Стробоскопический измеритель временных интервалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик рц 1 0030 4 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 2б.10.81 (21) 3350285/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 070383. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 070383

И11М,К .

С, 04 F 10/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 325. 3 (088. 8) С.М.Маевский, E.Ê.Áàòóðåâè÷, И.В.Богачев и :А.C"Ìèëêîâñêèé ---..(72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СТРОБОСКОПИЧЕСКИИ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ

20

30

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике и «, может быть использовано при измерении периодической последовательности нано- и пикосекундных интервалов времени °

Известен измеритель временных интервалов, содержащий формирователи строб-импульсов, стробоскопические смесители, генераторы, блоки сравнения, формирователи импульсов запуска, использующие стробоскопическое преобразование частоты исследуемого сигнала и измерение путем времяимпульсного преобразования временного интервала между моментами достижения транспортированным сигналом заданных уровней отсчета 51).

Данный стробоскопический измеритель временных интервалов имеет недостаточно высокую точность и быстродействие, характерные для времяимпульсного преобразования и стробосФэпического преобразования частоты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель временных интервалов, содержащий детектор сигнала биений, два кварцевых генератора, два стробоскопических смесителя, формирователь строб-импульсов, два усилителя, блок управления, два блока измерения амплитуд, два коммутатора, два блока сравнения, два триггера, блок задержек, формирователь импульсов запуска и блок отсчета (2 ).

Недостатками известного измерителя временных интервалов являются низкое быстродействие, разрешают эя способность и точность измерений, так как для измерения с разрешающей способностью, равной Ьс временного интервала t„ = nest, необходимо время измерения, превышающее пТ где Т вЂ” период строб-импульсов, Ь с — разность периодов частот кварцевых генераторов, n — количество точек считывания в измеряемом интервале. Быстродействие измерений временного интервала определяется количеством точек считывания в измеряемом временном интервале и обратно пропорционально требуемой раэ решающей способности. С увеличением разрешающей способности пропорционально увеличивается время измерений. Низкая точность измерений обусловлена применением времяимпульсного преобразования и отсутствием

1003011 статистической обработки результатов измерения.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что н стробоскопический измеритель временных интервалов, содержащий два стробоскопических смесителя, первые входы кбторых подключены к соответствующим входным шинам измерителя, первый и второй блоки измерения (iQ амплитуд, выходы которых соединены с первыми входами соответственно пер-, вого и второго блоков сраннения,кнарцевый генератор, выход которого соединен с входом формирователя импульсов запуска, формирователь стробимпульсов, выход которого подключен к второму нходу первого стробоскопического смесителя, введены второй формирователь строб-импульсон, генератор высокой частоты, фазометр, два блока управляемой задержки и два дополнительных стробоскопических смесителя, первые входы которых подключены к выходу генератора нысокой частоты, а выходы — к входам фазометра, первые входы первого и второго блоков управляемой задержки соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго стробоскопических смесителей соответственно, выход кварцевого генератора подключен к вторым входам блоксн управляемой задержки и управляющим нхо- З дам блокон измерения амплитуд, входы которых соединены с соответствующими входными шинами измерителя, выход первого блока управляемой задержки через первый формирователь строб-им- 4О пульсов подключен к нторому входу первого дополнительного стробоскопического смесителя, выход второго блока управляемой задержки через второй формирователь строб-импульсов соединен с вторым входом второго стробоскопического смесителя и вторым входом второго дополнительного стробоскопического смесителя.

На фиг. 1 приведена схема стробо5О скопического измерителя временных интервалов;"на фиг. 2 — временные диаграммы.

Измеритель содержит стробоскопические смесители 1 и 2, блоки 3 и 4 измерения амплитуд, формирователи

5 и 6 строб-импульсов, дополнительные стробоскопические смесители 7 и 8, блоки 9 и 10 сравнения, кварцевый генератор 11, блоки 12 и 13 уп- бО равляемой задержки, формиронатель 14 импульсов запуска,генератор 15 высокой частоты и фаэометр 16.

Устройство работает следующим образом.

i 65

На входы блоков 3 и 4 измерения амплитуд и на первые входы стробоскопических смесителей 1 и 2 поступают исследуемые сигналы (фиг. 2а), формируемые схемой (на фиг. 1 не показана ), которая запускается формирователем 14 импульсов запуска, синхронизируемым сигналом кварцевого генератора 11 (фиг. 2б). На первые входы дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8 поступает сигнал генератора 15 высокой частоты (фиг 2ж ). На вторые входы всех стробоскопических смесителей подаются короткие строб-импульсы (фиг.2д,е), формируемые иэ выходного сигнала кварцевого генератора 11, задержанного блоками 12 и 13 управляемой задержки (фиг. 2н, r). Таким образом, выходными импульсами каждого формирователя строб-импульсов осуществляется одновременНое стробирование сигнала генератора 15 высокой частоты и мгновенных значений исследуемого сигнала, определяемых временами задержек блоков 12 и 13 управляемых задержек. Фазовый сдвиг выходных оигналон блоков 12 и 13 управляемой задержки, из которых формируются стробимпульсы, равен

"=я (,",-".) (1) где Я вЂ” частота кварцевого генератора 11, Ч, — время задержки блока 12 уп1 равляемой задержки)

Т вЂ” время задержки блока 13 уп2 равляемой задержки.

Фазовый сдвиг г„ сигналов на выходе дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8, измеренный фаэометром 16 (фиг. 2з, и ), равен

Y„= гп Р, (2 ) где m= — — коэффициент умножения фаf4i зового сдвига;

ы — частота генератора высокой частоты w ) Я, Частота w на выходах дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8 равна (. э: ш — гп Я (3)

П и теоретически имеет максимальное значение до Я /2. В моменты времени, определяемые воздействием фронта и среза сигнала кварцевого генератора 11 на управляющие входы блоков 3 и 4 измерения амплитуд, в них осуществляется измерение и запоминание амплитудного и нулевого уровней исследуемого входного сигнала. После измерения и запоминания уровней в блоках 3 и 4 измерения амплитуд осуществляется определение амплитуды исследуемого. сигнала (разности измеренных уровней)и фиксация соответствующих уровней начала

1003011 и конца отсчета интервала. Их уровни выставляются при помощи переключателя. В блоках 9 и 10 сравнения происходит определение знака и уровня разности сигналов, задаваемых в блоках 3 и 4 измерения амплитуд и значения сигналсз, поступающих с выходов стробоскопических смесителей. Выходные сигналы блоков 9 и 10 сравнения поступают на управляющие входы блоков 12 и 13 управляемой задержки и 10 изменяют время задержки проходящего через них сигнала кварцевого генератора 11, из которого формируются строб-импульсы до равенства значений входных напряжений блоков 15

9 и 10 сравнения. Таким образом осуществляется временная "привязка" строб-импульсов к заданным уровням отсчета исследуемых сигналов, при этом измеренный временной интервал между заданными уровнями отсчета становится равным временному интервалу между строб-импульсами и равным разности времен задержек блоков 12 и 13 управляемой задержки 25

Т иэм — "1 "2

Фазовый сдвиг, измеренный фазометром 16, связан с измеряемым временным интервалом соотношениями (1 ) и (2 ). При стробировании сигнала генератора 15 высокой частоты стробимпульсами, временное положение которых привязано к отсчетным точкам измеряемого временного интервала, на выходах дополнительных стробоскопи- 35 ческих смесителей 7 и 8 формируются низкочастотные напряжения, разность фаз между которыми определяется как измеряемым временным интервалом, так и отношением частот кварцевого гене- 40 ратора 11 и генератора 15 высокой частоты. Таким образом, при стробировании сигнала генератора 15 высокой частоты осуществляется умножение разности Фаз в т раэ,.что эквивалентно 45 повышению разрешающей способности также в ъ раэ. Время измерения временного интервала предлагаемым измерителем составляет 5-10 периодов строб-импульсов для осуществления временной "привязки" строб-импульсов к заданным уровням отсчета исследуемого сигнала плюс один период выходной частоты дополнительных стробоскопических смесителей для измерения фазового сдвига, пропорционального измеряемому временному интервалу.

Период выходного сигнала дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8 согласно уравнению (3 ) можеа быть выбран соизмеримым с пе- 60 риодом строб-импульсов.

Учитывая то, что предлагаемый измеритель имеет значительно меньшее время измерения по сравнению с известным и более высокую разрешаю- 65 щую способность, при заданном вреMQHH измерения в нем может быть выделено значительное время на статистическую обработку результатов измерения, в результате чего достигается значительно более высокая точность измерения.

Предлагаемый измеритель может найти широкое применение на заводахизготовителях микросхем, на приборостроительных предприятиях при осуществлении входного контроля комплектующих интегральных микросхем.

Формула изобретения

Стробоскопический измеритель вре-. менных интервалов, содержащий два стробоскопических смесителя, первые входы которых подключены к соответствующим входным шинам измерителя, первый и второй блоки измерения амплитуд, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков сравнения, кварцевый генератор, выход которого соединен с входом Формирователя импульсов запуска, формирователь стробимпульсов, выход которого подключен к второму входу первого стробоскопического смесителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, в него введены второй формирователь строб-импульсов, генератор высокой частоты, фазометр, два блока Управляемой задержки и два дополнительных стробоскопических смесителя, первые входы которых под". ключены к выходу генератора высокой частоты, а выходы - к входам фаэометра, первые входы первого и второго блоков управляемой задержки соединены с выходами соответственно пер- . вого и второго блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго стробоскопических смесителей соответственно, выход кварцевого генератора подключен к вторым входам блоков управляемой задержки и управляющим входам блоков измерения амплитуд, вход которых соединены с соответствующимй входными шинами измерителя, выход первого блока управляемой задержки через первый формирователь стробимпульсов подключен к второму входу первого дополнительного стробоскопического смесителя, выход второго блока управляемой задержки через второй формирователь строб-импульсов соединен с вторым входом второго стробоскопического смесителя и вторым входом второго дополнительного стробоскопического смесителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

600454, кл. С, 04 F 10/04, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 699439, кл. Q 04 F 10/02 1979.

1ooaozx

1003011

Составитель Л.Плетнева

Редактор Т.Кугрышева Техред О.Неце Корректор М. Коста

Заказ 1547/29 Тираж 409 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и откритий

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

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4