Устройство для измерения длительности импульсов Советский патент 1991 года по МПК G01R29/02 

со

с

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электронным устройствам для измерения длительности импульсов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем выполнения измерений длительности импульсов на уровнях 0,1 и 0,9. Для этого в устройство дополнительно введены усилитель 5 с перестраиваемым коэффициентом усиления, два элемента И 8 и 11, дешифратор 9. элемент задержки 10, счетчик 12, формирователь 13 импульсов, регистр 14 и формирователь 15 логических уровней. Устройство также содержит источник 1 импульсов, две линии задержки 2 и 3, усилитель 6, блок 4 выборки-хранения, выпрямитель 7 и блок 16 измерения временных интервалов. 4 ил.

о со о

00

о

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к электронным устройствам измерения длительности видеоимпульсов в телевизионных,радиолокационных и других системах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет выполнения измерений длительности видеоимпульсов на уровнях 0,1 и 0,9.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - схема усилителя; на фиг. 4 - схема формирователя логических уровней.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 импульсов, первую линию 2 задержки, вторую линию 3 задержки, блок 4 выборки-хранения, усилитель 5 с перестраиваемым коэффициентом усиления, второй усилитель 6, выпрямитель 7, первый элемент И 8, дешифратор 9, третью линию 10 задержки, второй элемент И 1 i, счетчик 12 импульсов, формирователь 13 импульсов, регистр 14, формирователь 15 логических уровней и блок 16 измерения временных интервалов, При этом выход источника 1 импульсов соединен с управляющим входом блока 4 выборки-хранения и с входом линии 2 задержки, выход которой соединен с входом линии 3 задержки и с входом блока 4 выборки-хранения, выход которого подключен к второму входу усилителя 5, первый вход усилителя 5 соединен с выходом линии 3 задержки и с вторым входом усилителя 6, первый вход которого подключен к выходу усилителя 5, вход выпрямителя 7 подключен к выходу усилителя 6,.а выход выпрямителя 7 - к входу блока 16 измерения временных интервалов, выходы разрядов регистра 14 соединены с информационными входами счетчика 12, R-вход которого подключен к выходу формирователя 13 импульсов, счетный вход - к выходу первого элемента И 8, а выходы разрядов соединены с соответствующими входами дешифратора 9, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам первого усилителя 5, вход формирователя 13 импульсов через третью линию 10 задержки соединен с выходом второго элемента И 11, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И 8, а первый вход - к третьему выходу дешифратора 9, выход источника 1 импульсов подключен к первому входу первого элемента И 8, второй вход которого соединен с входом предварительной записи счетчика 12 и с выходом формирователя 15 логических уровней.

0

Время задержки гз видеоимпульсов линии 2 задержки имеет значение

7ф2 Тз Тл ,

где гф2 - длительность заднего фронта контролируемого видеоимпульса;

ГА - длительность плоской вершины контролируемого видеоимпульса.

Время задержки Тз видеоимпульсов линии 3 задержки имеет значение

Гф1 Г3 ТдиТз Т

где Гф1 - длительность переднего фронта контролируемого видеоимпульса;

тЈ- задержка распространения сигнала

5 элементом И 8, счетчиком 12, дешифратором 9 и ключевыми элементами усилителя 5.

Усилитель 5 с перестраиваемым коэффициентом усиления (фиг. 3) содержит ре0 зисторы 17-21, ключевые элементы 22-25 и операционный усилитель 26, причем входы ключевых элементов объединены и соединены с первым входом усилителя 5, управляющие входы ключевых элементов

5 подключены соответственно к третьему, четвертому, пятому и n-входам усилителя 5, а выходы клю- чевых элементов - соответственно к выводам резисторов 17-20, другие выводы которых объединены и соединены

0 с выводом резистора 21 и инвертирующим входом усилителя 26, неинвертирующий вход которого подключен к второму входу усилителя 5, а выход - к другому входу резистора 21 и выходу уси5 лителя 5, причем коэффициент усиления К усилителя 5 составляет: при открытом ключевом элементе ,11; при открытом ключевом элементе ,00; при открытом ключевомэлементе24К -9,10, асовокуп0 ность резистора 20 и ключевого элемента 25 показывает возможность наращивания дискретных значений коэффициента усиления усилителя 5.

Формирователь 15 логических уровней

5 (фиг. 4) содержит переключатель 27, резисторы 28 и 29, элемент 2И-НЕ 30 и элемент 2И-НЕ 31, первый вход которого соединен с выходом элемента 2И-НЕ 30 и выходом блока 15, второй вход - с контактом переключа0 теля 27 и выводом резистора 29, а выход - с вторым входом элемента 2И-НЕ 30, первый вход которого соединен с выводом резистора 28 и другим контактом переключателя 27, перекидной контакт которого подключен к

5 шине нулевого потенциала , другие выводы резисторов 28 и 29 объединены и соединены с шиной питания элементов 2И-НЕ 30 и 31. При установке переключателя 27 в положение А на выходе формирователя уровень

1, Б - на выходе формирователя уровень О.

На временных диаграммах, которые описывают цикл работы устройства, начиная с момента поступления второго видеоимпульса, представлены эпюры: а - видеоимпульсы на выходе источника 1 импульсов, б - видеоимпульсы на выходе линии 2 задержки, в - видеоимпульсы на выходе линии 3 задержки, г - сигнал на выходе блока 4 выборки-хранения, д - сигнал на выходе усилителя 5, е - сигнал на выходе усилителя 6, ж - сигнал на выходе выпрямителя 7, з - импульсы на выходе элемента И 8, и - сигнал на третьем выходе дешифратора 9, к - импульс на выходе линии 10 задержки, л - импульс на выходе элемента И 11, м - импульс на выходе формирователя 13 импульсов.

Устройство для измерения длительности импульсов работает в двух режимах:

режим А (циклическое измерение длительности импульсов последовательно на уровнях 0,1; 0,5 и 0,9) обеспечивается установкой в положение А переключателя 27 формирователя 15 логических уровней;

режим Б (измерение длительности импульсов на одном фиксированном уровне из набора 0,1; 0,5; 0,9) обеспечивается установкой в положение Б переключателя 27 формирователя 15 логических уровней.

При работе устройства в режиме А в исходный момент времени разряды счетчика 12 находятся в нулевом состоянии, на его управляющем входе присутствует уровень 1, что определяет работу счетчика 12 в режиме счета импульсов, отсутствует видеоимпульсы на выходах источника 1 импульсов, линий 2 и 3 задержки, также отсутствуют сигналы на выходах блока 4 выборки-хранения, усилителей 5 и 6, выпрямителя 7, элемента И 8, дешифратора 9, линии 10 задержки, элемента И 11 и формирователя 13 импульсов. На втором входе элемента И 8 присутствует уровень 1, а на первом входе элемента И 11 - уровень О. Исходное состояние регистра 14 может быть любым.

С выхода источника 1 импульсов видеоимпульс, имеющий на уровне 0,1 значение длительности т , поступает на управляющий вход блока 4 выборки-хранения и на вход блока 4 выборки-хранения через линию 2 задержки, значение времени задержки тз которой обеспечивает запоминание амплитуды видеоимпульса блоком 4 выборки-хранения после снятия с его управляющего входа видеоимпульса. Одновременно видеоимпульс через элемент И 8 поступает

0

на счетный вход счетчика 12 и передним фронтом записывает код 001, после чего на первом выходе дешифратора 9 устанавливается управляющий сигнал (уровень 1), который, поступая на третий вход усилителя 5 и открывая ключевой элемент 22, устанавливает значение коэффициента усиления усилителя 5 минус 0,11.

Таким образом, на второй вход усилите0 ля 5 с выхода блока 4 выборки-хранения поступает квазипостоянное напряжение, значение которого равно амплитуде видеоимпульса (Uvi), на первый вход усилителя 5 поступает видеоимпульс с выхода линии 3

5 задержки, значение времени задержки т3 которой обеспечивает в выходном сигнале усилителя 5 сохранение длительности переднего фронта видеоимпульса Тф- , а на выходе усилителя 5 действует сигнал, в котором расположен проинвертированный относительно уровня 0,11 Uvi выходной видеоимпульс линии 3 задержки с амплитудой, равной также значению 0,11 Uvi- Выходной

с сигнал усилителяЪ и видеоимпульс с выхода линии 3 задержки поступают соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя 6, работающего в режиме компаратора, который осу0 ществляет их сравнение. В результате сравнения усилитель 6 формирует на своем выходе прямоугольный двухполупериодный сигнал, длительность положительной полуволны которого равна длительности ri из5 меряемого видеоимпульса на уровне 0,1, а амплитуда положительной и отрицательной полуволн равна напряжению насыщения операционного усилителя. Этот сигнал поступает на вход выпрямителя 7, который выQ деляет положительную полуволну из выходного сигнала усилителя 6 и подает этот выделенный импульс на вход блока 16 измерения временных интервалов, где происходит измерение длительности этого им5 пульса. Показание блока 16 есть результат измерения длительности т первого видеоимпульса на уровне 0,1.

Для второго видеоимпульса источника 1 импульсов, имеющего на уровне 0,5 значе0 ние длительности Г2 и значение амплитуды Uv2. процесс измерения длительности аналогичен, за исключением моментов:

выходной импульс элемента И 8 передним фронтом по счетному входу записыва5 ет в счетчик 12 код 010, что определяет установку на втором выходе дешифратора 9 (на первом и третьем выходах уровень О) уровня 1, который, открывая ключевой элемент 23, устанавливает значение коэффициента усиления усилителя 5 минус 1,00;

в выходном сигнале усилителя 5 расположен проинвертированный относительно уровня 1 Uv2 выходной видеоимпульс линии 3 задержки с амплитудой, равной также значению 1Uv2 .

в выходном сигнале усилителя 6 длительность положительной полуволны равна длительности тг видеоимпульса на уровне 0,5;

показание блока 16 есть результат измерения длительности Т2 второго видеоимпульса на уровне 0,5.

Для третьего видеоимпульса источника 1 импульсов, имеющего на уровне 0,9 значение длительности Тз и значение амплитуды Uva. процесс измерения длительности также аналогичен, за исключением моментов:

выходной импульс элемента И 8 передним фронтом по счетному входу записывает в стчетчик 12 код 011, что определяет установку на третьем выходе дешифратора 9 уровня 1 (на первом и втором выходах уровень О), который, открывая ключевой элемент 24, устанавливает значение коэффициента усиления усилителя 5 минус 9, 10;

а выходном сигнале усилителя 5 расположен проинвертированный относительно уровня 9,1 Uv3 выходной видеоимпульс линии 3 задержки с амплитудой, равной также значению 9,1 Uvai

в выходном сигнале усилителя 6 длительность положительной полуволны равна длительности Тз видеоимпульса на уровне 0,9;

показание блока 16 есть результат измерения длительности гз третьего видеоимпульса на уровне 0,9;

установка уровня 1 на третьем выходе дешифратора 9 приводит к появлению уровня 1 на первом входе элемента И 11, разрешая прохождение через него выходного импульса элемента И 8, выходной импульс элемента И 11 через линию 10 задержки поступает на вход формирователя 13 импульсов, который по заднему фронту входного сигнала формирует импульс, соответствующий по времени моменту завершения процесса сравнения сигналов усилителем 6 и устанавливающий по R-вхо- ду разряды счетчика 12 в нулевое состояние, переводя тем самым устройство в исходное состояние.

На этом цикл работы устройства для измерения длительности импульсов завершен. Такой цикл работы повторяется для каждых трех последующих видеоимпульсов источника 1 импульсов.

При работе устройства в режиме Б в исходном состоянии отсутствуют видеоимпульсы на выходах источника 1 импульсов, линий 2 и 3 задержкии, отсутствуют сигналы на выходах блока 4 выборки-хранения, усилителей 5 и 6, отсутствуют импульсы на выходах выпрямителя 7, элемента И 8, линии 10 задержки, элемента И 11 и формирователя 13 импульсов, присутствует уровень логического О на втором входе элемента И 8, а также на входе предварительной записи

0 счетчика 12, что определяет его работу в режиме записи по информационным входам параллельного кода из регистра 14. причем в регистре 14 записан или код 001, или код 010, или код 011, что и определяет нали5 чие управляющему сигнала (уровень 1) соответственно или на первом, или на втором. или на третьем выходах дешифратора 9, что в свою очередь за счет открытия соответственно ключевых элементов 22, 23 и 24 опре0 деляет установку значения коэффициента усиления усилителя 5 либо минус 0,11, либо минус 1,00, либо минус 9,10,которое обеспечивает измерение устройством длительности импульсов соответственно на уровне 0,1

5 или на уровне 0,5, или на уровне 0,9

Процесс измерения длительности импульсов устройством в режиме Б аналогичен процессу измерения в режиме А, за исключением того обстоятельства, что при любом

0 значении уровня, на котором происходят измерения длительности, в течение всеТо процесса отсутствуют импульсы на выходах элемента И 8, линии 10 задержки, элемента И 11 и формирователя 13 импульсов.

5 Для режимов А и Б работы устройства в случае, если напряжение насыщения операционного усилителя, на котором реализован усилитель 6, превышает предельно допустимое значение дифференциального сигнала

0 для операционного усилителя, на базе которого реализован выпрямитель 7, то выходной сигнал усилителя 6 ограничивается до необходимого уровня. Кроме того, уровень ограниченного сигнала усилителя 6 не дол5 жен превышать значения предельно допустимого уровня входного сигнала для блока 16 измерения временных интервалов

Устройство позволяет выполнять измерения длительности как одиночных,так и

0 периодических видеоимпульсов, причем точность измерения не зависит от амплитуды видеоимпульсов. Кроме того, наращивая разрядность регистра 14, счетчика 12, дешифратора 9 и обеспечивая соответствую5 щее наращивание дискретных значений коэффициента усиления усилителя 5 в диапазоне от минус 0,11 до минус 0,91, можно обеспечить измерение длительности импульсов на любом необходимом уровне от 0-1 до 0,9.

Использование в предлагаемом устройстве усилителя с перестраиваемым коэффициентом усиления и других элементов и связей, совокупность которых представляет собой по сути блок управления, обеспечивает выполнение измерения длительности импульсов на любом уровне.

Формула изобретения

Устройство для измерения длительности импульсов, содержащее последовательно соединенные источник импульсов и две линии задержки, а также блок выборки-хранения и последовательно соединенные усилитель, выпрямитель и блок измерения временных интервалов, причем выход второй линии задержки соединен с вторым входом усилителя, выход первой линии задержки соединен с входом блока выборки-хранения, управляющий вход которого подключен к выходу источника импульсов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены усилитель с перестраиваемым коэффициентом усиления, два

держки, счетчик, формирователь импульсов, регистр и формирователь логических уровней, причем выходы разрядов регистра соединены с информационными входами

счетчика, R-вход которого подключен к выходу формирователи импульсов, счетный вход - к выходу первого элемента И, а выходы разрядов соединены с соответствующими входами дешифратора, первый, второй и

третий выходы которого подключены соответственно к третьему, четвертому и пятому входам усилителя с перестраиваемым коэффициентом усиления, первый и второй входы которого соединены соответственно с

выходами второй линии задержки и блока выборки-хранения, а выход - с первым входом усилителя, вход формирователя импульсов через третью линию задержки соединен с выходом второго элемента И,

второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, а первый вход- к третьему выходу дешифратора, выход источника импульсов подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с входом предварительной записи счетчика и с выходом формирователя логи