Пороговое устройство Советский патент 1993 года по МПК H03K5/24 G05B1/01 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре для порогового контроля амплитуды импульсных и потенциальных сигналов.

Цель изобретения - повышение достоверности результата селектирования сигналов по.амплитуде.

На фиг.1 приведена структурная схема порогового устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы работы его функциональных элементов.

Пороговое устройство содержит собст- еенно пороговое устройство 1. формирователь 2 контрольных импульсов, согласующий элемент 3 и счетчик 4 с блоком 5 отображения информации. Вход формирователя 2 контрольных импульсов подключен к шине

6 управления, первый выход 7 соединен со входной шиной 8, второй выход 9 - со входом сброса счетчика 4. Вход согласующего элемента 3 соединен с выходной шиной 10, а выход - с тактовым входом счетчика 4, Собственно пороговое устройство 1 содержит элемент 11 сравнения, усилитель 12, источник 13 напряжения смещения и транзистор 14. Один вывод источника 13 напряжения смещения подключен к общей шине, другой вывод - к первому входу элемента 11 сравнения, второй вход которого соединен со входной шиной 8, выход - со входом усилителя 12, Первый выход усилителя 12 соединен с выходной шиной 10, второй выход - с базой транзистора 14, коллектор которого соединен с первым входом элемента 11 сравнения, а эмиттер - с общей шиной и, через резистор 15, с базой.

ОС N3 О

.0°

Формирователь 2 контрольных импульсов содержит генератор 16, делитель 17 частоты, дешифратор 18, преобразователи 19, 20 амплитуды импульсов и элемент ИЛИ 21. Тактовый вход делителя 17 подключен к выходу генератора 16, вход сброса - ко входу формирователя 2, а выходы соединены с соответствующими входами дешифратора 18, Первый и второй выходы дешифратора 18 соединены со входами соответственно преобразователей 19 и 20, выходы которых соединены Ј соответствующими входами элемента ИЛИ 21, выход которого соединен .с первым выходом 7 формирователя 2. Третий выход дешифратора 18 соединен со вторым выходом формирователя 2.

Пороговое устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на входной шине 8 поддерживается уровень логического О, на шине 6 управления -уровень логической 1.. При этом генератор 16 работает, а делитель 17 частоты формирователя 2 принудительно удерживается в нулевом состоянии, поэтому на выходе 7 формирователя 2 - уровень логического О, а на выходе 9 - уровень логической 1, который принудительно удерживает счетчик 4 в нулевом состоянии, На выходе элемента 11 сравнения собственно порогового устройства 1 сигнала нет, поэтому на выходах усилителя 12 сигналов также нет (уровень логического. О). Следовательно, на выходной шине 10 и на входе согласующего элемента 3 - уровень логического О, на выходе последнего также уровень логического О. В описанном исходном состоянии устройства на элементах индикации блока 5 отображения информации счетчика 4 высвечивается число О, и такое состояние устройства сохраняется до изменения уровней сигналов на одной из управляющих шин (на входной шине 8 и шине 6 управления);

Пороговое устройство может работать, в зависимости уровня сигнала на шине б управления, в двух режимах - в основном режиме и в режиме самоконтроля функционирования,

При работе в основном режиме на шине 6 управления поддерживается, как и в исходном состоянии, уровень логической 1, При этом делитель 17 формирователя 2 и счетчик 4 удерживаются в нулевом состоянии так же, как в описанном выше исходном состоянии. Селектируемые сигналы (импульсные или потенциальные) подаются из- вне по входной шине 8 на второй вход элемента 11 сравнения собственно порогового устройства 1 .Если амплитуда входного сигнала превышает напряжения источника

13 напряжения смещения (то есть выше порога срабатывания собственно порогового устройства 1), то элемент 11 сравнения выдает на вход усилителя 12 соответствующий

сигнал. Усилитель 12 усиливает этот входной сигнал, при этом усиленный сигнал со второго выхода усилителя поступает на базу транзистора 14, последний приоткрывается еще на фронте этого сигнала и закорачивает

источник 13 напряжения смещения. Это приводит к резкому снижению напряжения смещения на первом входе элемента 11 сравнения и увеличению сигнала, поступающего с выхода элемента 1.1 сравнения на

5 вход усилителя 12, и к еще большему усилению сигналов на его выходах. При этом транзистор 14 еще более открывается, и таким образом развивается лавинообразный процесс, укорачивающий фронт выходного

0 сигнала как на втором, так и на первом, Выходе усилителя 12, с которого этот сигнал поступает на выходную шину 10 и на вход согласующего элемента 3. При уменьшении

амплитуды входного сигнала до уровня и

5 ниже напряжения источника 13 напряжения смещения протекает обратный лавинообразный процесс; который заканчивается бы- стрым закрыванием транзистора 14, восстановлением напряжения указанного

0 смещения, исчезновением сигнала на выходах усилителя 12 и на выходной шине 10. Таким образом при поступлении на входную шину 8 каждого импульсного сигнала с амплитудой выше порога срабатывания собст5 венно порогового устройства 1 на выходную

- шину 10 и на вход согласующего элемента 3

выдается соответствующий импульсный

сигнал. При этом на выходе согласующего

элемента 3 каждый раз появляется соответ0 ствующий импульсный сигнал с уровнем логической 1, на который счетчик 4 не реагирует, поскольку заблокирован по входу сброса уровнем логической 1, поступающим с выхода 9 формирователя 2. Как

5 следует из рассмотрения работы заявленного устройства в основном режиме, формирователь 2, согласующий элемент 3 и счетчик 4 с блоком 5 отображения информации, то есть элементы встроенной схемы самоконт0 роля, при этом не используются.

Для перевода заявляемого порогового устройства в режим самоконтроля функционирования необходимо на шине 6 управления установить уровень логического О, а

5 входную шину 8 - отключить от источника селектируемых сигналов (можно и не отключать, если контрольные импульсы, формируемые формирователем 2, не опасны для указанного источника). При этом формирователь 2 начинает формировать и выдавать

на свой выход 7 серии контрольных импульсов, а на выход 9 - импульсы для периодического сброса счетчика 4 в соответствии с временными диаграммами, приведенными на фиг.2, 3, где на фиг.2 поз.22 - сигнал на шине 6 управления, поз.23, 24 - сигналы на первом и втором выходах дешифратора 18, поз.Яб - импульсы на выходе 7 формирователя 2, а на фиг.З поз.26 - сигнал на шине 6 управления, поз.27 - импульсы на выходе 9 формирователя 2, поз.28 - серии контрольных импульсов на выходе 7 формирователя 2, поз.29-сигналы на выходе согласующего элемента 3. ,

Каждая серия контрольных импульсов на выходе 7 формирователя 2 содержит определенное количество импульсов с амплитудой н.иже порога срабатывания собственно порогового устройства 1 и определённое количество импульсов с амплитудой выше порога срабатывания собственно порогового устройства 1. На фиг.2 показан случай, когда каждая, серия контрольных импульсов включает в себя один импульс (фиг.2. поз.25, гз - t2, tg - ta, 115 - Ш) с амплитудой, меньшей порога срабатывания co6qTeeH- но порогового устройства 1 и два импульса (фиг.2, поз.25, ts - t4, t - XG, tu - tio. tia - tiz. 47- tie. tig - tie) с.амплитудами выше порога срабатывания собственно порогового устройства 1. Следовательно, при пропускании таких серий импульсов через исправное собственно пороговое устройство 1 выходные сигналы на его выходе должны появляться одновременно со вторым и третьим импульсами каждой серии контрольных импульсов. И если за определенный интервал времени, равный циклу работы делителя 17 частоты (например, за 1 с. за 1 минуту и т.д.), подавать на вход исправного собственно порогового устройства 1 известное количество серий контрольных импульсов (например, две серии, как показано на фиг.З, поз.28), то при исправном собственно пороговом устройстве 1 о конце указанного интервала времени в счетчике А должно зафиксироваться известное число (в нашем случае - это число 4). И ec/jn в конце указанных интервалов каждый раз сбрасывать счетчик 4 в нулевое состояние, то в процессе самоконтроля на элементах индикации блока 5 отображения информации счетчика 4 периодически должно появляться и исчезать одно и то же число (в нашем случае это - число 4).

Как видно из временных диаграмм фиг.З, встроенная схема самоконтроля порогового устройства работает циклично (фиг.З, no3.29t-5 i2, ta-ts,...), Для удобства визуального контроля выбрана длительность цикла, равная 2с. При этом в течение части каждого цикла (фиг.З, поз.29, u - t3, t б, ) осуществляется счет выходных импульсов собственно порогового устройст- 5 вэ 1 счетчиком 4, в течение другой.части каждого цикла (фиг.З, поз.29, ts М, Те - t, ...) - только индикация зафиксированного в течение первой части цикла количества выходных импульсов собственно порогового

0 устройства 1, а в конце каждого цикла (фиг.З, поз.27, моменты ts, te, ...) - сброс счетчика 4 в нулевое срстояние. Следовательно, в нашем случае, когда в каждом цикле формируются две серии контрольных

5 импульсов, при исправном собственно пороговом устройстве 1 во второй части каждого цикла на элементах индикации блока 5 отображения информации счетчика 4 будет индицироваться одно и то же число 6.

0 Если собственно пороговое устройство 1 имеет параметрический отказ w, как следствие этого, порог его срабатывания выше амплитуды второго и третьего импульсов контрольных пачек (см. фиг.2), или имеет

5 полный отказ какого-либо элемента, приводящий к отсутствию выходного импульса даже при амплитуде контрольных импульсов выше порога срабатывания собственно порогового устройства 1, то на выходе послед0 него .импульсов не будет, и на элементах индикации блока 5 отображения информации счетчика 4 постоянно будет индицироваться число 0, что будет свидетельствовать о неисправности собственно порогового ус5 тройства 1.

Если же собственно пороговое устрой ство 1 имеет параметрический или полный

отказ элементов, приводящий к снижению

его порога срабатывания ниже амплитуды

0 первого импульса контрольных пачек вплоть до нуля, то все три импульса контрольных пачек (см. фиг.2) будут проходить на выход собственно порогового устройства 1, то во второй половине каждой цикла ра5 боты делителя 17 формирователя 2 на элементах индикации блока 5 отображения информации будет высвечиваться число 6, а в конце каждого цикла счетчик 4 будет сбрасываться в нулевое состояние, и на элемен0 тах индикации блока 5 отображения информации будет высвечиваться число 0. что будет свидетельствовать о неисправности собственно порогового устройства 1. Указанный самоконтроль функциониро5 вания порогового устройства может быть оперативно проведен перед его применением или непосредственно после его применения, или же, если позволяют условия его применения, между потоками полезной информации, что позволяет повысить по сравнению с прототипом степень доверия результатам селектирования потоков информационных сигналов по амплитуде.

Формул а изобретения

1. Пороговое устройство, содержащее источник напряжения смещения, первый и второй выводы которого подключены соответственно к общей шине и первому входу элемента сравнения, второй вход и выход которого соединены соответственно с входной шиной и входом усилителя, первый и второй выходы которого соединены соот- ветственно с выходной шиной и базой транзистора, коллектор и эмиттер которого подключены, соответственно к второму выводу источника напряжения смещения и общей шине, отл и ч а юще вся тем, что, с целью повышения достоверности результатов селектирования сигналов по амплитуде, в него введены формирователь контрольных импульсов; согласующий элемент, счетчик с блоком отображения информации и шина управления, соединенная с входом формирователя контрольных импульсов,

: -.- ... : 1

первый и второй выходы которого соединены соответственно с входной шиной и входом сброса счетчика, а выход и вход согласующего элемента соединены соответственно с выходной шиной и тактовым входом счетчика.

2. Устройство по п..1, отличающее- с я тем, что формирователь контрольных импульсов содержит генератор, делитель частоты, дешифратор, первый и второй преобразователи амплитуды импульсов и элемент ИЛИ. причем тактовый вход и вход сброса делителя частоты подключены соответственно к выходу генератора и входу формирователя контрольных импульсов, выходы - к соответствующим входам дешифратора, первый и второй выходы которого соединены с входами соответственно первого и второго преобразователей амплитуды импульсов, выходы которых соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ и третий выход дешифратора соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя контрольных импульсов.

Изобретение относится к импульсной технике и мржет быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре для порогового контроля амплитуды импульсных и потенциальных сигналов. Цель - повышение достоверности. Пороговое устройство содержит пороговый блок 1, формирователь 2 контрольных импульсов, согласующий элемент 3, счетчик 4 с блоком 5 отображения информации, шину 6 управления, выходную шину 8 и пороговый блок 1, который включает элемент 1.1 сравнения, усилитель 12, источник 13 напряжения, транзистор 14. Формирователь 2 содержит генератор 16, делитель 17 частоты, дешифратор 18. преобразователи 19, 20 амплитуды импульсов, элемент ИЛИ 21. Повышение достоверности осуществляется за счет возможности проведения самоконтроля, с помощью которого обеспечивается локализация места отказа. Формирователь 2 генерирует эталонные импульсы, на которые срабатывает пороговый блок 1, а выходной его сигнал регистрируется блоком отображения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. С/ G

V

#

Фиг. /

tf tetl tet tutu )5 ti|tf9

г.2

Фиг. З