УСТРОЙСТВО для ТРАНСФОРМАЦИИ КОРОТКИХ ВРЕМЕННЫХИНТЕРВАЛОВ Советский патент 1970 года по МПК H03K7/08 

Предлагаемое устройство относится к области радиоэлектроники и предназначено для преобразования однократных высокочастотных импульсных снтналов, несущих информацию в форме временных интервалов между импульсами, путем растяжения интервалов для передачи их по узкополоснол у телеметрическому каналу.

Кроме того,. устройство для трансфор.мации коротких временных интервалов может быть также использовано при непосредственном измерении временных интервалов наносекундной длительности.

Известны устройства для трансформации коротких временных интервалов, содержащие два генератора импульсов, схему совпадения, схему сравнения напряжений и цепи заряда интегрирующих конденсаторов.

В известных устройствах трансформация коротких временных интервалов производится с помощью преобразователей нониусного или конденсаторного типов.

Однако известные конденсаторные трансформаторы обладают недостаточно высоким коэффициентом трансформации (порядка 1-2-103), что не позволяет использовать узкополосный канал связи для измерения коротких временных интервалов, и малой разрещающей способностью, составляющей единицы микросекунд.

Основным недостатком нонпусных трансформаторов является то, что они имеют низкий коэффициент трансформации при сравнительно высокой разрещающей способности. С целью повыщения разрещающей снособности нри одновременном повьинении коэффициенты трансформации предлагаемое устройство содержит два трансформатора, один из которых выполнен по нониусной схеме, другой - по конденсаторной. Кроме того, коэффициент трансформации конденсаторного трансформатора в нред,1агаемом устройстве увеличен за счет того, что зарядные цепи интегрирующих конденсаторов содержат в качестве ключей динисторы, позволяющие пропускать больщие зарядные токи.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фпг. 2 - принципиа тьная электрнческая схема конденсаториого трансформатора.

Устройство для трансформацни коротки.-, временных интервалов (см. фиг. 1) состоит и;; (первого) нониусного трансформатора, содер-. жащего генераторы / и 2 импульсов, схему

совиадення 3 и конденсаторного (второго) трансформатора 4. Генераторы 1, 2 нонпусного трансформатора выполнены по схеме с задерженной обратной связью и работают в ждущем режиме. Стартовые входы генератора / и ноключеыы к пусковому зажиму 5, а выход схемы совпадения 3 соединен со стоповым входом 6 конденсаторного трансформатора 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Стартовый нмиульс запускает генератор 1 первого трансформатора и одновременно включает на заряд первпчный интегрируюш,нй конденсатор второго трансформатора. После запуска стоповым импульсом генератора 2 через промежуток времени, определяемый коэффициентом трансформации нониусного трансформатора, произойдет нервое совпадение импульсов обоих генераторов. В результате имнульс, появившийся на выходе схемы совнадения 3, нослужит стоповым сигналом для конденсаторного каскада трансформатора 4. Этот сигнал вызовет прекращение заряда первичного интегрирующего конденсатора и откроет цень заряда вторичного конденсатора. Через промежуток времени, определяемый коэффициентом трансформации конденсаторного каскада трансформатор 4, на его выходе появится импульс, фиксирующий конец трансформированного интервала. Таким образом, общий коэффициент трансформации предлагаемого преобразователя равен произведению каскадных коэффициентов трансформации.

Конденсаторный каскад трансформатора (см. фиг. 2) состоит из зарядной цепи первичного интегрирующего конденсатора, включающей в себя ограничительный резистор 7, два последовательно соединенные дииистора 8 и 9, выполняющих роль ключа, диод 10 и первичный конденсатор //; цени выключения зарядного тока первичного конденсатора, содержащей два динистора 12 и 13 и конденсатор 14; зарядной цени вторичного конденсатора, составленной из ограничительного резистора 15, двух динисторов 16 и 17, диода 18 и конденсатора 19, и диодно-регенеративной схемы сравнения напряжений, состоящей из трансформатора 20, диода 21 и транзистора 22.

Цепь выключения зарядного тока первичного конденсатора с одной стороны подключена к точке, соединяющей выводы анода динистора 8 и резистора 7, а с другой - к источнику отрицательного напряжения, нревышающего по своей абсолютной величине положительное напряжение зарядного источника. Положительные обкладки обоих интегрирующих конденсаторов 11 и 19 соединены со входами схемы сравнения напряжения.

Конденсаторный каскад трансформатора работает следующим образом.

В исходном состоянии все динисторы ток не проводят, так как суммарное напряжение иробоя пар динисторов 8 и 9, 16 и 17, 12 и 13 выбирается таким, чтобы оио по своей величиие превышало напряжение источников литания. Напряжение на обоих интегрирующнх конденсаторах 11 и 19 в исходном ноложении отсутствует. Для иредотвращения накопления на них заряда на аноды диодов 10 и 18 подано небольшое отрицательное напряжение -L.;; через резисторы 23 и 24.

Стартовый импульс отрицательно ОЛЯр ОСТИ, ОДаНПЫЙ в 1арЫ ДИ1 СТОров 8 и 9, вызовет перенапря е 1 е на д П сторе 8, что приведет к его включению. В резул тате к д нистору 9 пр 1кладывается а ряжси е +Li, превыша ощее но своей велпч 11 е а ряжение пробоя дипистора 9. Последний вследствие этого окажется и обеспечит прохождение тока на заряд конденсатора п.

Стоповый импульс подается одновременно на включение динисторов 12 и 13, обеспечивающих замыкание цепи выключен 1я зарядного тока первичного конденсатора, i на вкл Оче1П1е динисторов 16 и 17, обеспечнва ощпх замыкание зарядной цепи вторичного ко денсатора 19. В результате подачи отр цателыюго iaпряжения -и навстречу олож 1тельному апряжению зарядного источника -j-Li произойдет запирание диода 10, и нако ление заряда на конденсаторе 11 прекратиться. Одновременно с этого момента начнется накопление заряда на конденсаторе 19. Диод 21 схемы сравнения запирается напряженнем конденсатора // до тех пор, пока уровень этого напряжен 1я не превзойдет напряжение конденсатора 19. В момент равенства напряжений на обоих конденсаторах 11 и 19 диод 21 станет проводящим, что приведет к срабатыванию схемы сравнения и цоявлению на выходе конденсаторного каскада импульса, фиксирующего конец трансформированного интервала.

Динисторы в импульсном режиме обеспечивают пропускапие токов в единицы ампер. Использование их в качестве ключей, управляющих зарядом конденсаторов, дает возможность

значительно увеличить емкость первичного конденсатора, а следовательно, и время хранения на нем того уровня напряженпя, до которого он заряжается в течение измеряемого интервала. Последнее в свою очередь позволяет

увеличить постоянную времен зарядной вторичного конденсатора, что эквивалентно 1 овь шению коэффициента трансформа ; н данного каскада.

Если нрииять средний зарядный ток первичиого конденсатора равным 1 а, то за время сек зарядить конденсатор емкость о в 0,1 мкф до напряжения 10 в, нр этом за время трансформации напряжение на нервичном конденсаторе не должно снизиться более чем на 1%. Тогда при сопротивлении утечки первичпого коиденсатора в 100 ом и чувствительности схемы сравнения порядка 10- 50-10 з g можно получить коэффиц ент трансформации конденсаторного каскада, равпым 10з.

Для нониусного каскада коэффициент трансформации может достигать lO-t Однако чтобы обеспечить преобразование с точностью 1%, достаточно взять значение, равным 100, тогда