Способ селекции импульсных сигналов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, телемеханики и связи для повышения помехозащищенности их работы. Цель изобретения - повышение помехозащищенности выделения импульсных сигналов. Цель достигается в устройстве селекции импульсных сигналов в результате селекции входных сигналов не только по амплитуде с помощью компараторов 1,2, но и по времени нарастания уровня входного сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряжения с помощью элемента 3 задержки и триггера 4. Кроме того, устройство содержит шину 7 входного сигнала, шину 5 верхнего порогового уровня, шину 6 нижнего порогового уровня, выходную шину 8. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4360644/24-2) (22) 07.01.88 (46) 07.02.90. Бюл. )) ; 5 (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт автоматизированных систем управления транспортом газа (72) Е.Н. Бантюков (53) 621.374.33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1215169, кл. G 05 В !/01,23.04.84. (54) СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ИМПУЛЬСНЫХ

СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики, телеме„„SU 154j 762 А1 (5))5 Н 03 К 5/24 С 05 В )/О1 ханики и связи для повышения помехозащищенности их работы. Цель изобретения — повышение помехоэащищенности выделения импульсных сигналов.

Цель достигается в устройстве селекции импульсных сигналов в результате селекции входных сигналов не только по амплитуде с помошью компараторов 1,2, но и по времени нарастания уровня входного сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряжения с помощью элемента 3 задержки и триггера 4.Кроме того, устройство содержит шину 7 входного сигнала, шину 5 верхнего порогового уровня шину б нижнего порогового уровня, а

9 выходную шину 8. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

1541762

Изобретение относится к импульсной технике н может быть использовано в устройствах автоматики, телемеханики и связи для повышения

poìåõîçàùèùåíHoñòè их работы

Целью изобретения является повышение помехозащищенности выделения

Импульсных сигналов путем контроля не ч,ольке величины амплитуды сигнала, но и скорости нарастания импульсного с игнала от нижнего порогового уров я наг ряжения до верхнего.

На фиг. 1 представлена схема устройства селекции импульсных сигНалов, выделяющая прямоугольные имг1ульсные сигналы с временем нара.Стания уровня сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряжеAèÿ, не превышающим, на фиг. 2 ременные диаграммы работы устрой тва селекции импульсных сигналов, на )>иг. 3 — схема устройства селек" ции импульсных сигналов, выделяющая

Импульсные сигналы с временем нараСтания уровня сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряМЙНия,, превышающим o, на фиг.

Временная диаграмма работы устройства. 30

Устройство селекции импульсных сигналов содержит первый 1 и второй 2 компараторы, элемент 3 задержки, риггер 4, шину 5 верхнего порогоого уровня, напряжения, шину 6 нижего порогового уровня напряжения, 1нину 7 входного сигнала и выходную

1пину 8, при этом шина 5 верхнего порогового уровня напряжения подключена к первому входу первого компаратора 1, шина 6 нижнего порогового уровня напряжения — к первому входу второго компаратора 2, второй вход которого подключен к второму входу перного компаратора 1 в шине 7 входных сигналов, а выход подключен непосредственно к второму входу триггера 4 (установочному входу) и через элемент 3 задержки к третьему входу триггера 4(тактовый вход), аq выход пер- 50 вого компаратора 1 подключен к первому входу триггера 4, выход которого соединен с выходной шиной 8.

Для другого случая построения устройство содержит компаратор 9, второй

55 компаратор 10, элемент ll задержки, триг -ep 12, шину 13 верхнего порогового уровня напряжения, шину 14 ниж— него порогового уровня напряжения, шину 15 входнык сигналов, выходную шину 16, при этом первый компаратор

1 содержит операционный усилитель 17, выход которого подключен через первый резистор 18 к катоду диода 19 и базе транзистора 20, первую шину 21 источника питания, подключенную через второй резистор 22 к коллектору транзистора 20, эмиттер которого соединен с анодом диода 19 и второй шиной 23 источника питания, а коллектор транзистора 20 соединен с входом инвертора 24.

Выбор значения времени нарастания уровня сигнала от нижнего порогового уровня напряжения до верхнего а (величину времени задержки элемента задержки в устройстве селекции) производят из скорости нарастания пер днего фронта полезного сигнала V „с или из длительности переднего фронта полезного сигнала t и верхнего и нижнего пороговых напряжений Uqq u

U„ соответственно. Значение U y выбирают на 10-257 меньше амплитудного значения импульса исходя из того, что возможные допустимые колебания амплитуды импульсного сигнала не должны привести к его подавлению устройством селекции. Значение Ън выбирают исходя из того, что помехи типа "белый шум" не вызывают включение устройства селекции. При известном значения 7нс в н нс

В том случае, если проще определить длительность переднего фронта сигнала С = t - t где t — мон в мент времени, в который напряжение сигнала достигает значения U, а и н — момент времени, в которйй напряжение сигнала достигает значения о нн.

Устройство работает следующим образом.

Триггеры 4 и 12 в обоих вариантах устройства селекции импульсных сиг-. налов имеют инверсный вход сброса (R-вход), т.е. при появлении на входе сброса сигнала нулевого уровня, триггер 4 (или 12) устанавливается в нулевое положение. Ро С-входу триггер 4 (или 12) срабатывает от передних фронтов импульсов, поступающих на этот вход. тельного напряжем,я, возр,стакп его по уровню. состояние элементов компаратора 1 не изменяется до тех пор, пока напряжение на грямом входе операционного усилителя :7 меньше напряжения на его инверсном входе. В момент, когда напряжение на прямом входе операционного усилителя 17 становится больше, чем напряжение на его инверсном входе, напряжение на выходе операционного усилителя 17 становится положительным, при этом диод 19 оказывается под действием обратного напряжения, а транзистор 20 открывается. Напряжение на коллекторе транзистора 20 становится близким к нулевому и на выходе инвертора 5 появляется единичный сигнал. Такое положе20 ние компаратора сохраняется до тех пор, пока на прямом входе операционного усилителя 17 действует напряже. ние, уровень которого больше, чем уровень напряжения на инверсном вхОде

25 операционного усилителя 17. В момент когда напряжение на прямом входе операционного усилителя 17 станет меньше по уровню напряжения на era инверсном входе, на выходе операционно30., ra усилителя 17 появляется отрицатель ное напряжение, транзистор 20 закрывается, на его коллекторе появляется высокий уровень напряжения, на выходе инвертора 24 появляется нулевой сигнал (исчезает единичный сиг35 нал) .

Устройство селекции юатульсных сигналов (фиг.1) работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии сигнала на входной шине..7 на выходах компараторов 1 и 2 отсутствуют единичные сигналы, триггер 4 находится в нулевом положении, на выходной

4 шине 8 отсутствует единичный сигнал (имеется нулевой сигнал), При появлении на входной шине 7.

:-.импульсного сигнала (первый импульс на шине 7, фиг.2) начинается сравнение уровня напряжения сигнала с нижним U и верхним Ue пороговыми уровнями. В момент превышения напряжением сигнала на шине 7 значения U z срабатывает компаратор 2 и на его выходе появляется единичный сигнал. При этом разрешается работа триггера 4 по С-входу и запускается элемент 3 задержки. В момент превьппения напряжением сигнала на шине 7

5 1541762

У элементов 3 и 11 задержки величина задержки переднего фронта входного сигнала — перепада сигнала 0-1— устанавливается равной с и опреде«с ляет максимальное (для первого варианта выполнения устройства) или минимальное (для второго варианта выполнения устройства) время нарастания уровня сигнала от уровня U„ до уровня Uz>, при котором входной импульс не подавляется. Величина задержки заднего фронта входного сигнала с, у элементов 3 и 11 может л быть от О до ь в зависимости от ти па элемента задержки.

Устройство селекции импульсных сигналов (фиг.1) предназначено для выделения импульсов, длительность времени нарастания уровня сигнала от U>> до U„> которых меньше 6 и подавления импульсов, длительность времени нарастания уровня сигнала от уровня U ц до Ug которых больше ь.

Устройство селекции импульсных сигналов (фиг.3) предназначено для выделения импульсов, длительность времени нарастания уровня сигнала от U„ до Uz которых больше с и подавления импульсов, длительность времени нарастания уровня сигнала от

/ до Uqy которых меньше <

Компаратор 1 (2,9,10) работает следующим образом.

В исходном положении при отсутствии напряжения на прямом входе операционного усилителя 17 на его выходе имеется отрицательное напряжение, так как на его инверсном входе. имеется положительное напряжение ,, (П„„ или U „). Отрицательное напряжение с выхода операционного усилителя через резистор .18 приложено к диоду 1 9, включенному, в данном случае, в проводящем направлении И к базе транзистора 20, который закрыт, так как íà его базе действует отрицательное по отношению к эмиттеру напряжение, равное по величине падению напряжения на открытом диоде 19 (общая шина 23 соединена с об щей шиной источника питания операционного усилителя 17).

На коллекторе транзистора 20 имеется высокий уровень напряжения, на выходе инвертора 24 имеется нулевой сигнал. Пни появлении на прямом входе onерационного усилителя положи 154) 762 значения U срабатывает компаратор

1 и единичный сигнал с его выхода поступает на D-вход триггера 4. Через времяь после появпения единичнОго сигнала на выходе компаратора

2 появляется единичный сигнал на выхОде элемента 3 задержки. Так как к мОменту появления единичного сигнал > на выходе элемента 3 задержки и 10 на С-входе триггера 4 имеется еди-! кучный сигнал на выходе компаратора

1 и на 0-входе триггера 4 (первый импульс на элементе 3 и компара тоve

1, фиг.2) и время нарастания уровня 15 входного сигнала от уровня U„ go у ровня П, меньше ь, то триггер 4 yñòàHeHëêâàåòñë в единичное положен аале и на шине 8 начинает формироqàrbñk. выходной импульс. 20

При окончании импульсного сигнала

kta шине 7 в момент, когда уровень наг1ряжепия этого сигнала станет меньше значения Ub на выходе компаратора 1, исчезает единичный сигнал, а в момен г, когда напряжение сигнала на

> ине 7 становится меньше значения Urr)p

Исчеза.ет единичный сигнал на выходе компаратора 2. При этом триггер 4 устанавливается в нулевое положение 30 и на шине 8 оканчивается выходной

Импульс. Через время с, исчезает сигнал на выходе элемента 3 задержки и устройство возвращается в исходное состояние на шину 8 пропущен им пульс, длительность которого равна где „вЂ” длительность

Br>rr, сигнала на шине 7 на уровне напряжения U ц

Если к моменту появления единич- 40 ного сигнала на выходе элемента 3 задержки и (что то же самое) на Свходе триггера 4, на выходе компаратора 1 и на D-входе триггера 4 отсутствует единичный сигнал (имеется нулевой сигнал), т.е. если время нарастания уровня входного сигнала от уровня U н до уровня Ur r больше р (второй импульс на шике 7, фиг.2), то триггер 4 остается в нулевом положе- SO нии и на выходную шину. 8 игпул:ьс не выдается. Аналогично описанному при достижении уровнем сигнала на шине

7 уровня 11, на выходе компаратора

1 появляется единичный сигнал (но этот сигнал не производит никаких переключений в схеме устройства).

При окончания сигнала на шине 7 в момент, когда напряжение этого сигнастановится Me HI»IUe зна гения на выходе компаратора 1 исчезает единичный сигнал, а в момент, когда напряжение сигнала на шине 7 становится меньше значения Ukr исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 2.При этом через время, исчезает сигнал на выходе элемент 3 задержки и устройство возвращается в исходное состояние, на выходную шину 8 импульс не выдается, т.е. входной импульсный сигнал в этом случае подавляется устройством.

При появлении на шине 7 яжпульсовпомех с временем нарастания уровня импульса от уровня U>r до уровня U< меньшим о устройство начинает работать аналогично описанному, Если при этом время нарастания уровня импульса от уровня Бц до уровня Uq плюс длительность импульса на уровне U< меньше < (третий импульс на шине 7, фиг.2), т.е., если к моменту появления единичного сигнала на выходе элемента 3 задержки на выходе компаратора 1 имеется нулевой сигнал, то триггер 4 остается в нулевом пол ложении. Через время о, после исчезнования единичного сигнала на выходе компаратора 2 исчезает единичный сигнал на выходе элемента 3 и устройство возвращается в исходное состояние, на выходную шину 8 не выдается импульс, т.е. импульсы-помехи короткие по длительности (т.е. такие, длительность которых от уровня Ukry при нарастании импульса до уровня 11 при окончании импульса меньше ) устройством подавляются. устройство селекции импульсных сигналов, вариант (фиг.3) работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутст вии сигнала на входной шине 15 на выходах комнараторов 9 и 10 имеется нулевой сигнал, триггер 12 находится в нулевом положении, на выходной шине 16 имеется нулевой сигнал.

При появлении на входной шине 15 прямоугольного импульсного сигнала (первый импульс на шине 15,фиг.4) начинается сравнение уровня напряжения входного сигнала с нижним U„ и верхним Мф пороговыми уровнями. 3 мо3 мент достижения напряжением сигнала на шине 15 значения U срабатывает компаратор 10 и на его выходе появляется единичный сигнал. При этом разрешается работа триггера 12

154!762

10 по С-входу и запускается элемент 11 задержки. В момент достижения напря жеиием сигналана»»IHHe 15 значения

U срабатывает коь|паратор 9 и едйничный сигнал с его выхода посту5 пает на С-вход триггера 12, так как в рассь»атривае»ом случае время нарастания уровня входного сигнала от

Уро ня U„ до Уровн Us MeHs " 10 ше, то на D-входе трйггера 12 имеется нулевой сигнал и при появлении на его С-входе единичного сигнала триггер 12 остается в нулевом положении. При окончании импульсного сигнала,на шине 15, в момент, когда уровень напряжения этого сигнала становится меньше значения U»,, на выходе компаратора 9 исчезает единичный сигнал, а в момент, когда на- 21 пряжение сигнала на шине 15 становится меньше значение П н, исчезает единичный сигнал на выходе компаратора 10. Через время Ф» исчезает сигнал на выходе элемента 11 25 задержки и устройство возвращается в исходное состояние, на выходную шину 8 импульс не вь»дается, т.е. в этом случае входной импульсный сигнал устройством подавляется, 30

При появлении на входной шине 1 5 синусоидального импульсного сигнала (второй импульс на шине 15, фиг.4), аналогично описанному сравнивактся . уровень напряжения входного сигнала с уровнями U „ и U»» и в момент достижения напряжением сигнала на

I шине 15 значения U „ срабатывает компаратор lO и на его выходе появляется единичный сигнал, разрешается 0 . работа триггера 12 по С-входу и запускается элемент ll задержки. Так как в данном случае время нарастания уровня входного сигнала от уровня

U „и до уровня U пп больше »,, то на выходе элемента ll задержки единичный сигнал появляется раньше, чем срабатывает компаратор 9.:В момент достижения уровнем сигнала на шине

15 значения Uz срабатывает компаратор 9, на его выходе появляется единичный сигнал, по переднему фронту которого триггера 12 устанавливается в единичное положение и на выходной шине 16 начинается формирование выходного импульса.

При окончании импульсного сигнала на шине 15 в момент, когда уровень напряженил этого сигнала стано ет единичный сигнал на выходе компаратора 9, а в момент, когда напряжение сигнала на шине 15 становится ,меньше значения U„, исчезает единичный сигнал на выходе компаратора

10, триггер 12 устанавливается в нулевое положение и на шине 15.окан-, чивается выходной импулЬс. Через время » исчезает сигнал на выходе элемента 11 задержки и устройство возвращается в исходное состояние, на шине 1 6 из входного сигнала сформирован прямоугольный импульс, для тельность которого равна времени между уровнем U „ на переднем фронте сигнала и уровнем U„ на заднем фронте (спада) сигнала.

Использование предлагаемого способа селекции импульсных сигналов и устройства для его осуществления позволяет по сравнению с известным способом повысить помехозащищенность селекции, так как селекция осуществляется по двум параметрам — по амплитуде выделяются импульсные сигналы, имеющие амплитуду, превьппающую верхний пороговый уровень напряжения, и по времени нарастания уровня сигнала от нижнего до верхнего порогового уровня напряжения (скорости нарастания напряжения переднего фронта). Выделенный импульсный сигнал далее можно селектировать и по длительности, чем еще повьппается помехозащищенность. формула изобретения

l. Способ селекции импульсных сигналов, состоящий в том, что сравнивают амплитуды импульсного входного сигала с нижним и верхним порЬговыми уровнями напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения помехозащищенности выделения импульсных сигналов, выделяют время нарастания уровня входного сигнала от нижнего порогового уровня напряжения до верх" него, которое сравнивают с заданным значением, и выделяют сигналы с амплитудой, превьппающей верхний пороговый уровень, и с временем нарастания уровня сигнала в интервале от заданного значения времени нарастания уровня сигнала и вьппе.

2. Устройство селекции импульсных сигналов, содержащее первый и второй

15

Фиг,3

12

Фиг. Ф

Составитель Н. Маркин

Редактор М. Г>ланар Техред Л.Олийнык

Корректор С.Черни

Заказ 289 Тираж 662 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

15417 компараторы, триггер, шину сигнала верхнего порогового уровня напряжения, которая подключена к первому входу первого компаратора, шину сигнала нижнего порогового уровня напря5 жения, которая соединена с первым

Входом второго компаратора, шину входного сигнала, которая подключена к вторым входам первого и второго 1О

Компаратаров,выходную шину, о т— личающеeся тем,чтовнего введен элемент задержки, вход ксторого соединен с выходом второгс компаратора и с вторым входом триггера, к третьему входу которого под— ключен выход элемента задержки, выход первого компаратора соединен с первым входом триггера, выход которого подклкчен к выходной шине.