Преобразователь длительности периодических импульсных сигналов Советский патент 1993 года по МПК H03K5/04 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах обработки и преобразования импульсных сигналов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения возможности квадратичного преобра§ова- ния длительности импульсов.

Цель достигается тем, что в известный преобразователь длительности периодических импульсных сигналов, содержащий входную шину соединенную с входами дифференциатора, первого фильтра нижних частот и одновибратора, выход которого через второй фильтр нижних частот соединен с сигнальным входом интегратора, управляющий вход которого соединен с выходом триггера и выходной шиной, а выход - с первым входом компаратора, выход которого соединен с R- входом триггера, S-вход которого соединен с выходом дифференциатора, введены два масштабных блока, квадратор, блок деления и сумматор, выход которого соединен с вторым входом компаратора, первый вход которого - с выходом первого масштабного блока, а второй вход - с выходом второго масштабного блока, вход которого соединен с выходом блока деления, первый вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а второй вход - с выходом квадратора, вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот и входом первого масштабного блока.

Совокупность вновь введенных элементов и связей не является самостоятельным устройством. Вместе с остальными элементами и связями преобразователя она обеспечивает достижение положительного эффекта - расширение функциональных возможностей за счет реализации квадратичного закона преобразования длительности импульсных сигналов, поэтому

Ё

00

00

о

00

о

предлагаемый преобразователь следует считать новым и удовлетворяющим критерию существенные отличия.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь длительности периодических импульсных сигналов содержит дифференциатор 1, RS-триггер 2, фильтры 3 и 4 нижних частот, компаратор 5, одновиб- ратор 6, интегратор 7 со сбросом, квадратор 8, масштабные блоки 9 и 10, блок деления 11. сумматор 12, входную 13 и выходную 14 шины. Шина 13 соединена с входами дифференциатора 1, фильтра 3 и одновибратора б. соединенного своим выходом с входом фильтра 4. Выход фильтра 3 соединен непосредственно с входом квадратора 8, а через блок 9 - с первым входом сумматора 11, второй вход которого через блок 10 соединен с выходом блока 8. а выход - с первым входом компаратора 5. S-вход триггера 2 соединен с выходом дифференциатора 1, Я-вход - с выходом компаратора 5, а выход - с шиной 14 и управляющим входом интегратора 7, сигнальный вход которого соединен с выходом фильтра 4, а выход - с вторым зходом компаратора 5. Первый и второй входы блока 11 соединены с выходами квадратора 8 и фильтра 4 соответственно.

Преобразователь работает следующим образом,

8 исходном состоянии сигнал на выходе триггера 2, на шине 14 и на управляющем зходе интегратора 7 соответствует логическому О, напряжение на выходе интегратора 7 равно 0.

С шины 13 на входы дифференциатора 1, фильтра 3 и одновибратора б поступает периодический импульсный сигнал с амплитудой От, длительностью ть и периодом Т (фиг. 2 а).

Одновибратор 6 преобразует входной импульсный сигнал в импульсный сигнал с тем же периодом Т, амплитудой Uo и длительностью то. Сигнал с выхода одновибратора 6 поступает на вход фильтра 4. На выходах фильтров 3 и 4 формируются постоянные напряжения с уровнями из и Щ соответственно, определяемыми равенствами:

U3-K3Um у, 0)

U« - КдУо у

где Кз и К4 - коэффициенты передачи фильтров 3 и 4 соответственно.

Напряжение уровня Уз с выхода фильтра 3 поступает на входы квадратора 8 и

блока 9.

На выходе квадратора 8 формируется напряжение с уровнем Ug. определяемым равенством

5

Us Keltf,

(3)

где Кв - коэффициент передачи квадратора 8.

Напряжение уровня Use выхода квадратора 8 поступает на первый вход блока 11, на второй вход которого поступает напряжение уровня U4 с выхода фильтра 4, На выходе блока 11 формируется напряжение, уровень Un которого пропорционален отношению уровня Us и U4 напряжений на его первом и втором входах:

««- «и.

где Кп - коэффициент передачи блока 11.

Решая полученное уравнение совместно с управлениями (1), (2) и (3), можно запи- 0 сать:

. -%XW- «

На первый вход сумматора 12 через 5 блок 9 поступает напряжение уровня из с выхода фильтра 3, а на второй вход через блок 10- напряжение Un с выхода блока 11. Поступившие на входы сумматора 12 сигналы суммируются, а на его выходе формиру- Q ется напряжение с уровнем Uia. определяемым равенством:

Uia-K9U3+KioUit,

где Кз и Кю - коэффициенты передачи блоков 9 и 10 соответственно.

С учетом уравнений (1) и (4) можно записать:

Ul2r. К -Калит .j.Kio-KirKe-KS-UmtS j

40

Напряжение с уровнем Ui2 с выхода сумматора 12 поступает на первый вход компаратора 5.

По переднему фронту каждого импульса

45 дифференциатор 1 формирует короткий импульс, под действием которого триггер 2 устанавливается в такое положение, что на его выходе появляется потенциал, соответствующий логической 1 (фиг. 2 б и 2 в). Этот

50 потенциал поступает на шину 14 и на управляющий вход интегратора 7. Уровень U напряжения на выходе интегратора 7 и на втором входе компаратора 5 под действием поступающего на сигнальный вход интегра55 тора 7 напряжения уровня 1М с выхода фильтра 4 начинает линейно нарастать (фиг. 2 г). Можно записать:

U7(t)K7-U4 t,(6)

где К - коэффициент передачи интегратора 7;

t - время, отсчитываемое с момента установления на управляющем входе интегратора 7 потенциала, соответствующего логической Г.

Уровень U напряжения на выходе интегратора 7 будет нарастать до тех пор, пока не достигнет уровня U« напряжения на первом входе компаратора 5.

При выполнении условия

U7(t)Ui2(7) на выходе компаратора 5 формируется импульс, под действием которого триггер 2 возвращается в исходное состояние, а интегратора .7 обнуляется (фиг. 2 6, 2 в, 2 г).

Решая совместно уравнения (7), (6), (2), (5), можно определить длительность т импульсов на выходе триггера 2 и шине 14, если в уравнение (6) вместо времени (t) подставить указанную длительность г :

K7-K4-U0T0T Кэ-Кз-ЦщТи

т+

где

. Kio-KirKa-KS-ug,-TЈ

KrUo-Zb-T

или ги +Ьги2 ,

к9-кз-ит

(8)

а

K7-K4-IVZT1

b Kio-KirKe-K3-Ug.

K7-K4-Uo-r0--

Путем соответствующего выбора коэффициентов а и Ь, устанавливаемых путем соответствующего изменения коэффициентов Kg и Кто, нетрудно установить коэффициент преобразования преобразователя как больше (фиг. 2 б) при г ги, так и меньше (фиг. 2 в) при г ти единицы.

Из уравнения (8) видно, что предлагаемый преобразователь позволяет реализовать как линейный (при Кю « 0), так и

10

20

квадратичный (при Кю 0) законы преобразования длительности импульсов при сохранении периода их следования. Это существенно расширяет функциональные возможности предлагаемого преобразователя по сравнению с прототипом, который позволяет реализовать только линейный закон преобразования.

Формула изобретения Преобразователь длительности периодических импульсных сигналов, содержащий входную шину, соединенную с входами дифференциатора, первого фильтра нижних 15 частот и одновибратора, выход которого через второй фильтр нижних частот соединен с сигнальным входом интегратора, управляющий вход которого соединен с выходом триггера и выходной шиной, а выход - с первым входом компаратора, выход которого соединен с R-входом триггера, S-вход которого соединен с выходом дифференциатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности квадратичного преобразования длительности импульсов, в него введены два масштабных блока, квадратор, блок деления и сумматор, выход которого соединен с вторым входом компаратора, первый вход которого - с выходом первого масштабного блока, а второй вход - с выходом второго масштабного блока, вход которого соединен с выходом блока деления, первый вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, а второй вход- с выходом квадратора, вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот и входом первого масштабного блока.

25

35

0

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах обработки и преобразования импульсных сигналов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности квадратичного преобразования длительности импульсов - достигается введением масштабных блоков, квадратора, блока деления, сумматора. Преобразователь длительности периодических импульсных сигналов содержит также дифференциатор, RS-триггер, фильтры нижних частот, компаратор, одновибратор, интегратор со сбросом, входную шину, выходную шину. 2 ил.

Фиг.1

Um

r

Фиг. 2