Цифровой пиковый детектор Советский патент 1982 года по МПК H03K5/153 G01R19/04 

1

Изобретение предназначено для определения амплитудных значений напряжений произвольной формы и может быть использовано для построения цифровых измерительных приборов.

Известны пиковые детекторы, использующие операционные усилители, запоминающие конденсаторы, ключи, определение амплитудных значений входных напряжений в которых выполняется путем накопления на конденсаторе выборок из входного напряжения- 1.

Недостатком этих устройств является ограниченное время хранения вы, ходных напряжений и, как следствие, низкая точность.

Наиболее близким по технической . сущности к предлагаемому является устройство, содержащее элементы И и ИЛИ, элемент сравнения, преобразователь код-напряжение, реверсивный счетчик, триггер, генератор тактовых импульсов, одновибратор и инвертор 2.

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие и, как следствие, невысокая точность при преобразовании быстроменяющихся напряжений .

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

10

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой пиковый детектор содержащий счетчик, триггер, элемент ИЛИ, генератор тактовых импульсов и одновибратор, дополнительно введены

t5 преобразователь напряжение - временной интервал и вычитающий счетчик, причем входная шина устройства соединена с входом преобразователя напряжение - временной интервал, вы20ход которого соединен с.управляющим входом генератора тактовых импульсов и входом одновибратора, первый выход которого соединен с управляющим входом преобразователя напряжение временной интервал, первым входом элемента ИЛИ, R-входом счетчика и S-входом вычитающего счетчика, а вто рой выход г с R-входом триггера и входом параллельной записи вычитающего счетчика, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ выход которого соединен с S-входом триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом счетчика разрядные выходы которого соединены с выходными шинами устройства и входами поразрядной записи вычитающего счетчика, тактовый вход которого сое динен с тактовым входом счетчика и выходом генератора тактовых импульсов., На чертеже представлена структурная схема цифрового пикового детектора. Цифровой пиковый детектор содержит преобразователь 1 напряжение временной интервал, вход которого со динен с входной шиной устройства, а выход соединен с управляющим входом генератора 2 тактовых импульсов, эле мент ИЛИ 3, выход которого соединен с S-входом триггера k, одновибратор 5, вход которого, соединен с управляющим входом генератора 2 тактовых импульсов, первый выход соединен с управляющим входом преобразователя 1 напряжение - временной интервал, пер вым входом элемента ИЛИ 3, R-входом счетчика 6 и S-входом вычитающего счетчика 7, а второй выход соединен с входом параллельной записи вычитающего счетчика 7 и R-входом тригге ра Ц, прямой выход которого соединен с управляющим входом счетчика 6, раз рядные выходы которого соединены с выходными шинами устройства и входам п6разряд1:1ой записи вычитающего счетчика 7, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 3, э выход генератора 2 тактовых импульсов соединен с тактовыми входами сметчика 6 и вычитающего счетчика 7. Цифровой пиковый детектор работает следующим образом. После включения питания на первом выходе одновибратора 5 в течение определенного времени присутствует уро вень логической 1., удерживающий тактовый генератор, входящий в состав преобразователя напряжение временной интервал, в исходном состоянии, устанавливающий RS-триггер в единичное состояние, счетчик 6 и вычитающий счетчик 7 - в нулевоеи. единичное состояния соответственно, При этом на прямом выходе RS-триггера 4 появляется логическая 1. По истечении указанного времени входное напряжение той или иной полярности , поступает на вход преобразователя 1, где и преобразуется в соответствии с формулой количество импульсов, зафиксированных счетчиком; величина входного напряжения;постоянная времени; частота тактового генератора. Передним фронтом импульса преобразователя 1 запускается управляемый генератор 2 тактовых импульсов, после чего непосредственно с выхода генератора начинают проходить на тактовые входы счетчика 6 и вычитающего счетчика 7. После окончания первого цикла работы преобразователя 1 с его выхода задним фронтом импульса останавливается генератор 2 и запускается одновибратор 5, с второго выхода которого подается короткий импульс длительностью 100 НС или менее с уровнем логической 1 на R-вход триггера А, устанавливая его в нулевое состояние, а также на вход параллельной записи счетчика 7, обеспечивая перезапись информации, содержащейся в счетчике 6 в счетчик 7. С приходом второго тактового импульса с выхода схемы управления, входящей в состав преобразователя 1, цикл работы детектора повторяется с той лишь разницей, что в случае, если , где А - предыдущее значение измеряемого напряжения, В - текущее значение измеренного напряжения, состояние элементов, входящих в со- . став пикового детектора не меняется, за исключением состояния счетчика 7, в который переписывается исходная информация из счетчика 6 импульсов с второго выхода одновибратора 5. Причем в этом случае импульсы с выхода тактового генератора 2 не изменяют состояние счетчика 6, так как на управляющем входе этого счетчика

присутствует уровень лоримеского О, поступающий с прямого выхода RS-триггера 4.

В случае, если В А, то при достижении счетчиком 7 нулевого состояния на его выходе формируется .импульс с уровнем логической 1. Этот импул с переводит триггер в-единичное состояние, разрешая тем самым дальнейший счет импульсов счетчику 6. После окончания преобразования три1- гер k импульсом,поступающим с одновибратора 5, возвращается в нулевое состояние, а новая, записанная информация в счетчике 6, переписывается в счетчик 7, подготавливая его тем самым к новому циклу работы.

Случай А В является промежуточным, так как в этом случае RS-триггер хотя и переводится в единичное состояние, разрешая тем самым счет импульсов счетчику 6, но в следующий же момент он возвращается в исходное состояние одновибратором 5, не меняя таким образом информации, записанной в счетчике 6 и переписываемой в счетчик 7.

Использование современных логических ИС позволяет построить быстродействующий цифровой пиковый детектор с временем преобразования около Q МКС, что приближает его по скорости измерения к аналоговым пиковым детекторам, отличая большим временем хранения запомненного пика напряжения ,

Формула изобретения

Цифровой пиковый детектор, содержащий счетчик, триггер, элемент ИЛИ,

генератор тактовых импульсов и одновибратор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него дополнительно введены преобразователь напряжение - временной интервал и вычитающий счетчик, причем входная шина устройства соединена с входом преобразователя напряжение - временной интервал, выход которого соединен с управляющим входом генератора тактовых импульсов и входом одновибратора, первый выход которого соединен с управляющим входом пpeoбpaзoвateля Haпряжение - временной интервал, первым входом элемента ИЛИ, R-входрм счетчика и S-входом вычитающего счетчика, а второй выход - с R-входом триггера и входом параллельной записи вычитающего счетчика, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с S-входом триггера, прямой выход которрго соединен с управляющим входом счетчика, разрядные выходы которого соединены с выходными шинами устройства и входами поразрядно записи вычитающего счетчика, тактовый вход которого соединен с тактовым входом счетчика и выходом генератора такто.вых импульсов.

: Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Алексеенко А.Г. и др. Применение прецизионных аналоговых ИС.

М., Сов. радио, 1980, с. 183-190.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 664287, кл. Н 03 К 5/153, 15.06.76 (прототип).