Устройство для регистрации импульсов тока Советский патент 1982 года по МПК H04L25/26 

Изобретение относится к импульсной и телеграфной технике и может использоваться в качестве входного устройства приемника электронного телегра.фного аппарата.

Известно устройство для регистрации импульсов тока, содержащее первый диод, анод которого соединен с анодом второго диода, катод которого соединен с анодом третьего диода, катод которого соединен с первым входом первого оптоэлектронного переключателя, второй вход которого соединен с катодом первого диода, анод которого соединен .с первым входом второго оптоэлектронного переключателя, второй вход которого соединен с первым входом первого оптоэлектрон ного переключателя, выход которого подключен к пербому входу первого элемента И-НЕ,выход которого соединен-с первым входом второго элемента И-НЕ и с первым входом триггера, второйвход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и выходом второго оптоэлектронного переключателя 1 ,

Однако известное устройство имеет низкую точность регистрации импульсов тока при изменениях уровня входного сигнала.

Цель изобретения - повышение точности регистрации импульсов тока при изменениях уровня входного сигнала.

10

Указанная цель достигается тем, что в устройство для регистрации импульсов тока, содержащее первый диод, анод которого соединен с анодом второго диода, катод которого соединен

15 с анодом третьего диода, катод которого соединен с первым входом первого, оптоэлектронного переключателя, второй вход которого соединен с катодом первого диода, анод которого

20 соединен с первым входом второго оптоэлектронного переключателя,второй вход которого соединен с первым входом первого оптоэлектронного переключателя, выход которого подклю25чен к первому входу первого элемента- И-НЕ, выход которого соединен с первым входом .второго элемента И-НЕ и с первым входом триггера-, второй вход которого соединен с выходом

30 второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и выходом второго оптоэлектронного переключателя, введены четыре ключа, два аналоговых блока памяти, два формирователя импульсов, два элемента задержни, два дифференциальнЕлх усилителя, инвертор, фотодиод и усилитель, выход которого подключен к дополнительному входу второго оптоэлектронного переключателя, дополнительный выход которого оптически соединен с фотодиодом, анод которого соединен с первыми входами первого и второго ключей, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго формирователей импульсов, к входам которых подключены выходы соответственно первого и второго элементов задержки, входы которых соединены с выходами триггера, а выходы первого и второго ключей через соответствующие аналоговые блоки памяти подключены к входам дифференциальных усилителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого ключей, выходы которых подключены к входу усилител при этом второй вход третьего ключа соединен с выходом первого оптоэлектронного переключателя и входом инвертора, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа. На чертеже представлена структур ная электрическая схема предлагаемого устройства. , Устройство для регистрации импул сов тока содержит первый, второй и третий диоды 1-3 соответственно,пер вый и второй элементы И-НЕ 4 и 5 соответственно, триггер б, первый и второй оптоэлектронные переключатели 7 и 8 соответственно, инвертор 9 усилитель 10, фотодиод 11, шину пита ния 12, общую омну 13, входные клем мы 14 и 15, выходную клемму 16,первый, второй, третий, и четвертый ключи 19-20 соответственно, первый второй формирователи 21 и 22 импуль сов соответственно, два аналоговых блока 23 и 24 памяти, два дифференциальных усилителя 25 и 26, два эле мента 27 и 28 задержки. Устройство работает следующим образом. При отсутствии на входе устройст тока транзисторный ключ второго опт электронного переключателя 8 закрыт, первый оптоэлектронный переклю чатель 7 выключен и на их выходах высокие потенциалы. При наличии хот бы на одном из входов первого и вто рого элементов И-НЕ 4 и 5 высоких потенциалов, на их выходах устанавливаются низкие потенциалы, поэтому триггер 6 находится в состоянии, оп ределяемом при включении источника питания. Ввиду отсутствия входного тока, ток через фотодиод 11 не протекает-, поэтому через первый и второй ключи 17 и 18 в аналоговые блоки 23 и 24 памяти не может поступить никакого напряжения, в результате чего на выходах дифференциальных усилителей 25 и 26 - нулевые потенциалы. Поскольку на выходе первого оптоэлектронного переключателя 7 высокий потенциал, который поступает на второй вход третьего ключа 19, с выхода дифференциального усилителя 25 через третий ключ 19 нулевой потенциал поступает на вход усилителя 10, в результате чего он находится в режиме покоя, и в его коллекторной цепи,, а следовательно, и через светодиод второго оптоэлектронного переключателя протекает ток покоя. Величина этого тока определяется положением рабочей точки усилителя 10 и может регулироваться при задании минимального уровня, регистрации. При этом фотоэдс фотодиода второго оптоэлектронного переключателя 8, оптически связанного с светодиодом надежно запирает транзисторный ключ второго оптоэлектронного переключателя 8. Поступающий на вход устройства ток положительного направления,воздействует на светодиод второго оптоэлектронного переключателя и, не может изменить состояние его.. Ток протекающий через светодиод второго оптоэлектронного переключателя вызывает появление токов через соответствующие фотодиоды. Часть тока. ответвляется в другой фотодиод второго оптоэлектронного переключателя. Величина тока, которая может быть ответвлена через соответствующий фотодиод, определяется коэффициентом передачи оптоэлектронной пары светодиод - фотодиод и величиной тока через светодиод второго оптоэлектронного переключателя 8. Если коэффициенты передачи у соответствующих оптоэлектронных пар одинаковые и транзисторный ключ обладает высокой чувствительностью, отпирание его происходит по мере нарастания тока через соответствующий светодиод, начиная с того момента времени,когда входной ток станет равен току, протекающему через другой светодиод, т.е. току покоя усилителя 10 (порог 1) . Все это приводит к появлению на первых входах первого и второго элементов И-НЕ 4 и 5 низких потенциалов. В это время первый оптоэлектронный переключатель 7 выключен и на его выходе - высокий потенциал. При нашичии на входах первого элемента И-НЕ 4 низкого и высокого пoтeнциaлa на его выходе вырабатывается низкий потенциал, КОТОРЫЙ поступает на второй вход триггера 6 и второй вход второго элемента И-НЕ 5, При одновременном наличии на входах второго элемента И-НЕ 5 низких потенциалов, на выходе его вырабатывается высоки потенциал, который поступает на первый вход триггера б и устанавливает его в состояние 1, при котором на выходной клемме 16 - высокий потенциал.

Высокий потенциал с выходной клеммы 16 через время, определяемое элементом 27 задержки, запускает первый формирователь одиночных импульсов 21, который на короткое время открывает первый ключ 17 и в аналоговом блоке 23 памяти запоминается напряжение, пропорциональное амплитуде тока положительного направления. Первый ключ 17 и аналоговый блок 23 памяти представляют собой схему выборки и хранения. Эффективные схемы выборки и хранения могут быть построены с применением комплементарных МОП транзисторов и операционных усилителейi Время задержки элемента 27 задержки выбирается таким, чтобы импульс тока положительного направления успел возрасти до номинального значения (выборку его амплитуды для запоминания целесообразнее производить в средней части импульса). При положительного токовом импульсе на вход анешогового блока 24 памяти напряжение не поступает и на его выходе - низкий потенциал. Высокий потенциал с выхода аналогового блока 23 памяти (пропорциональный амплитуде положительного импульса) и низкий (нулевой) потенциал с выхода аналогового блока 24 памяти приводят к тому, что на выходе дифференциального усилителя 25 устанавливается высокий поло;кительный потенциал, а на выходе дифференциального усилителя 28 - высокий отрицательный потенциал.

Так как при регистрации импульс тока положительного направления первый оптоэлектронный переключатель 7 выключен, на второй вход третьего ключа 19 поступает высокий потенциал, в результате чего положительный потенциал с выхода дифференциального усилителя 25 через третий ключ 19 воздействует на вход усилителя 10, что приводит к увеличению тока через светодиод второго оптоэлектронного переключателя на некоторую величину. .Четвертый ключ 20 в этом время выключен (с инвертора 9 на второй вход четвертого ключа 20 поступает низкий потенциал

Уменьшение тока положительного направления приводит к тому, что транзисторный ключ второго ог:тоэлекронного переключателя закрывается

и на его выходе появляется высокий потенциал , однако, это не приводит к изменению состояния триггера б. Появляющийся на входе устройства ток другого (отрицательного) направления, воздействует теперь одновременно на светодиод второго оптоэлектронного переключателя 8 и на светодиод первого оптоэлектронного переключателя 7. В этот момент,ког0да ток через соответствующий светодиод достигнет порогового значения ( Первый оптоэлектронный переключатель 7 включается и на его выходе появляется низкий потенциал.Если выбрать IЭ-, I Ла.) / то на дальней5шем увеличении абсолютного значения амплитуды отрицательного импульса и достижении значения 3 , включается транзисторный ключ второго оптоэлектронного переключателя и на его выходе появляется низкий потенциал. Теперь низкие потенциалы одновременно оказываются на обоих входах первого элемента И-НЕ 4. При одновременном наличии на его входах низких

5 потенциалов, на выходе его устанавливается высокий потенциал, который поступает на второй триггер 6 и

О

устанавливает его в состояние

при котором на выходной клемме 16 0низкий потенциал, а на другом втором выходе триггера - высокий потенциал .

Высокий потенциал со второго выхода триггера б через время, определяемое элементом 28 задержки, запускает второй формирователь 22 одиночных импульсов, который на короткое время открывает второй ключ 18 и в аналоговом блоке 24-памяти запоми0нается напряжение, пропорциональное амплитуде тока отрицательного направления. Время задержки элемента 28 задержки выбирается таким, чтобы импульс тока отрицательного направ5ления успел возрасти до номинального значения. При отрицательном токовом импульсе на -вход аналогового блока 23 памяти напряжение не поступает, а на его выходе сохраняется напряжение, пропорциональное ампли0туде тока положительного направления. Высокий потенциал с выхода аналогового блока 24 памяти (пропорциональный амплитуде отрицательного импульса) -и высокий потенциал с вы5хода аналогового блока 23 памяти (пропорциональный амплитуде положительного импульса) воздействуют на входы дифференциальных усилителей 25 и 26.

0

Если в биполярном сигнале амплитуды импульсов положительного и отрицачельного направлений равны, то и напряжения на выходах аналоговых блоков 23 и 24 памяти также рачны.

5 При поступлении одинаковых напряжеНИИ на оба входа каждого дифференциального усилителя 25 и 26, на их выходах устанавливаются нулевые потенциалы, так как при регистрации импульса тока отрицательного направ ления первый оптоэлектронный переключатель 7 включен, на второй вход четвертого ключа 20 поступает высокий потенциал, в результате чего, нулевой потенциал с выхода дифферен циального усилителя 26 .через четве тый ключ 20 воздействует на вход усилителя 10, и через светодиод про текает ток покоя усилителя 1.0. Трет ключ 19 в это время выключен низким потенциалом, с выхода первого оптоэлектронного переключателя. Если при.регистрации двухполярных импуль сов тока будет сохраняться равенств их амплитуд, то при регистрации импульса тока каждого направления будет включаться соответствующий ключ и на вход усилителя 10 будет поступать нулевой потенциал, не изменяющий режима покоя усилителя 10, а через определенный светодиод будет протекать ток, определяющий минимальный уровень регистрации каждого импульса (импульсы тока каж дого направления будут регистрироваться относительно двух разнополяр ных и одинаковыхпо абсолютной вели чине уровней, равных71 ). Если в бипол.рном сигнале амплитуды импульсов положительного и отрицательного направлений не равны (имеет место асимметрия), то и напряжения на выходах аналоговых блоков 23 и 24 памяти также не равны. Регистрация импульса тока с большей амплитудой относительно уро ня, превышающего уровень регистраци тока с меньшей амплитудой на величи ну, пропорциональную разности абсолютных значений амплитуд сигналов, позволяет, благодаря, смещению моментов срабатывания устройства,умен шить величину искажений при регистр ции двухполярных импульсов тока с асимметрией их амплитуд. Автоматическая установка уровней регистрации двухполярных импульсов тока и высокая стабильность разности между уровнями регистрации в предложенном устройстве позволяет существенно уменьшать искажения импульсов с различными амплитудами не только в нормальных условиях, но и при действии дестабилизирующих факторов, что позволяет исключить регулировку устройства в процессе эксплуатации, расширить его функциональные возможности. Таким образом использование пред лагаемого устройства для регистраци двухполярных импульсов тока, в качестве входного устройства приемник биполярных сигналов в разрабатывавмом отечественном электронном телеграфном аппарате, позволяет улучшить его технические характеристики,упростить его обслуживание. Формула изобретения Устройство для регистрации импульсов тока, содержащее первый диод, анод которого соединен с анодом второго диода, катод которого соединен с анодом третьего диода, катод которого соединен с первым входом первого оптоэлектронного переключателя, второ-й вход которого соединен с катодом первого диода, анод которого соединен с первым входом второго оптоэлектронного переключателя, второй вход которого соединен с первым входом первого оптоэлектронного переключателя, выход которого подклю{чен к первому входу первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ и с первым входом триггера, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и выходом второго оптоэлектронного переключаотличающеесячто, с целью повышения точности регистрации импульсов тока при изменениях уровня входного сигнала, введены четыре ключа, два аналоговых блока памяти, два формирователя импульсов, два элемента задержки, два дифференциальных усилителя, инвертор, фотодиод и усилитель, выход которого подключен к дополнительному входу второго оптоэлектронного переключателя, дополнительный выход которого оптически соединен с фотодиодом, анод которого соединен с первыми входами первого и второго ключей, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго формирователей импульсов, к входам которых Ьодключёны выходы соответственно первого и второго элементов згщержки, входы которых соединены с выходами триггера, а выходы первого и второго ключей через соответствующие аналоговые блоки памяти подключены к входам дифференциальных усилителей, выходы которых соединены соответственно с первыми входами третьего и четвертого ключей, выходы которых подключены к входу усилителя, при этом второй вход третьего ключа соединен с выходом первого оптоэлектронного переключателя и входом инвертора, выход которого соединен с вторым входом четвертого ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 739423, кл. G 01 R 19/04, 1976 (прототип).