RU2019834C1 - Method of measuring voltage of single pulses - Google Patents

Method of measuring voltage of single pulses Download PDF

Info

Publication number
RU2019834C1
RU2019834C1 SU4930830A RU2019834C1 RU 2019834 C1 RU2019834 C1 RU 2019834C1 SU 4930830 A SU4930830 A SU 4930830A RU 2019834 C1 RU2019834 C1 RU 2019834C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
capacitors
transformer
capacitor
peak detectors
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
С.В. Сорвирог
Original Assignee
Сорвирог Сергей Викторович
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 Сорвирог Сергей Викторович filed Critical Сорвирог Сергей Викторович
Priority to SU4930830 priority Critical patent/RU2019834C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2019834C1 publication Critical patent/RU2019834C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method is based upon sequent charging of capacitors of peak detectors. Capacitor of peak detector is discharged through capacitors of the next peak detectors after voltage achieves maximal value through winding of the transformer. Time constant of the transformer excesses over duration of leading edge of the pulse of charge of discharged capacitor. EFFECT: improved precision of measurement; improved reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении пиковых значений напряжения одиночных импульсов длительностью 10...100 нс. The invention relates to measuring technique and can be used to measure peak voltage values of single pulses with a duration of 10 ... 100 ns.

Для измерения напряжения одиночных коротких импульсов используются пиковые детекторы, основанные на заряде конденсаторов через низкое сопротивление и их разряде через большое сопротивление [1]. С помощью одного каскада пикового детектора длительность импульса можно увеличить в 103 раза. Но как часто это бывает, такое увеличение длительности импульса недостаточно. Поэтому для запоминания и хранения информации о напряжении одиночного импульса используются способы цифрового преобразования напряжения в код и способ каскадного запоминания значения амплитуды импульса пиковыми детекторами. Цифровое преобразование напряжения одиночного импульса в код позволяет хранить информацию до тех пор, пока не подается команда "Сброс".To measure the voltage of single short pulses, peak detectors based on the charge of capacitors through low resistance and their discharge through high resistance are used [1]. Using one cascade of peak detector, the pulse duration can be increased by 10 3 times. But as often happens, such an increase in pulse duration is not enough. Therefore, to memorize and store information about the voltage of a single pulse, methods of digitally converting the voltage into a code and a method for cascading the value of the amplitude of the pulse by peak detectors are used. Digital conversion of a single pulse voltage into a code allows you to store information until a "Reset" command is issued.

Но наряду с этим достоинством этот способ обладает недостатками, к которым относятся обеспечение линейности разрядки конденсатора пикового детектора; цикличность преобразования напряжения в код. But along with this advantage, this method has disadvantages, which include ensuring the linearity of the discharge of the peak detector capacitor; cyclicity of voltage to code conversion.

Поэтому устройства с цифровым преобразованием амплитуды импульса сложны в реализации и характеризуются тем, что некоторое время вход преобразования закрыт, так как происходит процесс преобразования амплитуды импульса в код. Therefore, devices with digital conversion of the pulse amplitude are difficult to implement and are characterized by the fact that for some time the conversion input is closed, since the process of converting the pulse amplitude to the code occurs.

От указанных недостатков свободен способ каскадного заряда конденсаторов пиковых детекторов [2]. С их помощью можно непрерывно контролировать амплитуду одиночных импульсов, время появления которых носит случайный характер. Наряду с этим устройства, реализующие данный способ измерения амплитуды одиночных импульсов, обладают простым схемным решением. Однако, обладают большой динамической погрешностью изменения амплитуды импульса, вызванной зависимостью амплитуды выходного напряжения пикового детектора от длительности измеряемого импульса. В [2] для исключения этой погрешности и увеличения времени хранения информации используется способ покаскадного увеличения постоянной времени разрядки накопительного конденсатора. The method of cascade charging of capacitors of peak detectors is free from these drawbacks [2]. With their help, it is possible to continuously control the amplitude of single pulses, the appearance time of which is random. Along with this, devices that implement this method of measuring the amplitude of single pulses have a simple circuit solution. However, they have a large dynamic error in the change in the amplitude of the pulse, caused by the dependence of the amplitude of the output voltage of the peak detector on the duration of the measured pulse. In [2], to eliminate this error and increase the information storage time, a method of cascading increase in the discharge time constant of the storage capacitor is used.

Увеличение номинала емкости пикового детектора также приводит к увеличению динамической погрешности, так как значение напряжения на выходе пикового детектора зависит от фронта измеряемого импульса. An increase in the nominal value of the peak detector capacitance also leads to an increase in the dynamic error, since the voltage value at the output of the peak detector depends on the front of the measured pulse.

По большинству совпадающих операций в качестве прототипа выбран способ, основанный на преобразовании импульсного напряжения в квазипостоянное с помощью последовательной зарядки конденсаторов пиковых детекторов. Такой способ измерения амплитуды одиночного импульса позволяет измерить амплитуду с помощью простых устройств на постоянном токе. Но при изменении одиночных импульсов длительностью 10. . . 100 нс они обладают большой динамической погрешностью. Это вызвано тем, что напряжение на конденсаторе пикового детектора зависит от длительности фронта измеряемого импульса [3]. For most of the coinciding operations, a method based on converting the pulse voltage to quasi-constant by sequential charging of the capacitors of the peak detectors is selected as a prototype. This method of measuring the amplitude of a single pulse allows you to measure the amplitude using simple DC devices. But when changing single pulses of duration 10.. . 100 ns they have a large dynamic error. This is because the voltage across the capacitor of the peak detector depends on the duration of the front of the measured pulse [3].

Цель изобретения - повышение точности измерения коротких импульсов. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring short pulses.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, основанном в последовательном заряде конденсаторов пиковых детекторов, конденсаторы пиковых детекторов разряжают на конденсаторы следующих пиковых детекторов после того, как напряжение на них достигает максимальной величины, через обмотки трансформатора. При этом постоянная времени трансформатора больше длительности фронта импульса зарядки разряжаемого конденсатора. This goal is achieved by the fact that in the method based on the sequential charge of the capacitors of the peak detectors, the capacitors of the peak detectors are discharged to the capacitors of the following peak detectors after the voltage across them reaches a maximum value through the transformer windings. In this case, the transformer time constant is longer than the duration of the front of the charge pulse of the discharged capacitor.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что конденсаторы следующих пиковых детекторов заряжаются путем разрядки конденсаторов предыдущих пиковых детекторов через обмотку трансформатора, разряд конденсаторов предыдущих пиковых детекторов осуществляется после того, как напряжение на них достигает максимальной величины, постоянная времени трансформатора должна превышать длительность фронта импульса зарядки разряжаемого конденсатора. A comparative analysis of the proposed method with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that the capacitors of the following peak detectors are charged by discharging the capacitors of the previous peak detectors through the transformer winding, the capacitors of the previous peak detectors are discharged after the voltage across them reaches a maximum value, constant time of the transformer should exceed the duration of the front of the charge pulse of the discharge capacitor.

На чертеже показано устройство, реализующее предлагаемый способ. The drawing shows a device that implements the proposed method.

Устройство содержит 1i-n - удлинителей фронта импульса, 2 - пиковый детектор, 3 - n - блок определения максимума; 4 - ключ, 5i - трансформатор, 6 - регистратор. Блоки соединены между собой следующим образом. На вход 11 первого удлинителя фронта импульса поступает измеряемый импульс Uх. Вход удлинителя 1i фронта импульса соединен с входами пикового детектора 2 и блока 3 определения максимума. Выход пикового детектора 2 соединен через ключ 4 с выходом удлинителя 1i фронта импульса, к которому подключена первичная обмотка трансформатора 5i. Ключ 4 управляется с помощью блока 3. Вторичная обмотка трансформатора 5i подключена к входу следующего удлинителя 1i+1 фронта импульса.The device contains 1i-n - pulse front extenders, 2 - peak detector, 3 - n - maximum detection unit; 4 - key, 5i - transformer, 6 - recorder. The blocks are interconnected as follows. The input 1 1 of the first extension of the front of the pulse receives the measured pulse U x . The input of the pulse front extension 1 i is connected to the inputs of the peak detector 2 and the maximum detection unit 3. The output of the peak detector 2 is connected via a key 4 to the output of the pulse front extension 1 i to which the primary winding of the transformer 5i is connected. The key 4 is controlled using block 3. The secondary winding of the transformer 5i is connected to the input of the next extension 1 1 + 1 of the pulse front.

Вторичная обмотка последнего трансформатора 5n соединена с входом пикового детектора 2n. Выход этого пикового детектора 2n соединен с входом регистратора 6.The secondary winding of the last transformer 5n is connected to the input of the peak detector 2 n . The output of this peak detector 2 n is connected to the input of the recorder 6.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

При приходе импульса Uх на вход первого удлинителя 11 фронта импульса конденсатор пикового детектора 2 заряжается до величины, пропорциональной амплитуде Uх. После того как Uх проходит свое максимальное значение, срабатывает блок 3 определения максимума и разряжает через ключ 4 конденсатор пикового детектора 2 на первичную обмотку трансформатора 51. Постоянная времени трансформатора 51 превышает длительность фронта измеряемого импульса Uх. Поэтому фронт импульса на входе второго удлинителя 12 фронта импульса также превышает фронт измеряемого импульса. В cвязи с этим конденсатор пикового детектора 2 второго удлинителя 12 фронта импульса выбирается больше, чем конденсатор пикового детектора 2 в первом удлинителе 11 фронта импульса во столько раз, во сколько длительность фронта импульса удлинителя 11 превышает фронт измеряемого импульса Uх.When a pulse U x arrives at the input of the first extender 1 1 of the pulse front, the capacitor of peak detector 2 is charged to a value proportional to the amplitude U x . After U x passes its maximum value, the maximum determination unit 3 is activated and discharges the peak detector capacitor 2 through the key 4 to the primary winding of the transformer 5 1 . The time constant of the transformer 5 1 exceeds the duration of the front of the measured pulse U x . Therefore, the front of the pulse at the input of the second extension 1 2 of the front of the pulse also exceeds the front of the measured pulse. In this regard, the capacitor of the peak detector 2 of the second pulse front extender 1 2 is selected more than the capacitor of the peak detector 2 in the first pulse front extender 1 1 as many times as the pulse front length of the extension 1 1 exceeds the measured pulse front U x .

Так происходит удлинение фронта импульса в каждом удлинителе 1i. Количество каскадов удлинения фронта импульса зависит от постоянной времени регистратора 6 и от необходимой точности измерения амплитуды измеряемого импульса Uх. То есть насколько можно допустить разрядку конденсатора последнего пикового детектора 2n, чтобы зарегистрировать его выходной сигнал с заданной точностью. С помощью заявляемого способа и предложенного устройства была измерена амплитуда импульсов, длительность которых составляла 10 ˙10-9 с.So there is an extension of the pulse front in each extender 1 i . The number of cascades of extension of the pulse front depends on the time constant of the recorder 6 and on the necessary accuracy of measuring the amplitude of the measured pulse U x . That is, how much can the discharge of the capacitor of the last peak detector 2 n be allowed to register its output signal with a given accuracy. Using the proposed method and the proposed device, the amplitude of the pulses was measured, the duration of which was 10 ˙ 10 -9 s.

Длительность измеряемого импульса в заявляемом способе ограничена быстродействием элементов, используемых в пиковом детекторе 2 первого удлинителя 11 фронта импульса. Погрешность, вызванная разрядом конденсатора первого пикового детектора 2 из-за задержки на срабатывание ключа 4, может быть компенсирована коэффициентом трансформации трансформатора 51. Поэтому теоретически с помощью заявляемого способа можно измерить длительность сколь угодно малой длительности, так как он основан на увеличении фронта импульса, подаваемого на следующий пиковый детектор.The duration of the measured pulse in the present method is limited by the speed of the elements used in the peak detector 2 of the first extension 1 1 of the pulse front. The error caused by the discharge of the capacitor of the first peak detector 2 due to the delay in the operation of the key 4 can be compensated by the transformation coefficient of the transformer 5 1 . Therefore, theoretically, using the proposed method, it is possible to measure the duration of an arbitrarily short duration, since it is based on increasing the front of the pulse supplied to the next peak detector.

В следующих пиковых детекторах можно использовать конденсаторы, емкость которых больше предыдущих во столько раз, во сколько раз увеличивается фронт импульса на выходе трансформатора. In the following peak detectors, capacitors can be used whose capacitance is many times greater than the previous ones, how many times the pulse front at the transformer output increases.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ОДИНОЧНЫХ ИМПУЛЬСОВ, заключающийся в том, что последовательно заряжают исследуемым сигналом конденсаторы пиковых детекторов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения коротких импульсов, разряжают конденсаторы пиковых детекторов на конденсаторы следующих пиковых детекторов через трансформаторы после того, как величина накопленного сигнала достигнет максимума, при этом постоянная времени каждого из трансформаторов превышает длительность фронта входного импульса соответствующего пикового детектора. METHOD FOR SINGLE VOLTAGE VOLTAGE MEASUREMENT, which consists in charging the capacitors of the peak detectors with the signal under investigation, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring short pulses, the capacitors of the peak detectors are discharged to the capacitors of the following peak detectors through the transformers after the accumulated signal reaches a maximum, while the time constant of each of the transformers exceeds the duration of the front of the input pulse of the corresponding peaks oh detector.
SU4930830 1991-04-25 1991-04-25 Method of measuring voltage of single pulses RU2019834C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4930830 RU2019834C1 (en) 1991-04-25 1991-04-25 Method of measuring voltage of single pulses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4930830 RU2019834C1 (en) 1991-04-25 1991-04-25 Method of measuring voltage of single pulses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2019834C1 true RU2019834C1 (en) 1994-09-15

Family

ID=21571581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4930830 RU2019834C1 (en) 1991-04-25 1991-04-25 Method of measuring voltage of single pulses

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2019834C1 (en)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения. М.: Радио и связь, 1985, с.137-141. *
2. Бойков И.А., Звездин П.С. и Резник Л.Б. Измерение давления при быстропротекающих процессах. М.: Энергия, 1970, с.28-31. *
3. Авторское свидетельство СССР N 1285388, кл. G 01R 19/04, 1985. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4039940A (en) Capacitance sensor
US6191723B1 (en) Fast capacitance measurement
US5225682A (en) Method and apparatus for providing pulse pile-up correction in charge quantizing radiation detection systems
US4243974A (en) Wide dynamic range analog to digital converter
US5136251A (en) Capacitance measurement
RU2019834C1 (en) Method of measuring voltage of single pulses
US4162453A (en) Duration range determination of incursions by a variable signal
US4536744A (en) Analog to digital converter for precision measurements of A.C. signals
US4617550A (en) Analog-to-digital converters with virtual integration
SU1290526A1 (en) Integrating two-step analog-to-digital converter
SU1525622A1 (en) Apparatus for determining the rise and decay time of pulse signals
SU1322435A1 (en) Pulse stretcher
SU966660A1 (en) Device for measuring short pulse duration
SU1485195A2 (en) Digital meter of pulse burst duration
SU601703A1 (en) Gaussian function integrator
SU789855A1 (en) Apparatus for time coupling to extremum values of harmonic signal
SU1638649A1 (en) Single-pulse amplitude converter
SU881631A1 (en) Device for measuring value of charge
SU943595A1 (en) Analog frequency meter
SU789787A1 (en) Apparatus for measuring value of random-signal voltage
SU757994A1 (en) Device for measuring parameters of single shock pulses
RU1840951C (en) Radar signal storage
SU692081A1 (en) Device for clamping time-dependent position of electric pulses
SU906002A1 (en) Logarithmic analogue-digital converter
SU1501267A1 (en) Device for measuring hysteresis of a-d converter