На коллекторе транзистора 20 имеется высокий уровень напряжения, на выходе инвертора 24 имеется нулевой сигнал. При появлении на прямом входе операционного усилителя положи10

тельного напряжения, яо р стаюшего по уровню.состояние элементов компаратора 1 не изменяется до тех пор, пока напряжение на прямом входе операционного усилите:я меньше напряжения на его инверсном входе. В момент, когда напряжение на прямом входе операционного усилителя 17 становится больше, чем напряжение на его инверсном входе, напряжение на выходе операционного усилителя 17 становится положительным, при этом днод 19 оказывается под действием обратного на15 пряжения, а транзистор 20 открывается . Напряжение на коллекторе транзистора 20 становится близким к нулевому и на выходе инвертора 5 появляется единичный сигнал. Такое положе0 ние ком араторй сохраняется до тех пор, пека на прямом входе операционного усилителя 17 действует напряжег ние, уровень которого больше, чек 5 уровень напряжения на инверсном входе

5 операционного усилителя 17. В момент когда напряжение на прямом входе операционного усилителя 17 станет меньше по уровню напряжения на его инверсном входе, на выходе операционного усилителя 17 появляется отрицательное напряжение, транзистор 20 закры- . вается, на его коллекторе появляется высокий уровень напряжения, на выходе инвертора 24 появляется нулевой сигнал (исчезает единичный сигнал) .

Устройство селекции импульсных сигналов (фиг.) работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии сигнала на входной шине 7 на выходах компараторов 1 и 2 отсутствуют единичные сигналы, триггер 4 находится в нулевом положении, на выходной

5 шине 8 отсутствует единичный сигнал (имеется нулевой сигнал).

При появлении на входной шине 7 импульсного сигнала (первый импульС

на шине 7, фиг.2) начинается сравнение уровня напряжения сигнала с

0

5

0

0

5

нижним ин„ и верхним U6u пороговыми уровнями. Б момент превышения напряжением сигнала на шине 7 значения UHu срабатывает компаратор 2 и на его выходе появляется единичный сигнал. При этом разрешается работа триггера 4 по С-входу и запускается элемент 3 задержки. В момент превышения напряжением сигнала на шине 7

значения U,,,, срабатывает компаратор

1и единичный сигнал с его выхода поступает на D-вкод триггера 4. Через времяt после появления единичного сигнала на выходе компаратора

2появляется единичный сигнал на вы- х0де элемента 3 задержки. Так как к моменту появления единичного сигна- лЬ на выходе элемента 3 задержки и нр С-входе триггера 4 имеется единичный сигнал на выходе компаратора

1 и на D-входе триггера 4 (первый импульс на элементе 3 и компараторе 1, фиг.2) и время нарастания уровня входного сигнала от уровня и„идо Уровня Пап меньше Ј , то триггер 4 Устанавливается в единичное положе- Ипе и на шине 8 начинает формиро- в,атъс ыходной импульс.

При окончании импульсного сигнала на шине 1 в момент, когда уровень на прял-сшш этого сигнала станет мень- i|ie значения U6l. на выходе компаратора 1s исчезает единичный сигнал, а в момент, когда напряжение сигнала на Чгане 1 становится меньше значения UH Исчезает единичный сигнал на выходе Компаратора 2, При этом триггер 4 устанавливается в нулевое положение Цл на шине 8 оканчивается выходной импульс. Через время Ј, исчезает сиг :ал на выходе элемента 3 задержки и Устройство возвращается в исходное состояние, на шину 8 пропущен импульс, длительность которого равна

где

t.y- длительность

О

шине 1 на уровне напряжения

«ц

Если к моменту появления единичного сигнала на выходе элемента 3 задержки и (что то же самое) на С- входе триггера 4, на выходе компаратора 1 и на D-входе триггера 4 отсутствует единичный сигнал (имеется нулевой сигнал), т.е. если время нарастания уровня входного сигнала от уровля UHu До уровня К&ц больше Ј (второй импульс на шике 7, фиг. 2) , то триггер 4 остается в нулевом положении и на выходную шину 8 импульс не выдается. Аналогично описанному при достижении уровнем сигнала на шине 7 уровня U6u на выходе компаратора 1 появляется единичный сигнал (но этот сигнал не производит никаких переключений в схеме устройства). При окончании сигнала на шин.е 7 в момент, когда напряжение этого сигна

па становится меньше значения U

0

5

0

25

30

35

40

45

50

55

на выходе компаратора 1 исчезает единичный сигнал, а в момент, когда напряжение сигнала на шине 7 становится меньше значения UHu исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 2.При этом через время ц исчезает сигнал на выходе элемент 3 задержки и устройство возвращается в исходное состояние, на выходную шину 8 импульс не выдается, т.е. входной импульсный сигнал в этом случае подавляется устройством.

При появлении на шине 7 импульсов- помех с временем нарастания уровня импульса от уровня UH(, до уровня Ueu, меньшим Ј устройство начинает работать аналогично описанному. Если при этом время нарастания уровня импульса от уровня I)Hu до уровня Ugu плюс длительность импульса на уровне U8u меньше (третий импульс на шине 7, фиг.2), т.е., если к моменту появления единичного сигнала па выходе элемента 3 задержки на выходе компаратора 1 имеется нулевой сигнал, то триггер 4 остается в нулевом положении. Через время Ј, после исчез- нования единичного сигнала на выходе компаратора 2 исчезает единичный сигнал на выходе элемента 3 и устройство возвращается в исходное состояние, на выходную шину 8 не выдается импульс, т.е. импульсы-помехи короткие по длительности (т.е. такие, длительность которых от уровня УНЧ. при нарастании импульса при окончании импульса устройством подавляются.

Устройство селекции импульсных сигналов, вариант (фиг.З) работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутст- вии сигнала на входной шине 15 на выходах компараторов 9 и 10 имеется нулевой сигнал, триггер 12 находится в нулевом положении, на выходной шине 16 имеется нулевой сигнал, При появлении на входной шине 15 прямоугольного импульсного сигнала (первый импульс на шине 155ФИГ.4) начинается сравнение уровня напряжения входного сигнала с нижним UH(I и верхним Щи пороговыми уровнями. В момент достижения напряжением сигнала на шине 15 значения ТТци срабатывает компаратор 10 и на его выходе появляется единичный сигнал. При этом разрешается работа триггера 12

са до уровня ийц л, .. «д- ia меньше с )

по С-входу и запускается элемент 11 задержки. В момент достижения напря-1- жением сигнала на шине 15 значения ивц срабатывает компаратор 9 и единичный сигнал с его выхода поступает на С-вход триггера J2, так как в рассматриваемом случае время нарастания уровня входного сигнала от уровня U „а до уровня Ugl. мень- ше Ј , то на D-входе триггера 12 имеется нулевой сигнал и при появлении на его С-входе единичного сигнала триггер 12 остается в нулевом положении. При окончании импульсного сигнала на шине 15, в момент, когда уровень напряжения этого сигнала становится меньше значения Ъщ , на выходе компаратора 9 исчезает единичный сигнал, а в момент, когда напряжение сигнала на шине 15 становится меньше значений UHu , исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 10. Через время Ј исчезает сигнал на выходе элемента 1J задержки и устройство возвращается в исходное состояние, на выходную шину 8 импульс не выдается, т.е. в этом случае входной импульсный сигнал устройством подавляется.

При появлении на входной шине 15 синусоидального импульсного сигнала (второй импульс на шине 15, фиг.4) аналогично описанному сравниваются уровень напряжения входного сигнала с уровнями D Hu и UBu и в момент достижения напряжением сигнала на шине 15 значения UHu срабатывает компаратор 10 и на его выходе появляется единичный сигнал, разрешается работа триггера 12 по С-входу и запускается элемент 11 1адержки. Так как в данном случае время нарастания уровня входного сигнала от уровня U ни до уровня 1) 6ц больше с , то на выходе элемента 11 задержки единичный сигнал появляется раньше, чем срабатывает компаратор 9. В момент достижения уровнем сигнала на шине 15 значения U6u срабатывает компаратор 9, на его выходе появляется единичный сигнал, по переднему фронту которого триггера 12 устанавливается в единичное положение и на выходной шине 16 начинается формирование выходного импульса.

При окончании импульсного сигнала на шине 15 в момент, когда уровень напряжения этого сигнала ста нрвится меньше значения U8u .исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 9, а в момент, когда налря- - жение сигнала на тине 15 становится .меньше значения II нц , исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 10, триггер 12 устанавливается в нулевое положение и на шине 15 ок ан-

0 чивается выходной импульс. Через

время Ј( исчезает сигнал на выходе элемента 11 задержки и устройство возвращается в исходное состояние, на шине J 6 из входного сигнала сфор5 мирован прямоугольный импульс, тельность которого равна времени между уровнем UBu на переднем фронте сигнала и уровнем UHu на заднем фронте (спада) сигнала.

0 Использование предлагаемого способа селекции импульсных сигналов и устройства для его осуществления позволяет по сравнению с известным способом повысить помехозащищенность

селекции, так как селекция осуществляется по двум параметрам - по амплитуде выделяются импульсные сигналы, имеющие амплитуду, превышающую верхний пороговый уровень на0 пряжения, и по времени нарастания уровня сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряжения (скорости нарастания напряжения переднего фронта). Выделенный импульсный сиг5 нал далее можно селектировать и по длительности, чем еще повышается помехозащищенность.

Формула изобретения

1. Способ селекции импульсных сигна-. лов, состоящий в том, что сравнивают амплитуды импульсного входного сигала с нижним и верхним порбговыми уровнями напряжения, отличающий- с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности выделения импульсных сигналов, выделяют время нарастания уровня входного сигнала от нижнего

порогового уровня напряжения до верхнего, которое сравнивают с заданным значением, и выделяют сигналы с амплитудой, превышающей верхний пороговый уровень, и с временем нарастания уровня сигнала в интервале от заданного значения времени нарастания уровня сигнала и выше.

2. Устройство селекции импульсных сигналов, содержащее первый и второй

компараторы, триггер, шину сигнала Верхнего порогового уровня напряжения, которая подключена к первому входу первого компаратора, шину CHI- нала нижнего порогового уровня напряжения, которая соединена с первым Входом второго компаратора, шину Входного сигнала, которая подключена к вторым входам первого и второго Компараторов,выходную шину, о т

личающееся тем, что в него введен элемент задержки, вход которого соединен с выходом второго компаратора и с вторым входом триггера, к третьему входу которого подключен выход элемента задержки, выход первого компаратора соединен с первым входом триггера, выход которого подключен к выходной шине.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, телемеханики и связи для повышения помехозащищенности их работы. Цель изобретения - повышение помехозащищенности выделения импульсных сигналов. Цель достигается в устройстве селекции импульсных сигналов в результате селекции входных сигналов не только по амплитуде с помощью компараторов 1,2, но и по времени нарастания уровня входного сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряжения с помощью элемента 3 задержки и триггера 4. Кроме того, устройство содержит шину 7 входного сигнала, шину 5 верхнего порогового уровня, шину 6 нижнего порогового уровня, выходную шину 8. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

/

Фиг.1

Л

Яг

iff