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

S

/

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 выполнением над исследуемым сигналом операций стробирования, запоминания, логарифмирования, алгебраического суммирования, преобразования напряжения в интервале времени. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для получения 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(-xl) лишь условно может быть назван импульсом (из-за своего поведения при ), практическая его площадь определяется из условия уменьшения мгновенного значения до определенного уровня.

В этой связи обычные интегрирующие преобразователи не могут дыть результата без систематической составляющей погрешности, обусловленной конечным временем интегрирования (теоретически верхним пределом интеграла должна быть « + оо). Учитывая, что

Уехр(-х-с)п(( -

можно построить преобразователь, свободный от этого недостатка: для этого необходима фиксация амплитуды исследуемого импульса, преобразование показателя экспоненты в напряжение и преобразование отношения напряжений в электрический сигнал. (a(tti) - функция включения, равная единице на интервале 0,со и нулю вне его пределов).

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

Однако использование таких методов получения информации о значении показателя экспоненты для решения поставленной -задачи неизбежно приводит к снижению быстродействия преобразователя площади экспоненциального видеоимпульса в электрический сигнал за счет потерь времени на преобразование ,.

о о о

4

i -;) преобразователи отношения напряжения, пропорционального показателю экспоненты (постоянной времени электрической цепи), к постоянному напряжению, которые можно использовать для получе- ния информации о значении площади или о значении величины, обратной площади экспоненциального видеоимпульса.

Такие устройства содержат последова- п.п,но соединенные преобразователь показа- экспоненциального сигнала в интервал

..мени, (} ильтр нижних частот и делитель ::(1я/к.ний Основным их недостатком яв- ч i, м ни .кое быстродействие, обусловлен .. использованием преобразования

i ;|оглед ющей фильтрацией (усреднением)

Ьноо.тег близким к предлагаемому яв: .-я преобразователь постоянной време:, . о,ных электрических цепей в интер .члАЦ ни. содержащий компаратор, фор.|.||;-,|-.м ель импульса, формирователь опор-

..:.: напряжения и устройство управления.

.001 ); mi следующим образом. При пода ; i и.чо; преобразователя исследуемого

:, а устройство управления дает коb.i .. Пуск на начало формирования имn v.n/c.i (формирователем; в последующем при

м- in,кснни текущим значением напряжения

.- у. мого импульса порога, равного

1 Iамплитуда исследуемого им:: к,, а) и формируемого формирователем

торном напряжения, компаратор выраба- i нагг команду «Стоп, по которой заканчи- nie-c .i формирование импульса, ддитель- ИП,:, ..(, o|iiii о определяется значением по- i..;t,. LI -/кепонемг. (постоянной времени

,- ( ,..iii ; i. ii I .

i V-i i |4-Hiii-n i преобразователь имеет or- i i. :. нкцпона.чьные возможности с i I - I M I получения информации о зна- i ; ii 1..:дн кс-|1оиенц.и;:льного видеоимII. ;: : , iopei еннярасширение (фупк- i : I- : i: .-М | .о;;м()ЖНОСТеЙ.

il ,1.:. к :1нан це.ть достигается тем, что i ntvi.o.if чтатель показателя эксионенци- : i.Hi io ;-игнада в интервал времени, со- т.:)-кащиГ| not ледовательно соединенные ком- :а)ато) и (формирователь импульса, уст- poiicTio н;); ьления, один из входов которого i-оелинен входом преобразователя, а пыход по ;а- |.и «Пуск соединен с вторым входом (|)орм1п)||цагеля импульса, вместо фор- мир ;н;пелч опорного сигнала дополнительно мн-дены ло( ;,рифма тор, два ключа, два ана- .н.ювых .запоминающих устройства и сумма- юр, причем вход преобразователя одновременно соединен через первый ключ и пер- iioe запоминающее устройство с первым входом компаратора, а через догарифматор. второй к.тю :, второе запоминающее устройство и сумматор (но первому входу) - е вторым вхотом компаратора; кроме то- :. ВГ.Р.од .тогарифматора соединен с вторым ;ом i.ммагора, а выход преобразовате5

5

JQ

0

зо

35

45 5

ля - с вторым входом устройства управления, выход которого «Пуск одновременно соединен с управляющими входами обоих ключей, а выход «Сброс - с цепями управления сбросом обоих запоминающих устройств.

Введение дополнительных элементов и связей между ними обеспечивает расширение функциональных возможностей преобразователя. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Схема содержит первый ключ 1, первое запоминающее устройство 2, с помощью которых фиксируется амплитуда исследуемого импульса, логарифматор 3, второй ключ 4. второе запоминающее устройство 5, сумматор 6, с помощью которых фиксируется напряжение, крутизна которого пропорциональна показателю экспоненты, компаратор 7, формирователь 8 импульса, устройство 9 управления.

При этом сигнальный вход преобразователя одновременно соединен с первым входом устройства управления, а через первый ключ, первое запоминающее устройство - с первым входом компаратора, через логарифматор, второй ключ, второе запоминающее устройство и сумматор (по первому входу) с вторым его входом; кроме того, выход логарифматора соединен с вторым входом сумматора, а выход компаратора через формирователь импульса (по первому входу) соединен с выходом преобразователя, соединенным с вторым входом устройства управления, выход которою «Пуск соединен одновременно с управляющими входами обоих ключей и формирователя импульса, а выход «Сброс - с управляющими входами обоих запоминающих устройств.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

При поступлении исследуемого импульса на вход преобразователя устройство управления формирует (фиг. 2) короткий импульс длительностью А/, одновременно с передним фронтом которого появляется сигнал на выходе формирователя импульса и открываются оба ключа. При этом в первом запоминающем устройстве будет зафиксировано напряжение V, а во втором -- InV, следовательно, к неинвертирующему входу сумматора будет приложено напряжение lnVf а к инвертирующему - 1п /ехр(-л/) -

- InV - xl. Выходное напряжение сумматора L1 ;.)л7 сравнивается компаратором с напряжением V, в момент их равенства, фиксируемый компаратором, заканчивается формирование импульса, длительностью т,

- V/X, пропорциональной площади, ограниченной исследуемым импульсом. В этот же момент времени устройством управления формируется команда на «сброс запоминающих устройств (чаще всего на закорачиванне запоминающих конденсаторов), после чего преобразователь снова готов к работе.

В реальном макете в качестве логарйф матора была использована схема однов.ходо- вого термокомпенсированного логарифмического усилителя, коэффициент передачи которого в широких пределах может изменяться с помощью обычных потенциометров (в использованной схеме и ); в качестве формирователя импульса использован обычный триггер. Запоминающие устройства с входом «Сброс выполнены на основе двух известных решений - схемы АЗУ с интегратором в качестве элемента памяти и схемы интегратора со сбросом; в качестве такого запоминающего устройства может. быть использовано любое устройство выборки-хранения, в том числе и серийная интегральная схема КРИООСКЗ, в которых параллельно конденсатору памяти включается ключ на полевом транзисторе или маг- нитоуправляемом контакте.

Устройство управления состоит из двух самостоятельных узлов: «повторитель напряжения - первая моностабильная схема ; «повторитель напряжения - дифференциатор - выпрямитель (диод) - вторая моностабильная схема.

Первый из этих узлов служит для формирования импульса длительностью Д/ (команды «Пуск), вместо повторителя в ней может быть использован и усилитель с высоким входным сопротивлением.

Второй из этих узлов служит для создания команды «Сброс, формируемой по заднему фронту импульса т,; длительность ДГ импульса сброса принципиальной роли не играет я подбирается исходя из схемотехнических особенностей запоминающего устройства, более того, она может автоматически изменяться, если ввести в устройстве управления режим отключения «Сброса по переднему фронту очередного исследуемого .импульса (для этого вторую

моностабильную схему достаточно заменить на обычный триггер).

Для обеспечения практической реализуемости преобразователя коэффициент переда- чи Кд логарифматора необходимо выбирать из условия /Сд (2-Ј)е. где ,73 - основание натурального логарифма.

Следует отметить, что формирование сигнала «х/ возможно с применением связ- ки «логарифматор - дифференциатор -- интегратор.

Формула изобретения

5

0

5

Преобразователь экспоненциальных ви-/ деоимпульсов, содержащий последовательно соединенные компаратор и формиро ватель импульса, выход которого является выходной шиной, и устройство управления, первый вход которого является входной шиной, а выход «Пуск соединен с вторым входом формирователя импульса, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения дополнительной функции преобразования площади экспоненциальных видеоимпульсов в интервал времени, в него введены логарифматор, два ключа, два аналоговых запоминающих устройства и сумматор, причем входная шина соединена через первый ключ и первое запоминающее уст0 ройство с первым входом компаратора, а через логарифматор, второй ключ, второе запоминающее устройство - с неннверти- рующим входом сумматора, выход которого соединен с вторым входом .компаратора, а инвертирующий вход - с выходом логарифматора, второй вход устройства управления является выходной шиной, выход «Пуск соединен, с управляющими входами первого и второго ключей, а выход «Сброс - с управляющими входами пер вого и второго аналоговых запоминающих устройств.

Пербое ЗУФормиробатель

ПерШ ключ Компаратор ищльсоЬ

/ / ,

Выход

Фиг.1

Устройстбо управления

Зход

.4

прео5раэооателя

Выход „ Пусг у устройства ynpab/T

Выход логарифматора

дходы компаратора

Выход формиро- Ьателя иипульоЬЬ

Выход , Сброс устроистба цпраЬл.

sxP(-xij

t

t

Фиг. 2