Измеритель длительности фронтов импульсов Советский патент 1990 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дгш измерения параметров импульсов в автоматике, вычислительной и контрольно-измерительной технике0

Целью изобретения является повышение надежности за счет упрощения измерителя длительности фронтов импульсов.

На фиг6 представлена структурная схема устройства; на фигс2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Измеритель длительности фронтов импульсов содержит нормализатор I импульсов, первый элемент 2 задержки, первый инвертор 3, сумматор 4S ограничитель 5 амплитуды снизу, первый элемент ИЛИ 65 пороговый элемент 7В блок 8 дифференцирования, ограничитель 9 амплитуды сверху, первый пиковый детектор 10, первый цифровой вольтметр И9 двоичный счетчик 12, блок 13 памяти цифровой умножитель 14, цифровой делитель 15, регистратор 16, второй и третий инверторы 17 и 18, второй пиковый детектор 19S второй цифровой вольтметр 20t второй элемент ИЛИ 21, второй элемент 22 за- держки. При этом последовательно соединены нормализатор 1 импульсов, вход которого является входом измерителя 2 задержки, инвертор 3 и сумма тор 4, второй вход которого подключен к выходу нормализатора 1 импуль- сов, последовательно соединены инвертор 17 и первый элемент ИЛИ бэ последовательно соединены блок 8 дифференцирования, инвертор 18, счетчик 12 и элемент ИЛИ 21, второйввход которого подключен к второму разрядному выходу счетчика 12, детектор 10, информационный вход которого соединен с выходом нормализатора 1 импуль- сов, пиковый детектор 19, информационный ЕХОД которого подключен к выходу элемента ИЛИ 6, последовательно соединены блок 33 памяти, цифровой умножитель 14, цифровой делитель 15 и регистратор 16, элемент 22 задержки, выход которого подключен к управляющему входу цифрового регистра- .тора 16, вход ограничителя 5 амплитуды снизу соединен с выходом сумматора 4, а выход подключен к второму входу элемента ИЛИ 6 и установочному входу счетчика 2, вход и выход ограничителя 9 амплитуды сверху соедине

5 0 5 о с

0

5

ны соответственно с выходом сумматора 4 и входом инвертора 17, вход порогового элемента 7 подключены соответственно к выходу элемента ИЛИ G и входу блока 8 дифференцирования, информационный и управляющий входы цифрового вольтметра 11 соединены соответственно с выходом пикового детектора 10 и первым разрядным выходом счетчика 12, а информационный и управляющий выходы подключены соответственно к второму информационному входу цифрового умножителя 14 и управляющим входам пикового детектора 10 и циф- рового умножителя 14,информационный и управляющий входы цифрового вольтметра 20 соединены соответственно с выходом пикового детектора 19 и элемента ИЛИ 21, информационный выход подключен к второму информационному входу цифрового делителя 15S а управляющий выход соединен с входом элемента 22 задержки и управляющими входами пикового детектора 19 и цифрового делителя 150

Устройство работает следующим образомо

Исследуемый импульсный сигнал поступает на вход нормализатора 1 импульсов,, На его выходе вьгоабатывают- ся постоянные по амплитуде импульсы J (фиг„2,а), которые поступают на входы пикового детектора 10, запоминающего амплитуду импульса Uf (фиг,2, 6)s сумматора 4 и элемента 2 задержки о С выхода элемента 2 задержки задержанный на время Јлэ импульс Ug (фиг,2,в) поступает на вход инвертора 3S ас его выхода в виде импульса Uа (фиг.2„г) подается яа первый вход сумматора 40 В результате сложения разнополярных и смешенных во времени импульсов U,, и U (фиг,2,э,г) на выходе сумматора 4 образуются импульсы U (фиг.2,д), которые подаются на входы ограничителей 5 и 9 амплитудыо На выходе ограничителя 5 образуется положительный импульс U (фиг.2е), который передним фронтом устанавливает счетчик 12 в начальное состояние, а через элемент ИЛИ б поступает на вход пикового детектора 19 и переводит пороговый элемент 7 в положение логической 1, На выходе пикового детектор. 19 образуется напряжение U$ (фиг,2,ж), а

на выходе порогового элемента 7 формируется импульс U7 (фиг.2,з), который поступает на вход блока 8 дифференцирования Фронт и срез им- пульса U7 дифференцируются и в виде пары разнополярных импульсов Ug (фиг„2,и) подаются на вход инвертора 18. На выходе инвертора 18 образуются импульсы U (фиг02,к), кото- рые поступают на счетный вход счетчика 12. Счетчик 12 от положительного импульса U. (фиг02,к) срабатывае и на его первом разрядном выходе формируется напряжение логической , которое поступает на управляющий вход цифрового вольтметра И и через элемент ИЛИ 21 на управляющий вход цифрового вольтметра 20„ Цифровые вольтметры 11 и 20 срабатывают и из- меряют амплитуды U и Uj- (фиг,2,б,ж) соответствующие амплитуде импульса U, и уровню изменения его фронта в

л

-

течение времени с , которые с информационных выходов в двоичном коде поступают на вторые информационные входы цифрового умножителя 14 к цифрового делителя 15 соответственно В момент окончания измерения амплитуды импульса U на управляющем выходе цифрового вольтметра 11 вырабатывается управляющий импульс, который подается на управляющие входы пикового детектора 10 и цифрового умножителя. 14, на первый информационный вход которого с блока 13 памяти в двоично коде поступает значение (vЛ9 5 Пиковый детектор 10 возвращается в исходное состояние, а на выходе цифрового умножителя 14 вычисляется произведение U. сГ(1з , значение которого в двоичном коде подается на первый информационный вход цифрового делите- ля 15й

В момент окончания измерения уровня Uy изменения фронта импульса в течение времени Сла на управляющем выходе цифрового вольтметра 20, время измерения которого выбирается большим времени измерения цифрового вольтметра 11 на величину срабатывания цифрового умножителя, формируется управляющий импульс который поступает на управляющие входы пикового детектора 19 и цифрового делителя j, а через элемент 22 -задержки на управляющей вход регистратора 160 Величина задержки Ј выбирается исходя из времени срабатывания цифрового

-JQ т, 1520 ,

557535

делителя

15. Пиковый детектор 19 возQ5 0

5

0

5

0

5

0

вращается в исходное цифровой делитель 15 тельность Ј nm U

состояние,

вычисляет дли- С /Ь 5 фронта

Пер (1

исследуемого импульса U4,которая фиксируется регистратором 16„

На выходе ограничителя 9 образуется отрицательный импульс U (фиг.2„д) который, инвертируясь инвертором , з виде импульса U (фиг.2,л) через элемент ИЛИ 6 подается на входы пикового детектора 19 и порогового элемента 7, На выходе порогового элемента 7 вторично формируется импульс U7 (фиг.2;з), который поступает на вход блока 8 дифференцирования0 На выходе блока 8 дифференцирования чновь образуется пара разиополярньгх импульсов и. (фчг,2уи)9 которало инвертируясь инвертором 18$ в виде импульсов U (фиг.2,к)„ подается на счетный вход счетчика 12вСчетчик 32 срабатываетf я на его втором разрядном выходе формируется напряжение логической которое через элемент КЛК 21 поступает на управляющий вход цифрового вольтметра 20. Цифровой вольтметр 20 срабатывает и осуществляет измерение уровня Uto изменении

импульса U, в

среза исследуемого ппч-„л.. и течение времени Јдз « В момент окончания измерения импульса U(0 (фиг.,2, ж) на управляющем выходе цифрового вольтметра 20 вновь образуется управляющий импульс, который поступает кг, управляющие входы пкхового детектора 19 и цифрового делителя 15, а через элемент 22 задержки на управляющий вход регистратора 16„ Цифровой делитель 15 определяет длительность

ЦС

U

л

WU

. ,0 среза исследуемого импульса TJj , а регистратор 16 его фиксирует,, и процесс измерения длительностей фронта и среза исследуемого импульса прекращаетсяс

В случае необходимости определения статистических характеристик длительностей фронтов и срезов импульсов число измерений повторяется исходя из достоверности згих измерений.

о р м у л а

изобретения

Измеритель длительности фронтов импульсовs содержащий последовательно соединенные нормализатор импульсов, вход которого является входом измерителя, первый элемент задержки, первый инвертор и сумматор, второй вход которого подключен к выходу нормализатора импульсов, последовательно соединенные второй инвертор и первый элемент ИЛИ последовательно соединенные блок дифференцирования , третий инверторв двоичный счетчик и второй элемент ИЛИ, йторой вход которого подключен к второму разрядному выходу двоичного счетчика, первый пиковый детектор, информационный вход которого -соединен с выходом нормализатора импульсов„ второй диковый детектор, информацией- ный вхад которого подключен к выхо- ду первого элемента ИЛИ9 последовательно соединенные блок памяти, циф-: ровой умножитель, цифровой делитель и регистратор, второй элемент задерж- ки, выход которого подключен к управляющему входу цифрового регистратора/ отличающийс я тем, что, с целью по- вышения надежности за счет упрощения измерителя ялительндсти фронтов им- пульсов, в него введены пороговый элемент, два цифровых вольтметра,, ограничитель амплитуды сверху, ограничитель амплитуды снизу, вход которого соединен -с выходом сумматора, а выход подключен к второму входу

первого элемента ИЛИ и установочному входу двоичного счетчика, вход и выход ограничителя сверху соединены соответственно с выходом сумматора и входом второго инвертора, вход и выход порогового элемента подключены соответственно к выходу первого элемента ИЛИ и входу блока дифференцирования s информационный и управляющий входы первого цифрового вольтметра соединены соответственно с выходом первого пикового детектора и первым разрядным выходом двоичного счетчика, а информационный к управляющий выходы подключены соответственно к второму информационному входу цифрового умножителя и управляющим входам первого пикового детектор и цифрового умножителя, информационный и управляющий входы второго цифрового вольтметра соединены соответственно с выходами второго пикового детектора и второго элемента ИЛИ, ин .формационный выход подключен к второ 1му информационному входу цифрового .делителя, а управляющий выход соеДИ нен с входом второго элемента задержки к управляющими входами второго пикового детектора и цифрового делителя

Фиг. 2

Изобретение может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматике, вычислительной и контрольно-измерительной технике. Цель - повышение надежности за счет упрощения - достигается введением в измеритель порогового элемента 7, цифровых вольтметров 11, 20, ограничителей 9 и 5 амплитуды сверху и снизу, соответственно. Измеритель содержит также нормализатор 1 импульсов, элементы 2, 22 задержки, инверторы 3, 17, 18, сумматор 4, блок 8 дифференцирования, пиковые детекторы 10, 19, двоичный счетчик 12, блок 13 памяти, цифровой умножитель 14, цифровой делитель 15, регистратор 16, элементы ИЛИ 6, 21. 2 ил.