RU2601829C2 - Sign-variable signals clipping device - Google Patents

Sign-variable signals clipping device Download PDF

Info

Publication number
RU2601829C2
RU2601829C2 RU2015142332/08A RU2015142332A RU2601829C2 RU 2601829 C2 RU2601829 C2 RU 2601829C2 RU 2015142332/08 A RU2015142332/08 A RU 2015142332/08A RU 2015142332 A RU2015142332 A RU 2015142332A RU 2601829 C2 RU2601829 C2 RU 2601829C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
comparator
trigger
threshold voltage
Prior art date
Application number
RU2015142332/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015142332A (en
Inventor
Гарри Романович Аванесян
Original Assignee
Гарри Романович Аванесян
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гарри Романович Аванесян filed Critical Гарри Романович Аванесян
Priority to RU2015142332/08A priority Critical patent/RU2601829C2/en
Publication of RU2015142332A publication Critical patent/RU2015142332A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2601829C2 publication Critical patent/RU2601829C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/153Arrangements in which a pulse is delivered at the instant when a predetermined characteristic of an input signal is present or at a fixed time interval after this instant
    • H03K5/1536Zero-crossing detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and serves for analogue alternating-sign signals converting into rectangular pulses. Device consists of three comparators, three triggers and logical element “AND”. of First comparator output is connected to D-trigger clock input, which D-input is logical unit fixed level input, second comparator output is connected to first and second RS-triggers resetting inputs, first RS-trigger setting input is connected to third comparator output, which direct input is connected to device input, second RS-trigger setting input is connected to “AND” element output. First input of which is connected to first RS-trigger output, and second input is connected with first comparator inverting output, second RS-trigger output is connected with D-trigger resetting input. First comparator inverting input is first threshold voltage input, third comparator inverting input is second threshold voltage input, second comparator direct input is third threshold voltage input.
EFFECT: technical result consists in producing undistorted duration pulses in absence of interferences and reduction of pulses distortions in presence of interferences, since device provides absence of hysteresis characteristic.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, служит для преобразования аналоговых знакопеременных сигналов в прямоугольные импульсы и может быть использовано при построении цифровых средств обработки сигналов и измерении их параметров.The invention relates to radio engineering, is used to convert analog alternating signals into rectangular pulses and can be used to build digital signal processing tools and measure their parameters.

Как правило, в качестве устройства для клиппирования сигналов применяют аналоговый компаратор, на один из входов которого подают аналоговый клиппируемый сигнал, а на другой - пороговый уровень, равный нулю или близкий к нему, см., например, [Справочник по нелинейным схемам / Под ред. Д. Шейнголда. - М.: Мир, 1977, стр. 20-22]. Хорошо известным недостатком такого устройства является его невысокая помехоустойчивость. Наличие помех на входе компаратора приводит к появлению серии коротких ложных импульсов вблизи фронтов выходного импульса, что объясняется многократным пересечением порогового уровня входным сигналом в областях, где его мгновенные значения близки к пороговому уровню. Для исключения появления ложных импульсов используют два наиболее распространенных способа. Первый предусматривает формирование, в ответ на первое срабатывание компаратора, «чистого» импульса, длительность которого задается введенным в схему одновибратором, подключенным к выходу компаратора. Такой подход обеспечивает эффективное подавление ложных импульсов, но и имеет ограниченное применение, поскольку в выходной последовательности импульсов сохраняется лишь информация о моментах пересечения сигналом порогового уровня при его переходе через нуль только при одном знаке производной (при смене знака мгновенных значений в одном направлении), и теряется информация о длительностях полуволн клиппируемых сигналов. Больше информации позволяет сохранить второй способ, предусматривающий введение в переключательную характеристику устройства гистерезиса, то есть задания уровня включения UITP и уровня выключения UITN, для которых соблюдается условие: UITP>UITN [Аванесян Г.Р. Цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие. - М.: Радиотехника, 2008, стр. 93-93, рис. 2.19]. В этом случае при уровне помех, определяемом шириной искусственно созданной петли гистерезиса, удается избежать появления ложных импульсов, но при этом искажается длительность выходного импульса. Если пороговые уровни имеют один знак, длительность уменьшается. Причем искаженным будет выходной импульс как при наличии помех, так и при их полном отсутствии или незначительном уровне, не приводящем к многократным срабатываниям компаратора. Примером такого устройства, в котором предусмотрена возможность управления пороговыми уровнями (уровнями срабатывания), является техническое решение, описанное в [Пат. RU 2007855. Опубл. 15.02.1994], принятое за прототип. Указанное устройство содержит два компаратора и D-триггер, выход которого является выходом устройства, а входом - объединенные прямой вход первого компаратора и инвертирующий вход второго компаратора, инвертирующий вход первого компаратора является входом первого порогового напряжения, прямой вход второго компаратора - входом второго порогового напряжения, выход второго компаратора соединен с тактовым входом D-триггера, выход первого компаратора через дифференцирующую цепочку соединен со входом асинхронной установки в единицу D-триггера, D-вход которого соединен с его инверсным выходом.As a rule, an analog comparator is used as a device for clipping signals, an analog clipped signal is supplied to one of its inputs, and a threshold level equal to zero or close to it is applied to the other, see, for example, [Reference on nonlinear circuits / Ed. . D. Sheingold. - M .: Mir, 1977, pp. 20-22]. A well-known disadvantage of such a device is its low noise immunity. The presence of interference at the input of the comparator leads to a series of short false pulses near the edges of the output pulse, which is explained by the multiple crossing of the threshold level by the input signal in areas where its instantaneous values are close to the threshold level. To eliminate the appearance of false pulses, two of the most common methods are used. The first one provides for the formation, in response to the first actuation of the comparator, of a “clean” pulse, the duration of which is given by a single-vibrator introduced into the circuit and connected to the output of the comparator. This approach provides effective suppression of false pulses, but it is also of limited use, since only the information about the moments when the signal crosses the threshold level when it passes through zero with only one sign of the derivative (when changing the sign of instantaneous values in one direction) is stored in the output pulse sequence, and information about the half-wavelengths of clipped signals is lost. More information can save a second method comprises administering to the switching characteristics of the hysteresis device, that is the task switching level U ITP and level off U ITN, for which the following condition: U ITP> U ITN [Avanesyan GR Digital integrated circuits. Reference manual. - M .: Radio engineering, 2008, p. 93-93, fig. 2.19]. In this case, when the noise level is determined by the width of the artificially created hysteresis loop, false pulses can be avoided, but the duration of the output pulse is distorted. If threshold levels have the same sign, the duration is reduced. Moreover, the output pulse will be distorted both in the presence of interference, and in their complete absence or insignificant level, not leading to repeated trips of the comparator. An example of such a device, which provides the ability to control threshold levels (levels of response), is the technical solution described in [Pat. RU 2007855. Publ. 02.15.1994], taken as a prototype. The specified device contains two comparators and a D-trigger, the output of which is the output of the device, and the input is the combined direct input of the first comparator and the inverting input of the second comparator, the inverting input of the first comparator is the input of the first threshold voltage, the direct input of the second comparator is the input of the second threshold voltage, the output of the second comparator is connected to the clock input of the D-trigger, the output of the first comparator through a differentiating chain is connected to the input of the asynchronous installation in the unit of the D-trigger An era whose D-input is connected to its inverse output.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит главным образом в возможности получения импульсов неискаженной длительности в отсутствии помех и снижения искажений импульсов при наличии помех.The technical result achieved when using the present invention consists mainly in the possibility of obtaining pulses of undistorted duration in the absence of interference and to reduce distortion of pulses in the presence of interference.

Технический результат достигается тем, что в устройство для клиппирования знакопеременных сигналов, содержащее два компаратора и D-триггер, выход которого является выходом устройства, а входом - объединенные прямой вход первого компаратора и инвертирующий вход второго компаратора, согласно изобретению, введены третий компаратор, два RS-триггера и элемент И, выход первого компаратора соединен с тактовым входом D-триггера, D-вход которого является входом фиксированного уровня логической единицы, выход второго компаратора соединен с обнуляющими входами первого и второго RS-триггеров, установочный вход первого RS-триггера соединен с выходом третьего компаратора, прямой вход которого подключен ко входу устройства, установочный вход второго RS-триггера соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого RS-триггера, а второй вход - с инверсным выходом первого компаратора, выход второго RS-триггера соединен с обнуляющим входом D-триггера, инвертирующий вход первого компаратора является входом первого порогового напряжения, инвертирующий вход третьего компаратора является входом второго порогового напряжения, прямой вход второго компаратора является входом третьего порогового напряжения.The technical result is achieved by the fact that in the device for clipping alternating signals containing two comparators and a D-trigger, the output of which is the output of the device, and the input is the combined direct input of the first comparator and the inverting input of the second comparator, according to the invention, a third comparator, two RS -trigger and element And, the output of the first comparator is connected to the clock input of the D-trigger, the D-input of which is an input of a fixed level of a logical unit, the output of the second comparator is connected to zero input inputs of the first and second RS-flip-flops, the installation input of the first RS-flip-flop is connected to the output of the third comparator, the direct input of which is connected to the input of the device, the installation input of the second RS-flip-flop is connected to the output of the element And, the first input of which is connected to the output of the first RS- trigger, and the second input with the inverse output of the first comparator, the output of the second RS-trigger is connected to the zeroing input of the D-trigger, the inverting input of the first comparator is the input of the first threshold voltage, inverting the input of the third a comparator input of the second threshold voltage, the direct input of the second comparator is input to the third threshold voltage.

Сущность изобретения иллюстрируется графическим материалом. На фиг. 1 показана функциональная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройства, а на фиг. 3 - графики, иллюстрирующие снижение погрешностей клиппирования.The invention is illustrated by graphic material. In FIG. 1 shows a functional diagram of the device, FIG. 2 is a timing diagram explaining the principle of operation of the device, and in FIG. 3 are graphs illustrating a reduction in clipping errors.

Функциональная схема по фиг. 1 содержит три аналоговых компаратора 1, 2, 3, D-триггер 4, два RS-триггера 5, 6 и логический элемент И 7. Входом u(t) устройства являются объединенные прямые входы компараторов 1, 2 и инвертирующий вход компаратора 3, выход компаратора 1 соединен с тактовым входом D-триггера 4, D-вход которого является входом фиксированного уровня логической единицы, выход компаратора 3 соединен с обнуляющими входами RS-триггеров 5, 6, установочный вход RS-триггера 5 соединен с выходом компаратора 2, установочный вход RS-триггера 6 соединен с выходом элемента И 7, первый вход которого соединен с выходом RS-триггера 5, а второй вход - с инверсным выходом компаратора 1, выход RS-триггера 6 соединен с обнуляющим входом D-триггера 4, инвертирующий вход компаратора 1 соединен с шиной нулевого потенциала, инвертирующий вход компаратора 2 является входом порогового напряжения UITP, прямой вход компаратора 3 является входом порогового напряжения UITN.The functional diagram of FIG. 1 contains three analog comparators 1, 2, 3, D-flip-flop 4, two RS-flip-flops 5, 6 and logic element 7. 7. The input u (t) of the device is the combined direct inputs of the comparators 1, 2 and the inverting input of the comparator 3, the output comparator 1 is connected to the clock input of the D-flip-flop 4, the D-input of which is an input of a fixed level of a logical unit, the output of the comparator 3 is connected to the zeroing inputs of the RS-flip-flops 5, 6, the installation input of the RS-flip-flop 5 is connected to the output of the comparator 2, the installation input RS-trigger 6 is connected to the output of the element And 7, the first input to which is connected to the output of the RS-trigger 5, and the second input to the inverse output of the comparator 1, the output of the RS-trigger 6 is connected to the zeroing input of the D-trigger 4, the inverting input of the comparator 1 is connected to the zero potential bus, the inverting input of the comparator 2 is the threshold input voltage U ITP , the direct input of the comparator 3 is the input of the threshold voltage U ITN .

Временные диаграммы (фиг. 2) содержат входной u(t) синусоидальный сигнал без помех (слева на графике) и обогащенный помехами (справа), а также импульсы:Timing diagrams (Fig. 2) contain an input u (t) sinusoidal signal without interference (left in the graph) and enriched with interference (right), as well as pulses:

- на выходе компаратора 1 - x1;- at the output of the comparator 1 - x1;

- на инверсном выходе компаратора 1 - x1-1;- at the inverted output of the comparator 1 - x1-1;

- на выходе компаратора 2 - х2;- at the output of the comparator 2 - x2;

- на выходе компаратора 3 - х3;- at the output of the comparator 3 - x3;

- на выходе RS-триггера 5 - х4;- at the output of the RS-trigger 5 - x4;

- на выходе RS-триггера 6 - R;- at the output of the RS-trigger 6 - R;

- на выходе устройства.- at the output of the device.

На графиках на фиг. 3 показаны три случая зависимости погрешности τ от напряжения UITP для синусоидальных сигналов с периодом 0,5 мс, 1 мс и 2 мс.In the graphs of FIG. Figure 3 shows three cases of the dependence of the error τ on the voltage U ITP for sinusoidal signals with a period of 0.5 ms, 1 ms, and 2 ms.

Работает устройство (см. фиг. 1) следующим образом. При поступлении на вход аналогового знакопеременного сигнала u(t), например синусоидального, как показано на фиг. 2 слева, в момент пересечения им нулевого уровня, то есть при u(t)=0 и

Figure 00000001
, срабатывает компаратор 1 (на выходе x1 устанавливается высокий логический уровень), и по переднему фронту импульса на его выходе D-триггер 4 переходит в состояние логической единицы на выходе (формируется передний фронт выходного импульса). Далее, в момент равенства входного напряжения u(t) пороговому напряжению включения UITP, срабатывает компаратор 2 (на выходе х2 устанавливается высокий логический уровень), в связи с чем RS-триггер 5 переходит в состояние логической единицы на выходе (выход х4) - таким образом фиксируется признак того, что входной сигнал превысил некоторый заданный пороговый уровень UITP, превышающий уровень помех. В момент перехода сигналом u(t) нулевого уровня, при смене положительного знака на отрицательный (
Figure 00000002
), на инверсном выходе компаратора 1 появляется высокий логический уровень, который через элемент И 7 передается на установочный вход RS-триггера 6, переводящий последний в состояние логической единицы на выходе (выход R). Появившийся в результате указанного распределения уровней высокий логический уровень R на выходе RS-триггера 6 поступает на вход асинхронного обнуления D-триггера 4, который переходит в исходное состояние, формируя таким образом отрицательный фронт выходного импульса. Далее, при u(t)<0, в момент наступления равенства u(t)=UITN срабатывает компаратор 3, обнуляющий RS-триггеры 5, 6 и формирующий таким образом задний фронт импульса обнуления.The device operates (see Fig. 1) as follows. Upon the input of an analog alternating signal u (t), for example, sinusoidal, as shown in FIG. 2 on the left, at the moment it intersects the zero level, that is, for u (t) = 0 and
Figure 00000001
, comparator 1 is triggered (at the output x1 a high logic level is set), and on the leading edge of the pulse at its output, D-trigger 4 switches to the state of the logic unit at the output (the leading edge of the output pulse is formed). Further, at the moment the input voltage u (t) is equal to the switching on voltage U ITP , comparator 2 is triggered (high logic level is set at the output x2), and therefore the RS-trigger 5 switches to the state of the logic unit at the output (output x4) - thus, a sign is detected that the input signal has exceeded some predetermined threshold level U ITP , exceeding the interference level. At the moment of transition by signal u (t) of the zero level, when changing the positive sign to the negative (
Figure 00000002
), a high logic level appears at the inverted output of comparator 1, which is transmitted through the And 7 element to the installation input of the RS-trigger 6, which transfers the latter to the state of the logic unit at the output (output R). The high logical level R that appeared as a result of the indicated distribution of levels at the output of the RS flip-flop 6 is fed to the input of the asynchronous zeroing of the D-flip-flop 4, which goes into the initial state, thereby forming a negative edge of the output pulse. Further, with u (t) <0, at the moment of equality u (t) = U ITN, the comparator 3 is triggered, zeroing the RS-triggers 5, 6 and thus forming the trailing edge of the zeroing pulse.

Описанная работа устройства происходила в предположении, что помехи на входе отсутствовали, и клиппированию подвергался чистый синусоидальный сигнал. Из показанного, включая содержание левой части временных диаграмм, соответствующей синусоидальному входному воздействию, несложно видеть, что фронты выходного импульса формировались строго в моменты перехода сигналом нулевого уровня, то есть клиппирование происходило без искажений, с сохранением длительности импульса, равной длительности положительной полуволны входного сигнала.The described operation of the device occurred under the assumption that there was no interference at the input, and a pure sinusoidal signal was subjected to clipping. From the shown, including the content of the left side of the time diagrams corresponding to the sinusoidal input action, it is easy to see that the fronts of the output pulse were formed strictly at the moments of transition by a signal of zero level, i.e., clipping occurred without distortion, while maintaining the pulse duration equal to the duration of the positive half-wave of the input signal.

Рассмотрим далее случай поступления на вход устройства сигнала v(t)=u(t)+n(t), представляющего собой сумму синусоидального полезного сигнала u(t) и помех n(t), как показано в правой части временных диаграмм по фиг. 2. При первом же пересечении нулевого уровня сигналом v(t) в области, соответствующей условию

Figure 00000001
, срабатывает компаратор 1 и D-триггер 4 переходит в состояние высокого логического уровня на выходе - происходит формирование переднего фронта выходного импульса. Следующие случайные пересечения нулевого уровня, вызванные возвратом сигнала в отрицательную область и выходом из нее, на состоянии выхода устройства не отражаются, так как ложные импульсы в окрестности переднего фронта выходного импульса уже не могут оказать влияние на состояние D-триггера 4. С ростом входного напряжения, при v(t)=UITP, срабатывает компаратор 2, в связи с чем на выходе RS-триггера 5 (выход х4) появляется высокий логический уровень, и схема переходит в режим ожидания первого пересечения нулевого уровня при
Figure 00000003
. При наступлении равенства v(t)=0, появившийся на инверсном выходе компаратора 1 первый положительный перепад напряжений (выход x1-1) переводит RS-триггер 6 в состояние высокого логического уровня на выходе (выход R). Таким образом, с первым коротким импульсом из серии ложных импульсов в окрестности отрицательного фронта импульса на выходе компаратора 1 происходит обнуление D-триггера 4 и завершение формирования импульса на выходе устройства. Однако снятие активного уровня обнуления с обнуляющего входа D-триггера 4 произойдет только после того, как случайная составляющая сигнала v(t) не сможет вернуть D-триггер 4 в состояние высокого логического уровня на выходе. Это обеспечивается заданием такого значения напряжения отключения UITN, при котором изменения мгновенных значений n(t) уже не переведут сигнал v(t) в положительную область. Для этого UITN выбирают исходя из условия:Let us further consider the case of the input of the signal v (t) = u (t) + n (t), which is the sum of the sinusoidal useful signal u (t) and the noise n (t), as shown in the right part of the time diagrams of FIG. 2. At the first crossing of the zero level by the signal v (t) in the region corresponding to the condition
Figure 00000001
, comparator 1 is triggered and D-flip-flop 4 enters a state of high logic level at the output - the leading edge of the output pulse is formed. The following random intersections of the zero level, caused by the return of the signal to the negative region and exit from it, are not reflected in the output state of the device, since false pulses in the vicinity of the leading edge of the output pulse can no longer affect the state of D-trigger 4. With increasing input voltage , when v (t) = U ITP , comparator 2 is triggered, and therefore, a high logic level appears at the output of the RS flip-flop 5 (output x4), and the circuit goes into standby mode at the first crossing of the zero level at
Figure 00000003
. When equality v (t) = 0 occurs, the first positive voltage drop that appears on the inverted output of comparator 1 (output x1-1) puts the RS-flip-flop 6 into a state of high logic level at the output (output R). Thus, with the first short pulse from a series of false pulses in the vicinity of the negative pulse front at the output of the comparator 1, the D-trigger 4 is zeroed and the pulse formation is completed at the output of the device. However, the removal of the active level of zeroing from the zeroing input of the D-trigger 4 will occur only after the random component of the signal v (t) cannot return the D-trigger 4 to the state of a high logic level at the output. This is ensured by setting such a value of the shutdown voltage U ITN at which changes in the instantaneous values of n (t) no longer transfer the signal v (t) to the positive region. For this, U ITN is selected based on the condition:

Figure 00000004
Figure 00000004

где max |n(t)| - максимально возможное мгновенное значение модуля помехи n(t).where max | n (t) | - the maximum possible instantaneous value of the interference modulus n (t).

Выбор указанным образом модуля напряжения UITN, которое обязательно должно быть отрицательным, приведет к тому, что импульс асинхронного обнуления R будет удерживать D-триггер 4 в обнуленном состоянии до тех пор, пока мгновенные значения сигнала v(t) гарантированно не окажутся в отрицательной области.The choice in this way of the voltage module U ITN , which must be negative, will cause the asynchronous zeroing pulse R to hold the D-trigger 4 in the zeroed state until the instantaneous values of the signal v (t) are guaranteed to be in the negative region .

Таким образом, как при наличии помех, накладываемых на полезный сигнал, так и при их отсутствии, передний фронт выходного импульса формируется строго в момент первого пересечения нулевого уровня входным сигналом при смене знака с отрицательного на положительный, а задний - при первом пересечении нулевого уровня при смене знака с положительного на отрицательный. Снижение искажений длительности выходного импульса при наличии помех очевидно, так как согласно принципу действия устройства пороговый уровень UITP не оказывает влияния на момент формирования переднего фронта выходного импульса и следовательно отсутствует погрешность τ, обусловленная повышением уровня срабатывания на величину, задаваемую петлей гистерезиса, призванной в известных устройствах повысить помехоустойчивость. С количественной точки зрения полученный эффект легко увидеть на примере синусоидального сигнала

Figure 00000005
с периодом Т, если принять за результат величину τ, равную разности между истинной длительностью выходного импульса Т/2 и длительностью TX, полученной при клиппировании сигнала в схеме с гистерезисом. Будем полагать, что гистерезисная характеристика смещает только передний фронт выходного импульса, то есть UITP>0, a UITN=0. В этом случае, если исходить из того, что длительность импульса х2 (см. фиг. 2), полученная на уровне UITP, равна
Figure 00000006
, то величина TX определится из выражения:Thus, both in the presence of interference imposed on the useful signal and in the absence thereof, the leading edge of the output pulse is formed strictly at the moment of the first intersection of the zero level with the input signal when the sign changes from negative to positive, and the rear one - at the first intersection of the zero level at change sign from positive to negative. The reduction in the distortion of the output pulse duration in the presence of interference is obvious, since according to the principle of the device, the threshold level U ITP does not affect the moment of formation of the leading edge of the output pulse and, therefore, there is no error τ due to an increase in the response level by the value specified by the hysteresis loop devices to increase noise immunity. From a quantitative point of view, the effect obtained is easily seen on the example of a sinusoidal signal
Figure 00000005
with a period T, if we take the result as a value of τ equal to the difference between the true duration of the output pulse T / 2 and the duration T X obtained by clipping the signal in a hysteresis circuit. We assume that the hysteresis characteristic shifts only the leading edge of the output pulse, i.e., U ITP > 0, and U ITN = 0. In this case, based on the fact that the pulse duration x2 (see Fig. 2) obtained at the U ITP level is
Figure 00000006
, then the value of T X is determined from the expression:

Figure 00000007
Figure 00000007

Будем считать, что изменения длительностей импульсов, вызванные наложением на полезный сигнал помех в виде нормальных случайных процессов с нулевым средним, имеют один знак и равны по модулю. В иллюстративных целях такое допущение вполне правомерно, поскольку на практике нередко можно пренебречь малым изменением крутизны входного сигнала на участке от 0 до UITP.We assume that the changes in the pulse durations caused by the superposition of noise on the wanted signal in the form of normal random processes with zero mean have the same sign and are equal in magnitude. For illustrative purposes, this assumption is quite valid, since in practice it is often possible to neglect a small change in the slope of the input signal in the region from 0 to U ITP .

СледовательноHence

Figure 00000008
Figure 00000008

или

Figure 00000009
.or
Figure 00000009
.

Полученная запись устанавливает связь ошибки τ с уровнем UITP, амплитудой U и периодом сигнала Т. Для наглядности связь τ с UITP показана графически (фиг. 3) для различных значений Т. Здесь видно, что с уменьшением частоты клиппируемого сигнала ошибка τ возрастает, а зависимость τ от UITP на участке от 0 до 0,5 U практически линейная.The resulting record establishes a relation between the error τ and the level U ITP , the amplitude U and the period of the signal T. For clarity, the relation τ with U ITP is shown graphically (Fig. 3) for different values of T. Here it is seen that with decreasing frequency of the clipped signal, the error τ increases, and the dependence of τ on U ITP in the region from 0 to 0.5 U is almost linear.

Относительно выбора значения напряжения включения UITP заметим следующее. Уровень UITP не должен превосходить минимальный уровень клиппируемого сигнала v(t), но в то же время должен быть выше уровня помехи n(t), что необходимо, с одной стороны, для определения факта наличия положительной полуволны полезного сигнала, а с другой стороны - для предотвращения переключения RS-триггера 5 при отсутствии клиппируемого сигнала и/или его многократных переключений во время отработки устройством вершины выходного импульса. В отсутствии полезного сигнала, при наличии на входе только помех, при условии, что инвертирующий вход компаратора 1 соединен с шиной нулевого потенциала, на выходе устройства будет присутствовать постоянный высокий логический уровень. При появлении полезного сигнала, превышающего уровень помех, процесс клиппирования будет начат с появлением первой отрицательной полуволны полезного сигнала. В случае необходимости, для исключения появления высокого логического уровня на выходе, на инвертирующий вход компаратора 1 можно подать небольшое пороговое напряжение, меньшее UITP, что защитит компаратор 1 от ложных срабатываний при небольших уровнях помех на входе. Однако при этом несколько изменятся длительности импульсов на выходе устройства.Regarding the choice of the value of the switching voltage U ITP, we note the following. The level U ITP should not exceed the minimum level klippiruemogo signal v (t), but at the same time must be above the noise n (t), it is necessary, on the one hand, to determine the existence of the positive half of the useful signal, on the other hand - to prevent switching of the RS-flip-flop 5 in the absence of a clippable signal and / or its repeated switching during the device’s processing of the peak of the output pulse. In the absence of a useful signal, if there is only interference at the input, provided that the inverting input of the comparator 1 is connected to the zero potential bus, a constant high logic level will be present at the output of the device. When a useful signal appears that exceeds the level of interference, the clipping process will begin with the appearance of the first negative half-wave of the useful signal. If necessary, to eliminate the appearance of a high logic level at the output, a small threshold voltage lower than U ITP can be applied to the inverting input of comparator 1, which will protect comparator 1 from false alarms at low input noise levels. However, this will slightly change the duration of the pulses at the output of the device.

Claims (3)

1. Устройство для клиппирования знакопеременных сигналов, содержащее два компаратора и D-триггер, выход которого является выходом устройства, а входом - объединенные прямой вход первого компаратора и инвертирующий вход второго компаратора, отличающееся тем, что в него введены третий компаратор, два RS-триггера и элемент И, выход первого компаратора соединен с тактовым входом D-триггера, D-вход которого является входом фиксированного уровня логической единицы, выход второго компаратора соединен с обнуляющими входами первого и второго RS-триггеров, установочный вход первого RS-триггера соединен с выходом третьего компаратора, прямой вход которого подключен ко входу устройства, установочный вход второго RS-триггера соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого RS-триггера, а второй вход - с инверсным выходом первого компаратора, выход второго RS-триггера соединен с обнуляющим входом D-триггера, инвертирующий вход первого компаратора является входом первого порогового напряжения, инвертирующий вход третьего компаратора является входом второго порогового напряжения, прямой вход второго компаратора является входом третьего порогового напряжения.1. A device for clipping alternating signals, containing two comparators and a D-trigger, the output of which is the output of the device, and the input is the combined direct input of the first comparator and the inverting input of the second comparator, characterized in that a third comparator, two RS-flip-flops are inserted into it and the element And, the output of the first comparator is connected to the clock input of the D-trigger, the D-input of which is an input of a fixed level of a logical unit, the output of the second comparator is connected to zeroing inputs of the first and second RS-triggers Gerov, the installation input of the first RS-trigger is connected to the output of the third comparator, the direct input of which is connected to the input of the device, the installation input of the second RS-trigger is connected to the output of the And element, the first input of which is connected to the output of the first RS-trigger, and the second input to the inverse output of the first comparator, the output of the second RS-trigger is connected to the zeroing input of the D-trigger, the inverting input of the first comparator is the input of the first threshold voltage, the inverting input of the third comparator is the input of the second burned voltage, the direct input of the second comparator is the input of the third threshold voltage. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первое пороговое напряжение выбирают равным нулю, второе пороговое напряжение выбирают положительным, третье пороговое напряжение - отрицательным, при этом их абсолютные значения меньше амплитуды клиппируемых сигналов.2. The device according to claim 1, characterized in that the first threshold voltage is chosen equal to zero, the second threshold voltage is selected positive, the third threshold voltage is negative, while their absolute values are less than the amplitude of the clipped signals. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первое и второе пороговое напряжение выбирают положительными, третье пороговое напряжение - отрицательным, при этом второе пороговое напряжение больше первого, а их абсолютные значения меньше амплитуды клиппируемых сигналов. 3. The device according to claim 1, characterized in that the first and second threshold voltage are selected positive, the third threshold voltage is negative, while the second threshold voltage is greater than the first, and their absolute values are less than the amplitude of the clipped signals.
RU2015142332/08A 2015-10-05 2015-10-05 Sign-variable signals clipping device RU2601829C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142332/08A RU2601829C2 (en) 2015-10-05 2015-10-05 Sign-variable signals clipping device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142332/08A RU2601829C2 (en) 2015-10-05 2015-10-05 Sign-variable signals clipping device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015142332A RU2015142332A (en) 2016-02-10
RU2601829C2 true RU2601829C2 (en) 2016-11-10

Family

ID=55313287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015142332/08A RU2601829C2 (en) 2015-10-05 2015-10-05 Sign-variable signals clipping device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2601829C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2007855C1 (en) * 1991-07-22 1994-02-15 Сергей Иванович Капустин Threshold unit
RU2292673C2 (en) * 2001-06-22 2007-01-27 Лего А/С Method, device and communication signal
US7539231B1 (en) * 2005-07-15 2009-05-26 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for generating controlled-linewidth laser-seed-signals for high-powered fiber-laser amplifier systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2007855C1 (en) * 1991-07-22 1994-02-15 Сергей Иванович Капустин Threshold unit
RU2292673C2 (en) * 2001-06-22 2007-01-27 Лего А/С Method, device and communication signal
US7539231B1 (en) * 2005-07-15 2009-05-26 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for generating controlled-linewidth laser-seed-signals for high-powered fiber-laser amplifier systems
US7545836B1 (en) * 2005-07-15 2009-06-09 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for temporally shaping drive current to seed-signal-laser-diodes for high-powered fiber-laser amplifier systems
US7701987B1 (en) * 2005-07-15 2010-04-20 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for generating chirp-slice controlled-linewidth laser-seed signals

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015142332A (en) 2016-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6535057B2 (en) Programmable glitch filter
RU2601829C2 (en) Sign-variable signals clipping device
KR101171561B1 (en) Schmitt triger circuit operated according to pulse width
RU2607934C2 (en) Device with feedback for clipping alternating-sign signals (versions)
CN112629570A (en) Encoder filtering algorithm based on FPGA
CN111934655A (en) Pulse clock generation circuit, integrated circuit and related method
US10382024B2 (en) Systems and methods having omnipolar comparators for magnetic switches
US20110298515A1 (en) System reset circuit and method
KR100392337B1 (en) A circuits for generating minimum on/of pulse width
RU2208258C1 (en) Differential relay
RU2208257C1 (en) Differential relay
US4079326A (en) Alternating voltage level detecting apparatus
JPS59128822A (en) Semiconductor circuit
KR950006887Y1 (en) Pulse edge checking circuit
KR950020838A (en) Earth leakage breaker
RU2460134C1 (en) Analogue-digital zero current sensor
RU2248655C1 (en) Differential relay
JPS6359017A (en) Pulse generating circuit
JPH0535816A (en) Simultion method
JPH04237209A (en) Monostable multivibrator circuit
JPH08242153A (en) Latch circuit
JPH0548432U (en) Wave shaping circuit
SU721907A1 (en) Pulse shaper
RU2237941C1 (en) Differential relay
JPH0256853B2 (en)