Измеритель временных характеристик переходных процессов Советский патент 1982 года по МПК H03K13/17 

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для автоматизированного измерения временных характеристик быстропротекающих переходных процессов.

Известен измеритель временных характеристик переходных процессов, содержащий измерительный блок, генератор импульсов, ключи, счетчики, три|- геры и многовходовый элемент совпаде- j., ния l .

Данный измеритель имеет низкую точность измерения времени установления переходного процесса из-за задержки сигналов при прохождении через элементы схемы, участвующие в измерении времени установления и не обеспечивает получения информации о времени спада.и времени установления переходного процесса при выключении ис-20 точника. Время измерения данного измерителя определяется суммой времени установления и времени нарастания переходного процесса, что снижает

быстродействие и ограничивает область

применения измерителя.

; Наиболее близким к данному изобретению является устройство, содержащее измерительный блок, ключи, генератор импульсов, распределитель импульсов, счетчики, статические регистры, сумматор, триггер и логические элементы ИЛИ 2 .

Такое устройство отличается сложностью конструкции, малым быстродействием и недостаточной надежностью, особенно при случайном выходе входного сигнала из зоны Норма после

установления переходного процесса и не обеспечивает получения информации о времени нарастания и времени спада переходной характеристики.

Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональ ных возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель временных характеристик переходных процессов, содержа39ЩИЙ четыре ключа, измерительный блок первый и второй выходы которого соед нены с первыми входами соответственно первого и второго ключей, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами генератора импульсов соответственно, три счетчика, триггер, два элемента ИЛИ, статический регистр и сумматор, введены дополнительно два ключа, два счетчика и два триггера, при этом выходы первого и второго основных ключей соединены со счетными входами соответственно первого и второго основных счетчиков, выход первого основного ключа соединен с первым входом первого дополнительного ключа, а выход второго основного ключа - с первым входом первого элемента ИЛИ, выход второго основного счетчика соединен с информационным в содом статического регист ра, а выходы первого основного счетчика и статического регистра соединены с соответствующими входами сумматора, к третьему выходу измеритель ного блока подключен первый вход тре тьего ключа, выход которого через первый дополнительный счетчик и осно ной триггер подключен к вторым входам первого, второго и третьего основных ключей, причем первый выход измерительного блока подключен через второй элемент ИЛИ к входу сброса первого дополнительного счетчика, а через последовательно соединенные четвертый и второй дополнительный кл чи подключен к счетному входу второг дополнительного счетчика, к второму выходу измерительного блока подключены счетный вход третьего счетчика и первый вход первого дополнительного триггера, первый выход которого подключен к второму входу четвертого ключа, а ВТОРОЙ выход подключен к рому входу первого дополнительного ключа, выход КОТОРОГО подключен к первому входу второго дополнительного триггера, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, причем первый выход второго дополнительного триггера соединен с входом записи, а второй - с входом запрета записи статического регистра при этом третий выход генератора импульсов подключен к второму входу вт рого дополнительного ключа, а вторые входы элементов ИЛИ подключены к вхо дам сброса всех счетчиков и статичес ВТ 5 кого регистра, а также к вторым входам основного и первого дополнительного триггеров. На чертеже приведена схема измерителя. Измеритель содержит измерительный блок 1, ключи 2-7, генератор 8 импульсов, счетчики импульсов, триггеры 1t, 15 и 16, элементы ИЛИ 17 и 18, статический регистр 19 и сумматор 20. Измеритель работает следующим образом. Перед началом каждого измерения измеритель устанавливают в исходное состояние. При этом в счетчиках 2-7 и статическом регистре 19 устанавливается нулевой код, а триггеры переводятся в такое состояние, при котором на первых выходах триггеров 1 и 15 и на втором выходе триггера 16 устанавливается высокий потенциал, а а втором выходе триггера k и пер- ; вом выходе триггера 16 - низкий поте циал На вход измерительного блока 1 подается сигнал исследуемого переходного процесса, на его первом и втором выходах в любой момент времени действуют взаимно противоположные уровни напряжения, соответствующие появлению уровня входного напряжения соответственно Вне зоны и В зоне Причем нижнее и верхнее значения уровня входного напряжения, фиксируемые первым выходом Вне зоны и вторым выходом В зоне блока 1, зависят от характера переходного процесса. Нижний и верхний пределы при включении источника Вне зоны не менее 0,lU«f-T установившегося значения уровня напряжения, и не более 1, зоне - не менее 0,90.,. и не более 1 ,1 . Верхний и нижний пределы при выключении источника Вне зоны - не более 0,9U(--rH не менее минус 0,5 Uxjj. , В зоне - не более и не менее минус 0,1 БЛОК 1 регулирует уровень установив шегося значения входного напряжения, ширину зоны, пределы фиксации значений входного напряжения Вне зоны и В зоне, обеспечивает изменение уровней Вне зоны и ЧВ зоне при изменении характера переходного процесса при включении или выключении источника и выдачу импульсов на третьем выходе при совпадении уровня входного напряжения с уровнем UVCT при включении и с нулевым уровнем напряжения при выключении источника. При значениях входного напряжения, находящихся в пределах Вне зоны, высокий ( разрешающий ) потенциал с первого выхода блока 1 поступает на вход ключа 2, при этом импульсы генератора 8 проходят на вход счетчика 10, который накапливает информацию в количестве импульсов, попадаЮ1ДИХ в те интервалы времени, когда уровень входного напряжения находится в пределах Вне зоны, на первый вход ключа 6, на втором входе которого . присутствует низкий ( запрещающий ) потенциал с второго выхода триггера Ik, и импульсы на первый вход триггера 16 не поступают; via первый вход ключа k, на втором входе которого присутствует ВЫСОКИЙ (разрешающий потенциал с пер вого выхода триггера . В результате на первом входе ключа 5 также изимeetcя высокий потенциал, и импульсы с третьего выхода генератора 8 проходят на вход счетчика 9 который начинает заполняться. После окончания первого временного интервала Вне зоны, соответствующего времени нарастания (времени спада ) от 0,lUvcT ДО 0.9 .Эиуст ....0,1 (.j) на первом выходе блока 1 устанавливается низкий i запрещающий7 потенциал. При этом импульсы генератора 8 прекращают поступать в счетчик 9, на втором выходе блока 1 уста-55 навливается высокий { разрешающий ) по тенциал, который опрокидывает триггер НЕ противоположное состояние. На втором входе ключа k появляется низкий (запрещающий) потенциал с пер вого выхода триггера l4, а на втором входе ключа 6 - высокий ( разрешающий) потенциал с второго выхода тригг«ра It. Ключи + и 5 запираются и импульсы генератора 8 не проходят до но ВОГО цикла измерении. Таким образом, в счетчике 9 записан код, соответствующий времени нарастания (времени спада) переходного процесса. Высокий потенциал с второго выхода блока 1 поступает на второй вход ключа 3, импульсы генератора 8 начинают поступать в счетчик 11, заполняя его, и на второй вход .логического элемента ИЛИ 18, а с его выхо да - на второй вход триггера 16, который ранее был установлен импульсом сброса в исходное состояние. Поэтому 95 56 в регистр 19 не записывается код со счетчика 11. После окончания первого интервала времени В зоне начинается вто- рой интервал времени Вне зоны, импульсы с выхода ключа 2 проходят через ключ 6 и первый импульс серии Вне зоны опрокидывает триггер 16 в противоположное состояние, на вход записи поступает высокий, а на вход запрета записи регистра - низкий потенциал, код со счетчика 11 записыва ется в регистр 19. После окончания очередного интервала времени Вне зоны и начала интервала времени В аоне импульсы с выхода ключа 3 проходят через логический элемент ИЛИ 18, и первый импульс серии В зоне возвращает триггер 16 « первоначальное состояние, на входы записи и запрета записи регистра 19 поступают запрещающие запись потенциалы, а счетчик 11 суммирует вторую серию импульсов В зоне с первой. . Таким образом, перезапись кода со счетчика 11 в регистр 19 происходит только в случае появления уровня входного сигнала в пределах Вне зоны, за исключениетч первого интервала времени Вне зоны. Коды с выхода счетчика 10 и регистра 19 непрерывно суммируются в сумматоре 20. В счетчике 12 записывается количество переходов через контролируемый уровень. При первом совпадении уровня вход-т ного сигнала с уровнем (нулевой уро- , вень напряжения), соответствующим первому интервалу времени В зоне, с третьего выхода блока 1 поступает импульс на первый вход ключа 7 на второй вход которого подан высокий потенциал с выхода триггера 15 и проходит на счетчик 13. Счетчик 13 импульсов - двухразрядный. На его выходе устанавливается код 01. С появлением .второго интервала времени Вне зоны на вход сброса счетчика 13 через, логический элемент ИЛИ 17 поступает высокий потенциал, и счетчик 13 сбрасывается. На выходе счетчика 13 устанавливается вновь нулевой код. Если очередной интервал Вне зоны не пЬяйляется вслед за интервалом В зоне, то второй импульс совпадения приходит в счетчик 13, и в нем устанавливается К9д 10. Высокий уровень с выхода второго раз 79 ряда сметчика 13 опрокидывает триггер 15 в противоположное состояние на его выходе устанавливается низкий потенциал, забирающий ключи 2, 3 и прекращая поступление в счетчик 11 импульсов счетной мастоты, а также запрещая поступление импульсов в сче чик 10 и триггер 1б, тем самым предупреждая перезапись кода счетчика 1 в регистр 13 и запись кода в счетчик 10 при случайных появлениях сигнала Вне зоны. В предложенном измерителе в отличие от прототипа время измерения не превышает времени установления переходного процесса, что увеличивает быстродействие измерителя и снижа ет до минимума непроизводительные за траты времени. Измеритель защищен от случайного появления сигнала Вне зо ны после установления переходного процесса, что повышает надежность ра боты измерител;ч. Измеритель позволяе регистрировать одновременно информацию о времени нарастания (времени спада), времени установления и количестве переходов через уровень установившегося значения напряжения, т.е обладает более широкими функциональными возможностями. Формула изобретения Измеритель временных характеристи переходных процессов, содержащий четыре ключа, измерительный блок, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соответствен.но первого и второго ключей, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами генератора импульсов три счетчика, триггер, два элемента ИЛИ, статический регистр, сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей, в него введены дополнител но два ключа, два счетчика, два триг гера, при этом выходы первого и второго основных ключей соединены со счетными входами соответственно первого и второго основных счетчиков, выход первого основного ключа соеди5нен с первым входом первого дополнительного ключа, выход второго основного ключа соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход второго основного сче.тчика соединен с информационным входом статического регистра, а выходы первого основного счетчика и CTaTHitecKoro регистра подключены к соответствующим входам сумматора, к третьему выходу измерительного блока подключен первый вход третьего ключа, выход которого подключен через последовательно соединенные первый дополнительный счетчик и основной триггер к вторым входам первого, второго и третьего основных ключей, причем первый выход измерительного блока подключен через второй элемент ИЛИ к входу сброса первого дополнительного счетчика, а через последовательно соединенные четвертый основной ключ и второй дополнительный ключ подключен к счетному входу второго дополнительного счетчика, к второму выходу измерительного блока подключены счетный вход третьего основного счетчика и первый вход первого дополнительного триггера, первый выход которого подключен к второму входу четвертого основного ключа, а второй выход подключен к второму входу первого дополнительного ключа, выход которого подключен к первому входу второго дополнительного триггера, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый выход второго дополнительного триггера подключен к входу записи, а второй к входу запрета записи статического регистра, третий выход генератора импульсов подключен к второму входу второго дополнительного ключа, вторые входы элементов ИЛИ подключены к входам сброса всех счетчиков и статического регистра, а также к вторым входам основного и первого дополнительного триггеров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 708307, кл. Н 03 К 13/17, 1930. 2.Авторекое свидетельство СССР № 733100, кл. Н 03 К 13/17, 1980.