Способ определения момента времени перехода сигнала через нуль Советский патент 1992 года по МПК H03K5/153 

20, первый и второй выходы которого подключены к первым входам компараторов 8 и 9 соответственно, выход первого ключа 1 через первый диод 11 в прямом включении и второй диод 12 в обратном включении подключен соответственно к первому входу сумматора 14 и входу инвертора 15, выход которого подключен к второму входу сумматора 14, выход которого подключен к входу коммутатора, первый выход которого под- ключей к объединенным информационному входу второго ключа 2 и второму входу второго компаратора 9, выход которого подключен к установочному входу третьего триггера 5, выход которого подключен кобъ- единенным первому входу функционального преобразователя 18 и управляющему входу второго ключа 2, выход которого подключен к входу первого интегратора 6, выход которого подключен к объединенным первому входу третьего компаратора 10 и второму входу функционального преобразователя 18, второй выход коммутатора 17 подключен к входу второго интегратора 7, выход которого подключен к объединенным третьему входу функционального преобразователя 18 и второму входу третьего компаратора 10, выход которого подключен к четвертому входу функционального преобразователя 18, выход которого подключен к входу блока индикации 19, выход первого компаратора 8 подключен к объединенным установочному входу первого триггера 3 и входу дифцепи 16, выход которой через третий диод 13 в обратном включении подклю- чен к установочному входу второго триггера 4, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора 17, выход первого триггера 3 подключен к управляющему входу первого ключа 1, объединенные второй вход первого компаратора 8 и информационный вход первого ключа 1 соединены с информационным входом устройства, вход сброса которого подключен к объединенным входам сброса триггеров 3, 4, 5, функ- ционального преобразователя 18, блока индикации 19, интеграторов 6, 7.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

В момент т.н начала измерения (фиг. 2) измеряемый сигнал S(t) подают на информационный вход устройства, одновременно подают сигнал сброса на триггеры 3, 4, 5, обнуляют интеграторы 6, 7, функциональный преобразователь 18 и блок индикации 19. В исходном состоянии ключи 1, 2 закрыты, выход сумматора 14 через коммутатор 17 подключен к объединенным входам второго ключа 2 и второго компаратора 9

В момент t пересечения сигналом S(t) нулевого уровня Vo (фиг. 2а) первый компаратор 8 своим выходным сигналом (фиг. 2с) переключает первый триггер 3, с помощью которого открывают первый ключ 1. Положительные полупериоды сигнала S(tJ через первый диод 11 проходят на выход сумматора 14 без изменения, отрицательные-через второй диод 12 в инвертированном виде (фиг. 26). В момент ti превышения сигналом S(t) порога Vi срабатывают второй компаратор 9 и третий триггер 5, который открывает второй ключ 2, в результате сигнал S(t) поступает на вход первого интегратора 6. Интегратор 6 интегрирует сигнал до момента toi изменения полярности сигнала S(t). Для этого отрицательный перепад уровня с выхода первого компаратора 8 после дифференцирования дифцепью 16 в момент toi (фиг. 26) через третий диод 13 подают на вход второго триггера 4, который посредством коммутатора 17 переключает выход сумматора 14 на вход второго интегратора 7. Выходной уровень Si первого интегратора 6 (фиг, 2е) используют в качестве опорного уровня для третьего компаратора 10. От момента toi сигнал интегрируют с помощью второго интегратора 7. В момент ta выполняется условие Si, где $2 - выходной сигнал второго интегратора 7. Третий компаратор 10 срабатывает На функциональный преобразователь 18 подают сигналы с выходов третьего триггера 5 (ti), третьего компаратора 10 (t2), первого интегратора 6 (St), второго интегратора 7 (82). Функциональный преобразователь 18 вычисляет величину

.. tlSl -H2S2 Si to -

Si +82 Si +S2

t1 +

+

Sc

Si +S2

t2

в течение времени вычисления т.з -12, в момент т.3 блок индикации 19 индицирует вычисленное значение to. Далее выполняется следующий цикл измерения

Временные диаграммы фиг. 2 показывают существенное отличие способа - второй момент компарации t2 определяется не по мгновенным значениям зашумленного сигнала, а по текущим средним (отфильтрованным значениям). За счет этого повышается точность отсчета t2 и всего способа измерения.

Формула изобретения Способ определения момента времени перехода сигнала через нуль, заключающийся в сравнении измеряемого сигнала S(t) с пороговыми напряжениями и определении искомой величины как среднего значения интервала времени, заключенного между двумя соседними моментами совпадения измеряемого сигнала с двумя заданными пороговыми напряжениями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения при малых отношениях сигнал/шум, определяют моменты времени t и toi двух соседних пересечений измеряемым сигналом нулевого порогового уровня Vo, с момента времени ti t сравнения измеряемого сигнала с пороговым напряжением V Vo начинают первое интегрирование измеряемого сигнала и определение первого текущего среднего сигнала

0

8. момент времени toi начинают второе интегрирование измеряемого сигнала и определение второго текущего среднего инвертированного сигнала

S2 (t)dt, которое

продолжают до момента времени t2, когда изменяется знак разностного сигнала Д5 Si - 82, а момент времени перехода через нуль определяют по формуле

15

to

tlSl + t2S2 S1 +S2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения момента времени перехода знакопеременного сигнала через нуль при малых отношениях сигнал/шум. Цель изобретения- повышение точности измерения при малых отношениях сигнал/шум. Поставленная цель достигается тем, что в способе, заключаюИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения момента времени перехода знакопеременного сигнала через нуль при малых отношениях сигнал-шум. Цель изобретения - повышение точности измерения при малых отношениях сигнал-шум. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ; на щемся в сравнении измеряемого сигнала S(t) с пороговыми напряжениями и определении искомой величины как среднего значения интервала времени, заключенного между двумя соседними моментами совпадения измеряемого сигнала с двумя заданными пороговыми напряжениями, определяют моменты времени t и ten двух соседних пересечений измеряемым сигналом нулевого порогового уровня Vo, с момента времени ti Xх сравнения измеряемого сигнала с пороговым напряжением Vi Vo начинают первое интегрирование измеряемого сигнала и определение первого текущего среднего сигнала St, которое прадолжают до момента времени toi изменения знака измеряемого сигнала, в момент времени toi начинают второе интегрирование измеряемого сигнала и определение второго текущего среднего инвертированного сигнала S2, которое продолжают до момента времени t2 второго сравнения, когда изменяется знак разностного сигнала Л S Si - Sa, а момент времени перехода сигнала через нуль определяют по формуле to TiSi + t2S2/Si + 82. фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит первый 1 и второй 2 ключи, первый 3, второй 4 и третий 5 триггеры, первый 6 и второй 7 интеграторы, первый 8, второй 9 и третий 10 компараторы, первый 11, второй 12 и третий 13 диоды, сумматор 14, инвертор 15, дифцепь 16, коммутатор 17, функциональный преобразователь 18, блок индикации 19, задатчик порога fe И ,1 О О

1

7