Пороговое устройство /его варианты/

Пороговое устройство /его варианты/

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (»942256

И ЗОВРЕТ Е,Н ИЯ

Сею з Севетскик

Сецмаммстмчвскик

Рвспубммк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6» ) Дополммтельмое к авт. свид-ву (22) Заявлеио 03,11,80 (2l ) 2999603/18-21 (5! )М. Кл.

НОЗ К 5/24 с присоедииемием заявки М (23 ) Приоритет

9вуаарстюпвй квинтет

СССР ае делам язебретвав к юткрыткй

005В1 01

Оаубликоваио 07.07.82. бюллетень Юв 25

Лата омубликовамия оммсаимя 09.07.82 (5З) УДК 621. .374.33 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. А. Боровицкий и А. К. Кракиснн у !

Ленинградский ордена Ленина электротехническийинститут нм. В. И. Ульянова (Ленина) ""==,,у (71) Заявитель (54) ПОРОГОВОЕ УСТРОЙСТВО (ЕГО BAPHAHTbl) 1

Изобретение относится к импульсной технике, служит дпя выделения сигналов пороговыми устройствами, например компараторами, прн изменении постоянного уровня напряжения входного сигнала

5 (например смене источника сигнала) и может быть использовано в любых радиотехнических устройствах, в том числе используемых в спорте, содержащих цороговые устройства, например, в теле- ц» метрических системах, устройствах автоматики, системах передачи информации и т.д.

Известно многоканальное (двухканальное) пороговое устройство, содержащее 15 в каждом канале компаратор, первый вход которого подключен к источнику си нала (общему для всех каналов), второй вход подсоединен к источнику опорных

cHFBBBGB G выход к получателю ин формации (на схеме логи теское устройст: ) «13.

Недостатком этого устройства является низкая надежность.

Наиболее близким техническим ретненнем к предлагаемому изобретению является пороговое устройство, содержаmee блок опорных напряжений и компараторы, первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого из них подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной «23 .

Недостатком такого устройства является низкая надежность.

Цель изобретения — повышение наде»к ности. . Дця достижения поставленной пели в пороговое устройство, содержащее блок опорных напряжений и компараторы, первые входь» которых соединены с вхщкной шиной, второй вход каждого из них подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напри»келий, а выход umдого компаратора соединен с соответствующей викодной шиной, введены генератор тактовых импульсов, счетвтк, цнф и 4 ватель соединенного с блоком опорных напряжений и с первым входом дополнительного компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной.

На фиг. 1 изображен первый вариант структурной схемы порогового устройства; на афпг. 2 - второй вариант структурной схемы порогового устройства; на фиг. 3третий вариант структурной схемы порогового устройства; на фнг. 4 - один из вариантов входного сигнала с постоянным уровнем входного напряжения О&Хо(фнг.4а) н 0 (фиг. 4 б).

Пороговое устройство (фиг. 1) содержит в каждом канале компаратор 1 (пер»,вый канал - 1-1, второй канал - 1-2, Р -" канал - 1-, где и — номер последнего канала), блок опорных напряжений (сигналов) 2, имеющий количество выходов, разное числу каналов, подключенных к первым входам компараторов 1.

Выход генератора тактовых импульсов

3 соединен с первым входом счетчика 4, выход которого через цифро-aíaëoãîâûé преобразователь 5 соединен со входом бл ка опорных напряжений 2 и с вторым взводом дололнительного компаратора 6 выходом подсоединенного через запоминающий элемент 7 ко второму входу счетчика 4, третий вход которого соединен с выходом блока установки началь ного состояния 8 и с вторым входом запоминающего элемента 7.

Входная шина 9 подключена к первому входу дополнительного компаратора

6 и в каждом канале к первым входам компаратора 1, вторые входы которых подключены к соответствуюшим выходам блока опорных напряжений 2, а выходы компараторов 1 являются соответственно выходами устройства 10 (10-1 - выход первого канала, 10-2 — выход второго канала, 10- И вЂ” выход И -го канала).

Вход блока установки начального состояния 8 соединен с. шиной 11 управления. Блок установки начального состояния 8 может иметь внешнюю выходную шину 11 для установки начального состояния устройства от внешних устройств.

3 94225 рсь-апалоговый преобразователь, дополнительный компаратор, запоминающий элемент, блок установки начального соотояиия, прн этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым вхо,дом счетчика, второй вход которого

I! подключен к выходу запоминающего элемента, первым входом соединенного с выходом дополнительного компаратора, а вторым входом — к блоку установки 1о начального состояния и третьим axogoM счетчика, выход которого через цифроаналоговый преобразователь соединен с входом блока опорных нштряженнй и с первым вхОдОм дополнительного кОмпа» 1 5 ратора, второй вход которого соединен

1 с входной шиной, и в пороговое устройство содержащее блок опорных напряжений и компараторы, первые входы соединены с входной шиной, второй вход каждого из них, кроме одного, например пгттвого, подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной, вве д5 дены генератор тактовых импульсов, счет чик, цифро-аналоговый преобразователь, запоминающий элемент, блок установки начального состояния, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу запоминающего элемента, первым входом соединенного с выходом первого компаратора, второй вход которого соединен с входом

35 блока опорных напряжений и выходом цифро-аналогового преобразователя, вход которого соединен со счетчиком, третий вход которого соединен со вторым входом запоминающего элемента и выходом

40 блока установки начального состояния, и в пороговое устройство, содержащее блок опорных напряжений и компараторы, первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого из них

45 подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной, введены генератор тактовых импульсов, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, дополни50 тельный компаратор, блок установки начальных состояний, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом счетчика, вторым входом подключенного к выходу дополнительного

55 компаратора, третьим входом - с блоком установки начального состояния, а выходом через цифро-aíaëoãîâûé преобразо-

Второй вариант порогового устройства (фнг. 2) отличается or первого варианта тем, что выход компаратора первого канала 1-1 соединен с первым входом запоминающего элемента 7 (в устройстве отсутствует дополнительный компаратор 6).

Поэтому состояние счетчика 4 оказывается зафиксированным (код счетчика соответствует количеству сосчитанных счетчиком импульсов) и, следовательно, на выходе ЦАП 5 будет зафик, си.зовано напряжение Uo, (на диаграмме фиг. 40 - Оо ), равное постоянному уровню входного напряжения 0, а яа выходе блока опорных напряжений 2 установятся рабочие значения опорных напряжений U„„U<„..., 0 для ахп ветствуюших компараторов каналов (1-1, 1-г, ... 1- ).

Во время настройки на выходах компараторов 1 могут появляться сж.налы (рабочее значение порогов erne не устаноаилось) и поэтому их необходимо в устройстве обработки (получателе информацюю), подключаемому к выходу порогового устройства, либо не учитывать, либо потенциалом с выхода запоминающего элемента 7 стробировать в устройстве обработки или в компараторе 1 каждого канала.

Таким образом, во время настройки постоянный уровень напряжения 0 8Хо является настроечным сигналом.

5 0422

Третий вариант порогового устройства (фиг. 3) отличается от первого варианта тем, что выход дополнительного компаратора 6 соединен со вторым входом счетчика 4 (в устройстве отсутствует $ запоминаюший элемент 7 ).

На диаграмме фиг. 4a,К напряжение

Ц помечено и лексом 1-3, что означает напряжение Uo для соответствуюшего варианта устройства, т.е. 0р, Оо 0о

В качестве запоминаюшего элемента

7 можно испольэовать устройство с двумя входами, например, R6 --триггер, или устройство с одним входом, например, ждуший мультивибратор.

Счетчик 4 имеет вход С вЂ” (тактовый, счетный, первый) и вход V — (управляюший, второй) нли же может бьггь получеи из обычного счетчика, счетным входом 20 соединенного с выходом двухвходового элемента И, один вход которого будет считаться тактовым, а другой входуправляюшим.

Блок 2 опорных напряжений в прос- 2$ тейшем случае состоит из набора делителей напряжения, выполненных на резисторах или каскадах сдвига постоянного уровня напряжения, подключенных между выходом UAH 5 и общей шиной $о (землей) или же представляет собой управляемый источник (питания) опорных напряжений, один полюс которого также соединен с обшей шиной.

Блок установки начального состояния

8 в простейшем варианте представляет собой кнопку (или, например, переключатель), с выхода которой при ее включении снимается сигнал, устанавливаюший счетчик 4 и эапоминакеций элемент 7 в начальное состояние.

Рассмотрим работу первого арианта (фиг. 1) порогового устройства.

Предположим, что входной сигнал (см. фиг. 4g ) имеет постоянный уровень 4$ elm 0g»о, относительно которого появляются сигналы С|, C2, ... С1„ цлитудой "ЕИ "В» . 0В

Сначала рассмотрим первый режим функционирования устройства - подготовка к работе (настройка). В этот момент сигналы Cl, С2, ... С должны отсутствовать.

При включении питания или по команде на выходе блока 8 установки начального состояния появляется сигнал (вы- рабатывается в самом блоке 8 автономно или под действием внешних сигналов на его входной шине 1) и устапавлива56 6 ет счетчик 4 и эапоминаюший элемент 7 (если последний необходимо устанавливать) в начальное состояние.

На выходе дополнительного компаратора 6 отсутствует сигнал, вызываюший включение запоминаюшего элемента 7, так как на его втором входе опорно на-. пряжение не достигло величины Uo, рав ной постоянному уровню входного напряжения 0Е,,оснизу (первый вариант - со стороны минимального напряжения, например, равного нулю вольт) или сверху (второй вариант - со стороны максимального напряжен. ы, например, равного напряжению источника питания блока 2 опорных напряжений) .

Поэтому на выходе эапоминаюшего элемента 7 имеется потенциал, разрешаюший работу счетчика 4.

Счетчик 4 считает поступаюшне на ,его вход импульсы от генератора 3 и на выходе IIAH 5 появляется ступенчато изменяющееся напряжение (если оно не сглажено фильтром, который может входить в состав HAH 5) и в тот момент, когда оно достигнет величины 00, изменит свое состояние (включится) дополнительный компаратор 6, который включит запоминаюший элемент 7 и на выхо- . де последнего появится потенциал, запрешаюший работу счетчика 4. э6 8

Кроме того прн необходимости выход дополнительного компаратора можно использовать для опреджения полярности входного сигнала относительно постоянного уровня Ордер.

Рассмоттлтм работу второго варианта (г}вп. 2) порогового устройства.

В этом варианте в режиме настройки на входе порогового устроиства (посредством источника сигнала) фиксируется амтопттуда одного нз входных сигналов (на фнг. 4 — сигнал Cl).

После установки начального состояния изменяется напряжегше на выходе

}.tA}T 5 и по достижении величины Uo (на диаграмме афпг. 4с}- Ug ) компаратор канала 1-1 изменит свое состояние, в результате этого включится запоминающий элемент 7 "H таким образом напряжение Uo будет зафиксировано на выходе ЦАП 5, а на выходе блока 2 опорных напряжений установятся рабочие значения опорных напряжений.

После настройки в режиме два с исто чгптка сигнала относительного уровня

}}Е будут появляться ситналы Cl С2, ... С,„и при превышении входным сзп налом величины порога соответствующего компаратора, на выходе последенго появляется сигнал.

7 .9422 Г

Второй режим функционирования поро.= гового ус тро йства — работа.

В этот тпгтервал времени на входе устройства появлякгтся сигналы Ci, С2, ... С}, (см. фиг. 4).

При превышегппт входным сигнщтом величины порога соответствующего компаратора каналов (1-1, 1-2 нли 1- ) на выходе последнего появляется сигнал. (В этом режиме работы необходимо о снять стробируюпгий сигнал, если он применялся в режиме настройки). Многократное изменение в процессе работы состояния дополнительного компаратора

6 не изменит состояния запоминающего }5 элемента 7 (наоборот, будет только подтверждать его включенное состояние).

Выбор опорных напряжений 0, ..., (} осуществляется из знания предполагаемой или заранее известной ам- щ ллитуды 13xogHbIx сигналов соответственноCl, С2, С},.

Обычно ЬО.г = GUS ... = г }и (Ь } 0 - }}4, где 1 — порядковый номер сигнала) и выбирается с учетом г5 предполагаемого изм енения амплитуды входных сигналов.

При смене источника сигнала на входе порогового устройства может измениться постоянный уровень входного напряжения и стать равным (} Хр (см. фиг. 4д ) аглплитуды же входнъпс снггталов относительно этого уровня остались прежними, }}Ьх.— г}ЕХо) =

Я хо }Вхо) г (О хт Орало) (ьх } хог °" ("s> U}} o) =(}}ьх г-}} хо).

В этом случае в процессе настройки (1-й режим) .аттряжение на выходе

ЦАП 5 дотхжнО достигнуть величттны 1304 40 (фиг. 4р), равной измененному постоянному уровню входного напряжения 0 Х®

I и только в этом случае включится допол нительный компаратор 6 и на выходе

UAH 5 зафиксируется уровень Upq необходимый для работы со сменным (измененным) источником сигнала, а величина напряжения О.} ° д(}, и }.},„останется неизменной.

Во втором режиме работы так же, как и в случае с уровнем 0ц рпри пре50 вышении входным сигналом величины порога соответствующего компаратора, на выходе последнего появляется сигнал.

Таким образом, при любом изменении постоянного уровня напряжения входного сигнала Ug < можно подстроить пороговое устройство, так, что оно будет работать без сбоев.

Многократное изменение в процессе работы состояния компаратора канала

1-1 не изменит состояния запоминающего элемента 7 (наоборот будет только подтверждать его випоченное состояние) .

При смене источника сигнала процессы в устройстве происходят подобно процессам в первом варианте устройства и иллюстрируются диаграммой на фнг. 4д .

По сравнению с первым вариантом устройства в рассмотренном варианте роль дополнительного компаратора 6 выполняет компаратор канала 1-1 одного из каналов (на схеме — первого канала).

Рассмотрим работу третьего варианта (фнг. 3) пор .гового устройства.

В этом варианте в режиме настройки на входе порогового устройства (посредством источника сигнала) фиксируется максимальная амплитуда сигнала О gy Вр}Х (nph этом известно, что амплитуды сиг ралов на входе порогового устройства в режиме работы всегда будут меньше максимальной амплитуды) .

После установки начального состояния изменяется натпвгжение на выходе ЦАП 5, но не достигло величины Ор {на .диаграм9 042 ме иг. 40 - Ощ, соответствующее ам ппитуде входного сигнала (} щи). П<м этому на выходе дополнительного комцаратора 6 имеется потенциал, разрешаю щий работу счетчика 4.

В момент равенства сигналов на входах дополнительного компаратора 6, последний изменит свое состояние и поэ-, тому на входе счетчика 4 появится запрещающий г отенциал и, следовательно, to на выходе 11ЛП 5 будет зафиксировано напряжение ОО, а на выходе блока 2 опорных напряжений установятся рабочие значения опорных напряжений.

В момент окончания настройки в источнике сигнала выключается максимальная амплитуда сигнала (необходима была только дпя настройки), а з тем в режиме работы на входе порогового устройства появляются сигналы относительно постоянного уровня напряжения Цр р с ампгпггудой меньшей, чем настроечное напряжение Ugg

Так как на сигнальном входе дополнительного компаратора 6 в процессе ра- gs богы амплитуда сигналов будет всегда меньше базового напряжения Uo на входе БАП 5, то дополнительный комп. юа.тор 6 в процессе работы не изменит своего зафиксированного в процессе на:стройки состояния.

В остальном работа порогового устройства не будет отличаться or. работы первого варианта порогового устройства и иллюстрируется диаграммой на фиг.4б,д.

По сравнению с первым вариантом

3S устройства в рассмотренном варианте роль запоминающего устройства выполняет допопнительный компаратор 6.

Формула изобретения

1. Пороговое устройство, содерщашее блок опорных напряжений и комнараторы, 45 первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого из них подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной, о т л и ч а ющ е е с я тем, чго, с целью повышения надежности работы, в него введены генератор тактовых импульсов, счетчик, mr+ ро-аналоговый преобразователь, дополнительный компаратор, запоминающий элемент, блок установки начального состояния, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым

2М, 10 входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу запоминающего элемента, первым входом соединенного с выходОм дополнительного компаратораф а вторым входом - к блоку установки начщиного состояния H третьим BxoltoM счетчика, выход которого через rrrrrt:ðîаналоговый преобразователь соединен с входом блока опорных напряжений и с первым входом дапопнительного компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной.

2. Устройство, содержащее блок опорных напряжений и компараторы, первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого из них, кроме одного, например первого, подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соогветствующей выходной шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежносги работы, в него введены генератор тактовых импульсов, счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, зашминакиций элемент, блок установки начального состояния, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу запоминающего элемента, первым входом соединенного с выходом первого компаратора, второй вход которого соединен с входом блока опор,ных напряжений и выходом цнфРО аналого" вого преобразователя, вход которого соедйнен со счетчиком, третий вход которог о соединен со вторым входом aarroumнаюшего элемента и выходом блока установки начального состояния.

3. Устройство, содержащее блок опорных напряжений и комцараторы, первые входы которых соединены с входной шиной, второй вход каждого .Из них подсоединен к соответствующему выходу блока опорных напряжений, а выход каждого компаратора соединен с соответствующей выходной шиной, о т л и ч а ю—

at е е с я тем, что, с целью повышения надежности рабби, в него введены генератор тактовых импульссв, счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, goполнительный компаратор, блок установки начальных состояний, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом счетчика, вторым входом подключенного к выходу дополнительного компаратора, третьим входом - с блоком установки начального состояния, а выходом через цифро1. Данилов 5. С. и др. Однополосная передача цифровых сигналов. М., «Связь«, 1974, с. 97, рис. 4, 11 (аналог).

2. Авторское свидетельство СССР

М 597085, кл. Н 03 К Г)/20, 1976 (прототип) .

11 942250 аналоговый преобразователь соединенного с бпоком опорных напряжений и с первым входом допопнитапьного компаратора, второй вход которого соединен с входной шиной.

Источники информации, принятые so внимание rrpa экспертизе

942256 Ьт Ж

>/»

Составитель Н. Маркин

Редактор Е. Кинив Техред М,,Тепер . корректор B. Сиииккая

Закаэ 4863/51 Тираж 959 Подписью е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений ы открытий

113035, Москва, Ж35, Раушскаа наб., д. 4/5

Фипиал ППП «Патент», г. Уза ород, уп. Проектная.