Измеритель амплитуды импульсов Советский патент 1979 года по МПК G01R19/04 

1

Изобретение относится к областей электронной измерительной техники и может быть использовано в контрольно-измерительной аппаратуре для измерения и исследования параметров электрических импульоных сигналов.

Известны измерители амплитуды импульсов, содержащие накопительный конденсатор с цепями заряда и разряда, согласующий и суммирующий элементы l.

Таким измерители амплитуды не позволяют намерять амплитуду импульсов в цепях, не связанных с землей, измеряют пиковое значение импутпьсрв и не позволяют намерять значение импульсного сигнала в фиксированные моменты времени.

Наиболее совершенным является нзмеритепь амплитуды импульсов, содержащий усилитель постоянного тока, инвертор, резисторы и накопительный конденсатор, одда обкладка которого соединена с нулевой щиной, а другая подсоединена к выходам блоков заряда и разряда и через согласующий каскад и первый резистор

к первому входу усилителя постоянного тока, первый вход которого через второй и третий резисторы соединен соответст венно с выходом инвертора, и через четвертый резистор с вторьа входом усилителя постоянного тока 2}.

Такой измеритель имеет следующие недостатки.

Он измеряет только пиковое значен11е амплитуды импульсов, которое может быть результатом искажающего выброса на импульсе и не позволяет измерять мгновенное значение импульсного напряжения в момент вролени, задаваемый стробирующим сигналом, связанным по фазе с исследуемым сигналом. Во-вторы он не позволяет измераять амплитуду обеих полярностей двухполярных импульсов.

Цель изобретения заключается в создании измерителя амплитуды импульсов, позволяющего намерять мгновенное значение обеих полярностей двуполярных импульсов в момент действия стробирующего сигнала, то «сть расширение функциональных возможностей измерителя. Для этого в измеритель амплигуды импульсов, сопержаший усилитель постоянного тока, шшертор, резисторы и накопительный конденсатор, одна обкладка которого соединена с нулевой шиной, а другая подсоединена к выходам блоков заряда и разрзада и через согласующий каскад и первый резистор - к первому входу усилителя постояного тока, первый вход которого через второй и третий резисторы соединен соответственно с выходом инвертора, и через четвертый резистор - с вторым входом усилителя постоянного тока, дополнительно введены блок стробирования и два стробируемых одновибратора, первые входы которых соединены с выходом блока стробирования, а вторые входы соединены с выходом усилителя постоянногч) тока, выход первого стробирув 4оГо одновибратора соединен с входом блока заряда и с первым входом блока стробирования, второй вход которого подключен к входу блока разряда и выходу второго стробируемого одновибратора, а вход инвертора подключен к выходу согласующего каскада.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Измеритель амплитуды импульсов согдержит резисторы 1, 2, 3, 4, 5 и 6, операционный усилитель 7, стробируемый одновибратор 8 с высоким входным порогом срабатывания, стробируемый одновибратор 9 с низким входным порогом срабатывания, блок стробирования 10, блок заряда 11, блок разряда 12, накопительный конденсатор 13, согласующий каскад 14, инвертор 15. Выход согласующего каскада 14 является выходом измерителя Устройство работает следующим o6piaзом,

На входы измерителя подаются повторяющиеся измеряемые импульсы напряжения, а на вход стробирования - стробирующие импульсы, синхронизированные с измеряемыми. Подаваемые на вход измерителя положительные импульсы усиливаются операционным усилителем 7 и, когда на вход стробирования подается стробирующий импульс, запускается одновибратор 8. За время длительности импульса одновибратора накопительный конденсатор 13 незначительно заряжается через блок заряда 11. Конденсатор 13 многократно подзаряжается при воздействии, входных импульсов до тех пор, пока напряжение

на выходах согласующих каскада J4 и инвертора 15 возрастут настолько, что скомпенсируют действие входного импульса на входе операцио1шого усилителя в момент действия стробируемого импульса на входе стробирования. Устанавливается режим динамического равновесия, когда запуск одновибратора 8 приводит к увеличению напряжения на накопительном конденсаторе 13, в свою очередь увеличение напряжения на накопительном конденсаторе приводит к появлению низкого уровня на выходе операционного усилителя 7. Это ведет к срабатыванию одновибратора 9 в момент действия стробирующего импульса и к разр5щу накопительного конденсатора 13 через блок разряда 12. Параметры блоков заряда, разряда и накопительного конденсатора выбираются так, чтобы в режиме динамического равновесия на конденсаторе и на входе измерителя было практически постоянное напряжение с малыми пульсациями.

Если на вход измерителя подаются повторяющиеся отрицательные импульсы, то в момент стробирования запускается одновибратор 9 и накопительный конденсатор 13 разряжается через блок разряда 12. Разряд накопительного конденсатора 13 будет многократно происходить при воздействии входных импульсов до установления режима динамического равновесия, когда запуск одновибратора 9 будет приводить к уменьшению напряжения на конденсаторе 13, в свою очередь уменьшение напряжения будет приводить к запуску одновибратора 8 и к увеличе «ию напряжения на накопительном конденсаторе 13.

Каждый стробирующий импульс может запустить лишь один из одновибраторов, в зависимости от напряжения на выходе операционного усилителя 7.

Постоянное напряжение на выходе согласующего каскада будет пропорционально мгновенному значению измеряемого импульса в момент действия стробирующего импульса, а его полярность будет совпадать с полярностью входного импульса на входе измерителя. Операционный усилитель 7 в измерителе работает в нелинейном режиме компаратора, что позволяет применять любые типы усилителей без корректирующих цепей.

Таким образом, по полярности и величине выходного напряжения на выходе измерителя можно однозначно судить о полярности и мгновенном значении импупьcnoi-o измеряемого сигнала в момент поступления строб1фующего импупьса. Напряжение на выходе инвертора 15 равно по величине, но противоположно по полярности относительно выхода измерите ля. Резисторы 1, 3, 4, 6 соединены с резисторами 2, 5 таким образом, что имеется возможность проводить игмлерения как в цепях, связаных с обшей землей, так и изолированных от нее. Блок стробирования 10 использован для сокращения эффективной длительирсти стробимпульса на входах одновибраторов 8 и 9. Использование блока стробирования позволяет повысить точность измерения и снизить требовагшя к длительности и стабильность строб1фующих импульсов. Когда на вход стробирования поступает стробиругощий импульс, он проходит блок стробирования 10 и запускает один из одновибраторов 8 или 9. Выходной сигнал одновибратора 8 или 9 воздействует на запрещающий вход блока стробирования 10 и прекращает воздействие стробирующего импульса на входы одновибраторюв. Таким обра тим, обеспечивается надежный запуск одцого из одновибраторов при минимальной эффективной длительности импульса стробирования, равной сумме времени задеркки блока стробирования и одновибратора. Повышение точности измерения за счет введения блока стробирования особенно ощутимо при коротких измеряемых сигналах, длительность которых соизмерима с длительностью стробирующего импзтьса. Ф о рмула изобретения Измеритель амплитуды ш пульсов, со держащий усилитель постоянного тока, ин вертор, резисторы, накопительный ковденсатор, одна обкладка которого соединена с нулевой шиной, а другая подсоединена к выходам блоков заряда и разряда, а через согласующий каскад и первый резистор - к первому входу усилителя постоянного тока, первый вход которого через второй и третий резисторы соединен соответственно с выходом инвертора, и через четвертый резистор - с вторым входом усилителя постоянного тока, отличающийся т&л, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены блок стробирования и два стробируемых одновибратора, первые входы которых соединены с выходом блока стробирования, а вторые входы соединены с выходом усилителя постоянного тока, выход первого стробируемого одновибратора соединен с входом блока зар1ща и с первым входом блока стробирования, второй вход которого подключен к входу блока разряда и выходу второго стробируемого одновибратора, а вход инвертора подключен к выходу согласующего каскада. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Анализ схем амплитудных детекторов на операционных усилителях.- Электроника (США), русск. перевод,№ 23, 1974, с. 69-74. 2, Авторское свидетельство СССР 527669, кл. G01 R 19/О4.