Помехозащищенное устройство для измерения амплитуды импульсных сигналов Советский патент 1979 года по МПК G01R19/04 

1

Изобретение относится к области измерения амплитуды и ширины импульных сигналов со случайным интервало следования в условиях действия искажающих помех и может быть использовано в системах телемеханики с комбинированными импульсными видами модуляции, измерительной технике и радиолокации.

Известны устройства для измерения амплитуды импульсных сигналов, содержащее формирователи импульсов с равной амплитудой и усилитель 1 .

Известные устройства являются малопригодньали в условиях помех.

Наиболее совершенным является помехозащищенное устройство для измерения амплитуды импульсных сигналов, содержащее интегрирующий конденсатор 2 ,

Данное устройство обладает следующими недостатками:

1. Для фиксирования начала и конца интервала интегрирования к схеме должны подводиться соответствующие сигналы синхронизации, поэтому данное устройство может использоватся только для измерения амплитуды импульсов с фиксированными началом

и окончанием каждого импульса, т.е. оно не применимо для импульсов со случайными моментами прихода и окончания импульсов. Для устранения этого недостатка желательно дополнить данное устройство устройством статистического обнаружения интервала существования импульса в условиях действия искажакяцих помех, которое

0 позволит определять моменты начала и окончания каждого импульса, а следовательно, может быть использовано для подключения интегрирующей КС-цепи на время существов.ания им5пульса.:

2. Измерение амплитуды импульса . в помехах производится путем разряда емкости С (накопителя) на малое сопротивление г после оконча0ния интервала интегрирования, что приводит к разряду емкости Си к потере, интегрирующей RC-цепью информации об амплитуде очередного импульса. Таким образом, амплитуда каж5дого импульса измеряется независимо от амплитуды предыдущих соседних импульсов, что делает необходимыми устанавливать очень малую постоянную времени интегрирукнцей 0 КС-цепи, чем снижается точность

измерения амплитуды импульса в условиях действия помех. Желательно .сохранить информацию на накопительной емкости С интегрирующей RC-цепи до прихода следующего импульса. Это позволит при приходе очередного импульса только добавлять, к уже имеющейся информации об амплитуде предыдущего импульса лишь информацию об изменении амплитуды последующего импульса, а следовательно, осуществлять интегрирование не по каждому импульсу отдельно, а по серии импульсов. При этом постоянная времени интегрирующей JfC-цепи может быть увеличена и тем самым по.вышена точность измерения амплитуда импульсов в условиях действия помех.

Целью изобретение является повышение точности измерения амплитуды импульсов при действии искажающих помех,

Для достижения этой цели в помехозащищенное устройство для измерения амплитуды импульсных сигналов, содержащее интегрирующий конденсатор, дополнительно введены активное вероятностное реле и нелинейное управляемое сопротивление .с гиперболическим законом изменения, вход последнего соединен со входом активного вероятностного реле, выходом соединенного с управляющим входом нелинейного управляемого сопротивления с гиперболическим законом изменения, выход которого подключен к одной обкладке интегрирукяцего конденсатоЕ а, другой обкладкой соединенного с нулевой шиной.

Кроме того, нелинейное сопротивление выполнено по мостовой схеме на четырех полевых транзисторах с п - и р-каналами, две диагонали которой, образованные попарным соединением стоков полевых транзисторов различной проводимости, соединены со входом и выходом схемы, а две другие диагонали мостово схеМы, образованные попарным соединением истоков полевых транзисторов одинаковой проводимости, через свои резисторы подключены к двум делителям напряжения на резисторах каждый из которых включен между средней,, точкой источника питания и его отрицательным и положительны полюсами, при этом затворы двух транзисторов мостовой схемы с п -кналами через стоковый повторитель с р-каналом и неинвертирующий усилитель постоянного тока подсоеди иены к выходу активного вероятностного реле, а затворы двух других транзисторов с р-каналами мостово схемы через введенный в схему стоковый повторитель с п -каналом и

инвертирующий усилитель постоянного тока подсоединены также к выходу активного вероятностного реле.

Сущность изобретения поясняется блок-схемой, приведенной на Фиг.1, Устройство состоит из активного вероятностного реле 1, управляемого нелинейного сопротивления 2, имеющего гиперболическую зависимость величины сопротивления R (V) от выходного напряжения У активного, вероятностного реле, приведенную . на фиг. 2, и интегрирукяцей емкости 3.

Работа устройства поясняется временными диаграммами, приведенными на фиг. 3. На фиг. За показан входной импульсный сигнал искаженный помехами; на фиг. Зб - сигнал 1 (t) на выходе активного вероятностного реле; на фиг. Зв выходной сигнал. D (t) интегрирующей ..-цепи,

При отсутствии на входе устройства (фиг. 1) информационного импульса и присутствия только одних помех выходное напряжениеактивного вероятностного реле 1 равно нулю и величина нелинейного сопротивления R(V) равно бесконечности (фиг. 2), что соответствует бесконечно большой постоянной времени интегрирующей RC-цепи. При этом интегрирующая ЯС-цепь не реагирует ни на какие изменения входного сигнала (помеху) и ее выходная величина D (t) остается неизменной .

При появлении информационного импульса со случайным моментом ;начала (импульсы 1, 2, 4 на фиг. 3), превышающим порог срабатывания активного вероятностного реле, выходной сигнал V (t) вероятностного реле начинает возрастать, приближаясь к единице. При этом резко уменьшается величина нелинейного управляемого сопротивления Т(V) по гиперболическому закону (фиг.2), так что постоянная времени интегрирующей КС-цепи становится малой и емкость 3 заряжается до значения, равного амплитуде информационного импульса. При исчезновении информационного импульса напряжение V (t) на выходе активного вероятностного реле снижается до значения близкого к нулю, что вызывает резкое возрастание величины J9 (V) нелинейного сопротивления, а следовательно, увеличение постоянной временя интегрирующей R С-цепи до Q бееkOHe4HOCTH..Благодаря этому

емкость 3 интегрирующей цепи не разряжается в паузе между информационными импульсами, поэтому выходное напряжение 11 (t) этой КС-цепи сохраняет постоянное значение, равное

амплитуде предшествующего импульса Если амплитуда входного сигнала не достигнет значения порога активного вероятностного реле 1, то на ткой импульс оно .реагировать не будет (импульс 3 на фиг. За) и выходной сигнал и(t) интегрирующей RC-цепи не изменяется.

На фиг. 4 приведена принципиальная схема устройстваJ на которой показан метод практической реализации гиперболического закона изме.нения нелинейного управляемого сопротивления и (V) . Управляемое с выхода активного вероятностного реле 1 нелинейное сопротивление R(V включает в себя неинвертирующий 2 и инвертирующий 3 усилители постоянного тока (УПТ), истоковые повторители, собранные на полевых транзисторах 4 и 5 с р- и п-каналами и резисторах, б и 7, четыре полевых транзистора 8, 9, 10и11сп- и р-каналами, включенных по мостовой схеме, а также делители напряжения на резисторах 12, 13 и 14, 15, смещающие рабочие точки двух транзисторов с одинаковой проводимостью в область их запирания. Резисторы 16 и 17 служат для создания отрица:тельной обратной связи транзисторов 8, 9, 10 и 11. Резистор 18 обеспечивает минимальное значение , постоянной времени t(V)1(V)C на интегрирующей ЙС-цепи. Конденсатор 19 служит дяя сглаживания помех, искажающих информационные импульсы.

При напряжении V(t) с выхода активного вероятностного реле, равном нулю полевые транзисторы 4 и 5 полностью открыты, так что к базам мостовых полевых транзисторов 8, 9 и 10, 11 приложены запирающие напря женин отрицательной и положительной полярности, под действием которых они полностью закрыты, вследствие чего сопротивление Т (V) мостовой схемы между ее диагоналями имеет бесконечно большое значение.

При увеличении значения напряжен V(t) с выхода активного вероятностного реле 1 через неинвертирующий и Ш1вертирующий УПТ 2 и 3 призакрываются полевые транзисторы 4 и 5 и тем самым уменьшаются запирающие потенциалы на затворах транзисторов 8, 9 и 10, 11. В результате этого сопротивления диагоналей мостовой схекы, образованных попарнымсоединением стоков транзисторов различной проводимости, уменьшаются. Гиперболический закон изменения сопротивления R(v).oT увеличения напряжения V (t) на выходе активного вероятностного реле достигается за счет нелинейного характера уменьшения перехода исток-сток полевых транзисторов 4 и 5, а также 8,9 и 10, 1Г. Уровень сглаживания помех на вершинах информационных импульсов достигается за счет конечного знс1чёнйя постоянной времени t (V) интегрирующей КС-цепи, а постоянство поддержания напряжения в паузе между информационными импульсами достигается за счет бесконечно большого значения этой постоянной времени.

10

Формула изобретения

1,Помехозащищенное устройство

5 для измерения амплитуды импульсных сигналов, содержащее интегрирующий конденсатор, отличайщбе с я тем, ч17б, ё цёлью пбйышения точности измерения амплитуды импуль0сов при действии искажающих помех, в него дополнительно введены активное вероятностное реле и нелинейное управляемое сопрбтивление с гиперболическим законом изменения, вход последнего соединён со входом

5 активного вероятностного , выходом соединенного с управляющим входом нелинейного управляемого сопротивления с гиперболическим за0коном измерения, выход которого подключен к одной обкладке интегрирующего конденсатора, другой обкладкой соединенного с нулевой

шиной.

I . --

j .. ..

5

2.Помехозащищенное устройство для измерения амплитуды импульсных сигналов по П.1, о т л и ч а ю-.; щ е е с я тем, чТо нелинейное сопротивление выполнено по мостовой

0 схеме на четырех полевых транзисторах с л - и р-каналами, две диагонали которой, образованные попарным соединением стоков полёвтлх транзисторов разлйчйой проводимос5ти, соединены со входом и выходом cxeNM, а две другие диагонали мостовой схемы, образованные попарным соединением истоков полевых транзисторов одинаковой проводимости,

0 через свои резисторы подключены к двум делителям напряжения на резисторах, каждый из которых включен между средней точкой источника питанйя и его отрицательным и

5 положительным полюсами, пря этом затвоЕял двух транзисторов мостовой cxaNij с.. п -каналами через стоковый повторитель с р-каналом и неинвертирующий усилитель постоянного тока подсоединены к выходу

0 активного вероятностного реле, а затворы двух других транзисторов

с р-каналами мостовой схемы через введенный в схему стоковый повториТель с It -канале и йнвертирующий

5 усилитель постоянного тока подсоединены также к выходу активного вероятностного реле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 485391, кл, G 01 R 29/00, 1975.

2.Маковцев А.П. Введение, в цифровую радиотелеметрию,Энергия, М., 1967, с. 125.

ff(v)