Преобразователь экспоненциальных видеоимпульсов в напряжение Советский патент 1992 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для получения в реальном масштабе времени информации о площади, ограниченной экспоненциальным видеоимпульсом Vexp(-xt), и может быть использовано для получения информации о параметрах электрических цепей, в процессе обработки импульсных и сложных сигналов, для идентификации механических систем.

В силу того, что экспоненциальный сигнал Vexp(-xt) лишь условно может быть назван импульсом (из-за своего поведения при ), практическая его площадь чаще всего определяется из условия уменьшения текущего значения амплитуды до определенного наперед заданного уровня. В этой связи обычные интегрирующие преобразователи принципиально не могут дать результата без систематической составляющей погрешности, обусловленной конечным временем интегрирования (теоретически верхним пределом интеграла должна быть «-)-сх

Т

Вместе с тем, учитывая, что Vexp(-хт)Х

&о

(- -- )V-e . можно создать

преобразователь, свободный от этого недостатка; для этого необходима фиксация амплитуды исследуемого импульса, преобразование показателя экспоненты в напряжение и преобразование отношения напряжений в напряжение.

Известны преобразователи (измерители) показателя экспоненты в интервал времени и код, в которых показатель экспоненциальной функции определяют по фиксированному (фиксированным) интервалу времени от начала момента преобразования до момента равенства преобразуемого сигнала определенному наперед заданному уровню.

Основным недостатком таких устройств является их низкое быстродействие и ограниченные функциональные возможности.

Известны преобразователи отношения напряжения, пропорционального показателю экспоненты (постоянной времени электрической цепи), к постоянному напряжению. которые можно использовать для получения информации о значении площади (о значении величины обратной площади) экспонен(/

)

о о

о

4

анальных видеоимпульсов. Такие устройства содержат последовательно соединенные преобразователь показателя экспоненциального сигнала в интервал времени, фильтр нижних частот и делитель напряжений.

Основным недостатком таких устройств является их низкое быстродействие, обусловленное использованием преобразования показателя экспоненты в интервал времени и необходимостью последующей фильтрации I усреднения).

Наиболее близким к изобретению явля- ек Н преобразователь показателя экспоненциального напряжения в постоянное, исподь- пианный г, преобразователе параметров грех i. к-ментны.х двухполюсников в напряжение. ,)ют преобразователь содержит последовательно соединенные логарифмато)) 1 и диф- ференпиаюр 2, имеет высокое быстродейст- пне, но ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения -- расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь показателя экспоненциальною сигнала в напряжение, содержащий логарифматор. дифференциатор и устройство управления, дополнительно введены аналоговое запоминающее устройство со сбросом и операционный усилитель с полевыми транзисторами но входной цепи и цени отрицательной обратной связи, причем вход преобразователя одновременно соединен че- рез устройство управления, цепь «сток - испж первого полевого транзистора и опе- рапнонный ус ппедь (по инвертирующему входу) е выходом преобразователя, чер .

.. iiiOMiuiaioiHee ч тройствос затвором in рвот полевого транзистора, а через ло- ырпфматор и дифференциатор - с затвором вюрого полевого транзистора, цепь

-стокисток которою является цепью о; тщательной обратной связи операционно- ю усилите.тя; кроме того, второй выход ,-. . ройсгва uip-i :.::,in соединен с цепью управления записью запоминающего устройства, а третий выход - с цепью управления . броса запоминающего устройства.

Ннедение дополнительных элементов и свя- зей .ve-кду ними обеспечивает расширение ф у кк пион а. ч )Н ых возможностей преобразователя.

На фиг. I приведена структура предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы; на фиг. За -- блок-схема устройства управления; на фиг. Л5 - временные диаграммы его работы.

Преобразователь содержит: логарифматор , дифференциатор 2, запоминающее устройство 3, операционный усилитель 4, первый полевой транзистор 5, второй иоде- цой транзистор 6, устройство 7 управления.

Свжка «логарифматор дифференциатор необходима для преобразования показателя экспоненциального видеоимпульса в напряжение; стробируемое запоминающее устройство - для фиксации амплитуды исследуемого импульса, а операционный усилитель с полевыми транзисторами во входной цепи и цепи отрицательной обратной связи - для получения отношения постоянных напряжений и изменения масштаба получаемого результата. Для синхронизации всех процессов в преобразователе в него введено устройство управления, состоящее из двух одностабильных мультивибраторов, двух дифференциаторов, двух выпрямителей (диодов) и триггера.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

При поступлении исследуемого импульса на вход преобразователя устройство управления формирует (фиг. 2) короткий импульс длительностью Д-Ј, практически одновременно с передним фронтом которого в запоминающем устройстве фиксируется напряжение, равное амплитуде исследуемого импульса и прикладываемое к затвору первого полевого транзистора, а с помощью логарифматора и дифференциатора (дифференциатор инвертирующий) формируется напряжение - |/и| Vexp( .

dt

x, прикладываемое к затвору второю полевого транзистора.

Использование устройства ния деления на основе операционных ;.си- лителей с полевыми транзш юрами, рабо тающими в режиме упрннтяемых i лений, позволяет получать тически безинерционно, а прнмепе

половых транзисторов (наприм существенно снижает погре1 :.: преобразования. И.-вес-но. то ние «сток - исток-, ;:олев. .

нально зависит от напряжение

)от ив рак( 1рок

,,iI2)

i. им. le

вором и истоком

и,

зн

i;poi; рциомеж;;.у зат- крутизна передаточной характеристики полевого транзистора - сопротивление цепи «стокисток ; {.,. попоювое напряжение, /;„ ток в LJ,, и /,„ для стаби, станты). В этой сзяз;

епи «сток - исток ; ioi о режимакон- мо ж но записать

/г„, л-1:Ј; ,А.

/

viA (К, и л;,

коэффициенты перс

лачи первого и второго полевых транзисторов). Питающн i вход первого полевого транзистора (сток или исток в зависимости от элементной базы) подключен к выходу устройства управления (выходу

второю о,чностабилиюго мультпнибр,: ь.ра , этим напряжением задается - ./ результата, следовательно, выходное наьр жемие операционного усилителя (Ј«, ;-

пропорционально плот, и ли

дуемОГО ИМПуЛЬса И формируется щ;.; г, ре

альном масштабе времени (по окончан-ш короткого интервал,; времени П. -: долго до фичн зеско. окончании i ..ле.лх-- MGI о MVJivibca.

При использование 1борки 504HI 2 . большой 1-.е1,енью пер но., гн /мжно ;;(- тагь Л;.--:Л . п. (.ледова :...но, &.,,.-

М .

eo.iLV

,l i . .

В реальном макете к ьачесп е :.м|. матора использована схема о;ц,, ,::,:ч термокомпенсированниго ..югарио/чичг, чи- 1-0 усилителя, коэффициент перо I.;J-,H м ,.;.- рого в широких пределах ML.же; ,,ь ся с помощью обычных нптепсн-. иет-р.ж I M использованной гхеме А , и А , ;, i-, пикируемое запоминающее v- гпокств о nxi.-л А «Гброо. выполнено на основе ,U мьее: ны.х решений - схемы A iV с интегратором п качестве элемент а памяти .и -.. мы интегратора со сбросом. В такого запоминаюпкчч) чтрийст -.а о .. i быть использовано люГх,е устроис-; по выоор ки-,хранения, в том числе и серийная интегральная микросхем - КР iIO,J (IK. -i, в которых параллельно конденсатору памяти включается ключ на1 полевом транзисторе или Maiнитоуправляемом контакте

Устройство управление (фиг о жиг повторитель напряжении ; ., i; ;и; плоде (рачвичкм i я; :м. n,:i-. m- .i : . упр.шленм Л Г, .i.i.i ) i: ..,.: i joii/ii.H1.... :.:..:;. РНИО рн;ора (моносгаоильная .м-м;,, пери:, . :tз которых запускаемся : |;с;ч д.;--:, iifviii -v исследуемого импу и.си я it opMi:p ,. кий импульс д,и;е.:.чост .ю г. п .:/. :..е - мый в качение строба и ..- i i-j:0me--; устройстве, триггер и д- ист: )- вания управляющих :ьсо| . ;а кчтн- дифференциаторов i; вьшрлмителеи. .)IH. временно с появлением па входе нреоб р.- зова тел я исследуемо1 о Tpnii-. i) изменяет свое состояние и даст команду на размыкание ключа, п. унтируюшею кон денсатор памяти запоминающего усгройсгпа. По окончании импульса длительн д ; ыо / (по заднему его фронту) запуск,ютсч второй одностабильный мультивибратор, формируя на своем выходе импульс WIIITI.;:. ностью Ат и амплитудой в (ечечне интервала Лт фиксируется резул-yrai лреоо- разочання. По истечении инге-рмада Лт (задним фронтом импульса ОМВ2) тр.1:; г-ер возвращается в исходное состояние и на цепь «Сброс- управления запоминающего устройства поступает команд;1 на зако

Н)

IS

и

:,-.

мчивалне об.-и. юч м.миенсашрл памяти .:г voi о Hi. o6p;;. С ;он:: - т ни работе.

Выбор масштаба ре iy-льт ата v-:..her :. ;, (несунляться (фучную. изменением Pt,.o.iH -i--o напряжения второго от.ност абн.к ного мч-.н, гн иоратора; дли этил же иелей в стрижет BL- уп;).чв.;е1;ия может быть предусмотрен ком MVia:o;i делитель напряжений, управляема и и шне.

При ненч ,енном масштабе результата о::но - напряжение оп-.-рапн нного салн- теля мелес - Г-рачсее формировать с помо- .н,ю отдельного стабилизированною источ -:n,,j ч r.i .Mi;;v В КЫХОДЬОН цеПИ. управ;:ч.-,,к:м о второго одиост аби.тьного му.ть- гивнбраторп.

Длюритм ;-,;u .; i ы устройства п;-авления пред ..I/KCMI:;; преобразователя мож1-т быть i iiiii-iM. В четности. пр«. ас; анляет интерес и устрой - по ;, пра.в.-енин с одновременным iaii.. обоих одн(н табнльны.х

: :- :. : , |)ОВ

I.IH по,-, течения практнческоя реализуемо ... ..iJJpa.uiPaT U .H i.oii; фи;:нс1п ш;)1да.

:. . . , арифматора необходимо выбирав г., .сл .нш; К()е, где .73ос- .ji 4e аатчрального логарифма.

,0

30

Формула изоб п ен/1я

I Преобразователь экспоненциальных видеоимпульсов в напряжение, содержащий логарифматор. и)Д которою является входной шиной, а выход соединен с входом дифференциатора, а также устройство управления, отличающийся тел -по, с целью р-д ;:i:ipe;,..;i .рункиио«альн..:.ч во ;:,. с-; путем ооссп менмй лополпмтельмой -:;глм.цн:: г.р,- Ггр:чоиания площади к.(а ;ьы :м1део- имп.онОЬ. l lier;; веден:. an.;.-, .;-. - номн чаюпнч- .-тр- ЬЧ но oih р.чцион1:.-;н ;. . : . пп, ii, м .л:;) ii -eo p...; . in напря -к. ..

HpOFiO.П-: /ОСГ... H l li -Д. ,с :Ы ie(i«)M li : :

PUN: i:o : ri.. r pa - :).- fi;:i.. .., сгок и с. .

;;

0

;. .. /.

гш i

; :- ,/ (;- ;

KC-i-iPnlX

:

: |ннены IK-TliiC . :i..

-; aHi : ; i:,..;. li.pii-M ,:ov и вь.чо- ,:c -..iHHi:.-o . илии-лч. ьмтор :/ чп- плп-оа. а . сннвертпрч ющий - iiiHHci иу.(. 1кле1;:1иала. ич- иертнг уищин вхм.; соединен с истоком мерною, :,п ;ево-о гранзистора, -laTBOfi которо- ю соединен ви-..юм аналогового з:гю- .4K);neri.. у |ю in i ,к. вход строб-: ро в л н и я кчт Хм)---: -|о.-.к .ю-ii н к первому выходу уст

polk ,; УПраВ И ЧЧЯ, ВХОД -ЧбрОСч - К МУ ::. УСТ KUtCTBa v HJirtB. :. Ць :0ман :онный i.xo:t является вчодгюн :-,:t .:: - ,: обыдннег с . -.д,,м устройс/г.; , :;р.: .1.

тпет НИ iK: -ii.i r s:OpO о i :ц- -пне i , м-.; ; : цс,. ; :i.:i,4:;. .:. :. ,:,:; .

гс; п..MI r,oi,, rpaii -,нс ;. .р-а пидк Р,Ч ;- .м;.1,--лу ди(}|фе|1с:м :;: юр.

1;. Г1 реоб| а оза гель по ,ч. .: :тии щийся тем, что устройство управления выполнено на последователиьно соединенных повторителе напряжения, первом односта- бильном мультивибраторе, первом дифференциаторе-выпрямителе, втором одностабиль- нЪм мультивибраторе и втором дифференциаторе-выпрямителе и триггере, второй вход

которого подключен к выходу повторителя напряжения, вход которого является входом устройства, первым, вторым и третьим выходами которого являются выход первого одностабильного мультивибратора, выход триггера и выход второго одностабильного мультивибратора соответственно.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для получения информации об энергетических параметрах экспоненциальных видеоимпульсов, для получения информации о параметрах сложных электрических цепей, в процессе обработки сложных сигналов, для идентификации механических систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается средствами для выполнения над исследуемым сигналом операций стробирозания, запоминания, логарифмирования, преобразования отношения напряжений в напряжение I з. п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2

фиг.З о

Вход