Устройство для определения времени нарастания и спада фронтов импульсных сигналов Советский патент 1990 года по МПК G01R29/02 

,.2N-}

О

ел о

CJ

о

$, инвертирующий усилитель 5, компаратоЬы 7.17.(2N-1), 7,2N, элементы И

i..-.t .N, регулируемые усилители 9-11, Компаратор 12, источники 13 эталонного и И опорных напряжений, регистр 15 последовательного приближения, генератор 16

импульсов, цифроаналоговый преобразователь 17. Устройство позволяет использовать для измерений определенный линейный участок характеристики, что обеспечивает уменьшение погрешности выполняемых измерений. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерителях параметров импульсов. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит аттенюатор 1, пиковые детекторы 2, 4 и 6, дифференциатор 3, инвертирующий усилитель 5, компараторы 7.1,...,7.(2N - 1), 7.2N, элементы И 8.1,...,8.N, регулируемые усилители 9 - 11, компаратор 12, источники 13 эталонного и 14 опорных напряжений, регистр 15 последовательного приближения, генератор 16 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 17. Устройство позволяет использовать для измерений определенный линейный участок характеристики, что обеспечивает уменьшение погрешности выполняемых измерений. 1 ил.

Изобретение относится к электроизме- эительной технике и может быть использо- зано в измерителях параметров импульсов. Цель изобретения - повышение точности измерения.

I На чертеже приведена структурная схе- |иа устройства.

I Устройство содержит аттенюатор 1, первый пиковый детектор 2, дифференциатор 3. второй пиковый детектор 4, Инвертирующий усилитель 5, третий пиковый детектор б, компараторы 7-1, 7-2,...,7,2N1,7-2N, элементы И 8-1,8-28-N, первый

9, 8topoй 10 и третий 11 регулируемые усилители, компаратор 12, источники эталонно- |го 13 и опорных 14 напряжений, регистр 15 последовательного приближения, генератор 16 импульсов, цифроаналоговый пресб- разователь (ЦАП) 17.

: Устройство для определения времени нарастания и спада фронтов импульсных сигналов содержит аттенюатор 1, вход которого является входом устройства, а выход соединен с входами первого пикового детектора 2 и дифференциатора 3, выход которого соединен с входами второго пикового детектора 4 и инвертирующего усилителя 5, выход которого соединен с входом третьего пикового детектора 6, вход сброса которого соединен с входами сброса перого 2 и второго 4 пиковых детекторов и является входом сброса устройства, а выход первого пикового дете ктора 2 соединен с входом первого регулируемого усилителя 9, выход которого соединен с первым входом компаратора 12, второй вход которого соединен с выходом источника 13 эталонного напряжения, а выход соединен с информационным входом регистра 15 последовательного приближения, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 16 импульсов, а выходы соединены с соответствующими вхоадми цифроаналогового преобразователя 17, выход которого соединен с управляющими входами первого 9, второго 10 и третьего 11 регулируемых усилителей,.входы второго 10 и третьего 11 регулируемых усилителей соединены с выходами второго 4 и третьего 6 пиковых детекторов, а выходы соединены соответственно с первыми входами компараторов с номерами 1,2,5,6..,,и

3,4,7,8вторые входы компараторов с номерами 1 и 3,2 и 4.5 и 7,... соединены между собой и подключены к соответствующим выходам источника опорных напряжений, а выходы компараторов 7-1, 7-2, 7-3, 7-4,... соединены с соответствующими входами элементов И 8-1, 8-2, 8-3 выходы которых являются выходами устройствами, вход генератора 16 импульсов подключен к шине 0 запуска.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал через аттенюатор 1 поступает на входы первого пикового де- 5 тектора 2 и дифференциатора 3. Генератор 16 импульсов запускается одновременно с подачей исследуемого сигнала на вход устройства.

Сигнал с выхода пикового детектора 2 0 поступает на вход первого регулируемого усилителя 9. При этом первый пиковый детектор 2 запоминает максимальную амплитуду входного импульса. Выходное напряжение регулируемого усилителя 9 по- 5 ступает на первый вход компаратора 12, на второй хвод которого посгупает напряжение с выхода источника 13 эталонного напряжения. Если величина напряжения, поступающего на первый вход компаратора 0 12. меньще напряжения, поступающего на второй вход компаратора 12, то на выходе компаратора 12 формируется высокий уровень напряжения, поступающий на информационный вход регистра 15 последова- 5 тельного приближения. Импульсы генератора 16 поступают на управляющий вход регистра 15 последовательных приближений. С приходом каждого импульса состояние выходов регистра 15. меняется. 40 Выходной код регистра 15 поступает на входы ЦАП 17 и преобразуется последним в аналоговый сигнал, который поступает на управляющие входы регулируемых усилителей 9-11. Коэффициенты усиления послед- 45 них изменяются под воздействием выходного напряжения ЦАП 17. Первоначально на выходе ЦАП 17 величина напряжения равна нулю и коэффициент усиления регулируемых усилителей 9-11 равен еди- 50 иице. Поэтому амплитуда входного импульса, которая хранится в первом пиковом

детекторе 2, без изменения поступает на первый вход компаратора 12, где сравнива- етя с эталонным напряжением источника 13. Если напряжения на входах компаратора 12 не равны, то выходной код регистра 17 изменяется вновь, что приводит к изменению коэффициента усиления усилителя 11. Таким образом осуществляется последовательное приближение сравниваемых компаратором 12 напряжений.

По окончании последнего цикла приближений, число которых определяется разрядностью регистра 15, последующие импульсы генератора 16 не изменяют состояние выходов регистра 15. Имеется лишь постоянное изменение с одного логического уровня на другой самого младшего разря- да регистра 15, который не вносит существенного влияния в величину коэффициента. Одновременно импульс с выхода аттенюатора 1 поступает на вход дифференциатора 3, с выхода которого поступает на вход второго пикового детектора А и через инвертирующий усилитель 5 на вход третьего пикового детектора 6. Амплитуда поло- жительных импульсов запоминается вторым пиковым детектором, а амплитуда отрицательных импульсов - третьим пиковым детектором. Амплитуда положительных и отрицательных импульсов при заданной величине амплитуды исследуемого сигнала пропорциональна его длительности времени нарастания и спада. С выходов второго 4 и третьего 6 пиковых детекторов напряжение поступает соответственно на входы вто- рого 10 и третьего 11 регулируемых усилителей. При изменении коэффициента усиления регулируемого усилителя 9 одновременно меняются коэффициенты усиления регулируемых усилителей 10 и 11 и соответственно амплитуда .напряжения на выходе последних. С выхода второго 10 и третьего 11 пиковых детекторов напряжение поступает соответственно на первые входы компараторов 7-1, 7-2, 7-5,7-6,... и 7-3, 7-4, 7-7, 7-8На вторые входы компараторов 7-1, 7-2, 7-5, 7-6,... поступает опорное напряжение с соответствующих выходов источника 14. При этом напряжение на выходе компараторов 7-1, 7-3,... формируете., если напряжение на первом входе больше напряжения на втором входе, а на выходе компараторов 7-2, 7-4- наоборот.

Диапазон изменения опорного напряжения выбирается исходя из заданного ди- апозона измерения времени нарастания и спада, а шаг напряжений - исходя из требуемой точмости измерения времени нарастания и спада. При появлении напряжения на

выходах компараторов 7-1 и 7-2, 7-3 и 7- 4,... на выходах соответствующих элементов И 8-1, 8-428-2N и, соответственно, выходах устройства формируется высокий уро- 5 вень напряжения. При этом на нечетных выходах устройства 1,3,5,7,... контролируется время нарастания, а на четных 2,4,6,8,... - время спада импульсных сигналов. Если при измерении времени нарастания и спада 10 напряжение появляется на группе нечетных или четных выходов, то время нарастания или спада определяется по максимальному номеру выхода, на котором появилось напряжение.

15 Установка пиковых детекторов 2, 4, 6 и регистра 15 последовательного приближения в исходное состояние осущетсвляется импульсом, поступающим на вход сброса устройства.

20 Таким образом, пропорциональное изменение амплитуды исследуемого и дифференцированных импульсов до равенства амплитуды исследуемого импульса амплитуде эталонного напряжения, осуществляе25 мое при помощи цепочки, состоящей из регулируемых усилителей, компаратора, источника порогового напряжения, регистра последовательного приближения, генератора импульсов и цифроаналогового преобра0 зователя, позволяет использовать для измерения определенный линейный участок характеристики устройства, тем самым уменьшив погрешность измерения.

5 Формула изобретения

Устройство для определения времени нарастания и спада фронтов импульсных сигналов, содержащее аттенюатор, вход которого является входом устройства, а выход

0 соединен с входом первого пикового детектора, дифференциатор, выход которого сое- динен с входами второго пикового детектора и инвертирующего усилителя, выход которого соединен с входом третьего

5 пикового детектора, вход сброса которого соединен с входами сбросов первого и второго пиковых детекторов и является входом сброса устройства, первые входы первого, второго, пятого и шестого до 2N-2 компара0 торов соединены между собой и первые входы третьего, четвертого, седьмого и восьмого до 2N компараторов соединены между собой, вторые входы первого и третьего, второго и четвертого, пятого и седьмого

5 до 2N-2 и 2N компараторов соединены между собой, а выходы компараторов соединены с соответствующими входами элементов И, выходы которых являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в

него введены три регулируемых усилителя, I дополнительный компаратор, источники

i эталонного и опорных напряжений, регистр последовательного приближения, генератор импульсов и цифроаналоговый преобра- зователь, причем информационный вход первого регулируемого усилителя соединен с выходом первого пикового детектора, а выход соединен с первым входом дополнительного компаратора, второй вход которо- jго соединен с выходом источника I эталонного напряжения, а выход соединен I с информационным входом регистра после- i довательного приближения, управляющий I вход которого соединен с выходом гене- I ратора ммпульсов, а выходы соединены с I соответствующими входами цифроаналого- вого преобразователя, выход которого соединен с управляющими входами первого, второго и третьего регулируемых усилите- пем, вход второго регулируемого усилителя

соединен с выходом второго пикового детектора, а выход соединен с первыми входами первого, второго, пятого, шестого до 2N-2 компараторов, вход третьего регулируемого усилителя соединен с выходом третьего пикового детектора, а выход соединен с первыми входами третьего, четвертого, седьмого, восьмого до 2N компараторов, выходы источника опорных напряжений с нечетными номерами соединены с вторыми входами соответствующих двух компараторов с нечетными номерами, а выходы источника опорных напряжений с четными номерами соединены с вторыми входами соответствующих двух компараторов с четными номерами, вход дифференциатора соединен с выходом аттенюатора, вход регистра последовательного приближения подключен к входу сброса устройства, а вход генератора импульсов - с шиной запуска.