Измеритель временных интервалов

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ , содержащий генератор эталонной частоты, два триггера, четыре элемента И, счетчик, выходы разрядов которого соединены с первыми входами группы из и элементов И, причем выход генератора эталоняой частоты соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггераj элемент задержки, о т л ичаю1дийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерителя, в него введены два регистра, семь триггеров, десять элементов И, девять элементов ИЛИ, три ключа, три интервала, два элемента задержки, интегратор и распределитель , причем выход генератора эталонной частоты соединен с входом второго .триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента И и третьего триггера, первые входы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И и первого инвертора объединены и соединены с входной ШИНОЙ устройства, входы первого , второго и третьего ключей соединены соответственно с первой, второй и третьей шинами выбора программы измерений, выход первого ключа подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и второму входу третьего элемента И, выход которого через последовательно соединенные второй инвертор и первый элемент эадержки подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а выход - с входом четвертого триггера, первый ВЬЕХОД которого соединен с входом пятого триггера, второй выход четвертого триггера подключен -к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу пятого триггера и второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента И, а выхол - к входу первого триггера и второму входувторого элемента И (Л непосредственно и через третий инfc вертор к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с ,,первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выI ходу второго элемента И, а выход соединен со счетным входом счетчика, выход третьего триггера подключен к первым входам двух регистров и к :о входу распределителя, один из выходов которогх соединен с первыми вхо4;: дами шестого и седьмого триггеров, а остальные п выходов подключены к вторым входам соответствукадих элементов И из группы элементов И, выходы которых через шестой элемент ИЛИ подключены к первьм входам седьмого и восьмого элементов И, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго регистров , выходы которых являются выходными шинами устройства, выход второго ключа соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И и седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа и с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого элемен

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) 6 04 Р 10 04 (1".

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ i;:

K ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«м-- -

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3420857/18-21 (22) 06.04,82 (46) 07.08.83. Бюл. Р 29 (72) Е.N. Белов, Я.Г. Остромухов и Е.A. Шпейфштейн (53) 681.325.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 509862, кл. G 04 F 10/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 573797, кл. 6 04 Г 10/04, 1976. (54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИИTEPBAJ10B, содержащий генератор эталонной частоты, два триггера, четыре элемента И, счетчик, выходы разрядов которого соединены с первыми входами группы из и элементов И, причем выход генератора эталонной частоты соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, элемент задержки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерителя, в него введены два регистра, семь триггеров, десять элементов И, девять элементов ИЛИ, три ключа, три интервала, два элемента задержки, интегратор и распределитель, причем выход генератора эталонной частоты соединен с входом второго триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента И и третьего триггера, первые входы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И и первого инвертора объединены и соединены с входной шиной устройства, входы первого, второго и третьего ключей соединены соответственно с первой, второй и третьей шинами выбора программы измерений, выход первого ключа подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и второму входу третьего элемента И, выход которого через последовательно соединенные

„„SU„„12 А второй инвертор и первый элемент за- держки подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а выход — с входом четвертого триггера, первый выход которого соединен с входом пятого триггера, второй выход четвертого триггера подключен .к первому входу третьего элемента ИЛИ. второй вход которого подключен к первому выходу пятого триггера и второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента

И,а выход — к входу первого триггера 9 и второму входу второго элемента И непосредственно и через третий инвертор к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выхбду второго элемента И, а выход. соединен со счетным входом счетчика, выход третьего триггера подключен к

:первым входам двух регистров и к входу распределителя, один из выходов которого соединен с первыми входами шестого и седьмого триггеров, а остальные и выходов подключены к вторым входам соответствующих элементов И из группы элементов И, выходы которых через шестой элемент

ИЛИ подключены к первым входам седьмого н восьмого элементов И, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго регистров, выходы которых являются вы- . ходными шинами устройства, выход второго ключа соединен с первыми входами девятого и десятого элементов

И и седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа и с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого злемен1034012 тов И, вторые входы десятого и двенадцатого элементов И объединены и соединены с первым выходом восьмого триггера и с первым входом тринадцатого элемента И, выход которого подключен к второму входу восьмого элемента И и к первому входу восьмого элемента ИЛИ, выход которого через второй элемент задержки подключен к входу устанонки нуля счетчика, второй выход восьмого триггера соединен с вторыми входами девятого и одиннадцатого элементов И и с первым входом четырнадцатого элемента И, выход которого подключен к вторым входам седьмого элемента

И и восьмого элемента ИЛИ и к первому входу восьмого триггера, второй вход которого соединен с шиной синхроимпульса, вторые входы тринадцатого и четырнадцатого элементов И объединены и подключены к выходу седьмого триггера, к второму входу шестого триггера и к третьему входу третьего элемента ИЛИ, выход котоИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных и антоматических измерительных системах.

Известен измеритель временных интервалов, который содержит счетчик, выход которого связан с входами триггеров, генератор опорной частоты, подключенный к одному иэ нходов схемы И, и два формирователя, входы которых объединены с входным зажимом устройства, а выход одного иэ них связан с нторым входом первого иэ триггеров, второй счетчик, схема перезаписи и трехвходовая схема И, причем вход счетчика подключен к выходу схемы И, выход связан с вторым нходом второго триггера, выход которого связан с вторым входом схемы

И, вход каждого разряда — к выходам схемы перезаписи, один вход ко- 20 торой подключен к выходам разрядов накопительного счетчика, начиная со второго разряда, другой — к выходу второго формирователя и к входу третьей схемы И, второй вход кото- 25 рой подключен к выходу первого триггера, а третий вход — к выходу генератора опорной частоты (11, Однако укаэанный измеритель может измерять временные интервалы только между двумя импульсами и съем информации о временном интервале возможен только в паузах. рого со: ливен " первым входе i девятого триггера, к второму входу которого через третий элемент задержки подключен выход первого инвертора, выход девятого триггера соединен с третьим входом шестого триггера, выход которого через интегратор подключен к второму входу седьмого триггера, выход седьмого элемента

ИЛИ подключен к второму входу четвертого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом пятого элемента И, третий вход которого подключен к второму ныходу пятого триггера, третий вход шестого элемента И подключен к выходу девятого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам десятого и двенадцатого элементов И соответственно, выходы девятого и одиннадцатого элементов И соединены соответственно с вторыми и третьим входами первого элемента ИЛИ.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель временных интервалов, содержаяий генератор эталонной частоты, соединенный с первыми входами двух элементов совпадения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами управляющего триггера, а выходы элементов совпадения подклюйены к счетным входам двух счетчиков импульсов, вы.ходы разрядов которых подключены соответственно к первым входам элементов совпадения, вторые входы которых соединены с шинами импульсов опроса счетчиков, источник последовательностей импульсов, третий и четвертый элементы совпадения и триггер, счетный нход которого подключен к выходу источника последовательности импульсов, а выходы соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов совпадения, вторые входы которых соединены через элемент задержки с выходом генератора эталонной частоты, а выходы подключены соответственно к входам управляющего триггера 2J

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности за счет того, что в последовательности поступающих импульсов измеритель может Мерить интервалы только между смеж1 чыми импульсами и съем информации

1034012 и седьмого триггеров, а остальные и выходов подключены к вторым входам

f0 соответствующих .элементов И йз.груп40, выходу седьмого триггера, .к второму входу шестого триггера.и к третьему входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом девятого триггера, к второму входу которого через третий элемент задержки подключен- выход первого инвертора выход девятого триггера соединен с третьим входом шестого триггера, выход которого через asтегратор подключен к второму входу

Ы» седьмого триггера, выход седьмого элемента ИЛИ подключен к второму входу четвертого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с вто рык входом пятого элемента И, тре60 об измеренных временных интервалах возможен только в паузах и снижение точности измерений при разбросе длительностей импульсов последовательности, Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет возможности измерения в поступающей последовательности импульсов временных интервалов между первым и вто" рым, первым и четвертым и т.д. импульсами и съема информации о6 измеренных интервалах практически в любое время. указанная цель достигаешься тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий генератор эталонной частоты, два триггера, четыре элемента И, счетчик, выходы разрядов которого соединены с первыми входами группы из 0 элементов И, выход генератора эталонной частоты соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого триггера„ элемент задержки, введены два регистра, семь триггеров, десять элементов И, девять элементов ИЛИ, три ключа, три инвертора, два элемента задержки, интегратор и распределитель, причем .выход генератора эталонной частоты соединен с входом второго триггера, выход которого подключен к первому

° входу второго элемента И и третьего триггера, первые входы третьего, четвертого, пятого и шестого элементов И и первого .инвертора объединены и соединены с входной шиной устройства, вхор ы первого, второго и третьего ключей соединены соответственно с первой, второй и третьей шинами выбора программы измерений, . .выход первого ключа подключен к первому входу первого. элемента ИЛИ и второму входу третьего элемента И, выход которого через последовательно соединенные. второй иивертор и первый элемент задержки"подключен к первому входу второго элемента .ИЛИ второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а выход - с входом четвертого триггера, первый выход которого соединен со входом пятого триггера, второй выход четвертого триггера подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу пятого триггера и второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента И, а выход - к входу первого триггера и второму входу второго элемента И непосредственно и через третий инвертор к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом 6 пятого элемента ИЛИ, второй вход которого п6дключен к выходу второго элемента И, а выход соединен со счетным входом счетчика, выход третьего триггера подключен к первым вхо5 дам двух регистров и к входу распределителя, один из выходов которого соединен с первыми входами шестого пы элементов И, выходы которых че-рез шестой элемент -ИЛИ подключены к первым входам седьмого и восьмого. элементов И, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго регистров, выходы которых .являются выходим и шинами устройства, выход второго ключа соединен с первыми входами -девятого и десятого элементов И и седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа и с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, вторые входы десятого и двенадцатого элементов И объединены и соединены с.первым выходом восьмого триггера и с первым входом тринадцатого элемента И, выход которого подключен к второму входу восьмого элемента И и к первому входу восьмого элемента

ИЛИ, выход которого через второй элемент задержки подключен к входу установки.нуля счетчика, второй выход восьмого триггера соединен с вторымй входами девятого и одиннадцатого эпементбв И и с первым входрм четырнадцатого элемента И, выход которого подключен к вторым входам седьмого элемента И и восьмого элемента ИЛИ и к первому входу восьмого триггера> второй вход которого соединен с шиной синхроимпульса, вторые входы тринадцатого и четырнадцатого элементов И объединены и подключены к тий вход которого подключен к второму выходу пятого триггера, третий вход шестого элемента И подключен к выходу девятого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам деся1034012 того и двенадцатого элементов И соответственно, выходы девятого и одиннадцатого элементов И соединены

I соответственно с вторым и третьим входами первого элемента ИЛИ.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 эталонной частоты, триггер 2, элемент И 3, элемент ИЛИ 4, триггер 5, элемент И 6, триггер 7, распределитель 8, элемент

И 9, инвертор 10, элемент 11 задержки элемент И 12, элемент ИЛИ 13, 15 триггер 14, группу элементов И 154—

15)1, элемент ИЛИ 16, счетчик 17, триггер 18, элементы И 19 и 20, элемент ИЛИ 21, инверторы 22 и 23, элемент 24 задержки, элемент ИЛИ 25, щ триггеры 26-28 и интегратор 29, ключи 30-32, элементы И 33-36, элементы ИЛИ 37-39, триггер 40, элементы

И 41-44, регистры 45 и 46, элемент

ИЛИ 47, элемент 48 задержки. Измери- 25 тель (фиг. 1) содержит также входную шину 49,шину 50.1-50.3 выброса программы измерений, шину 51 синхроимпульса,выходную шину 52 кода первого интервала, выходную шину 53 кода второго интервала.

Измеритель временных интервалов работает следующим образом.

При включении измерителя в работу осуществляется начальное обнуление всех элементов памяти измерителя. На шину 49 измерителя поступает пачка иэ восьми импульсов, разделенная на две группы (фиг. 2б) по четыре импульса в группе с периодичностью поступления, определяемой 40 периодичностью поступления по шине 51 синхроимпульсов (фиг. 2а).

Измеритель временных интервалов выполняет измерение двух временных интервалов в каждой пачке импульсов 45 одного интервала в первой группе из четырех импульсов, второго интервалаво второй группе.

Измеритель рассчитан на три программы измерений: первая программа измерение временных интервалов между первым и вторым импульсами в каждой группе из четырех импульсов; вторая программа — измерение временных интервалов между вторым и треть55 им импульсами в первой группе импульсов и между первым и четвертым импульсами во второй группе импульсов; третья программа — измерение временных интервалов между первым и четвертым импульсами в первой группе импульсов и между вторым и третьим импульсами во второй группе импульсов.

Выбор программы измерений осуществляется с помощью внешнего npor- 65 раммного устройс:тва (на фиг. 1 не показано), связанного с шинами 50.150.3 выбора программы измерений. По сигналу иэ программного устройства, поступающ го на один иэ входов ключей 30-32 (передача сигнала на каждый иэ ключей осуществляется по авс тономной линии связи) открывается выбранный ключ, возбуждая свой выход.

При измерении по первой программе возбуждается ключ 30 (фиг. 2в), при измерении по второй программе возбуждается ключ 31 (фиг. 2ff) и при измерении по третьей программе возбуждается ключ 32 (фиг. 2э).

На фиг. 2 подробно рассмотрена работа измерителя по первой программе. При этом синхроимпульс, поступающий на шину 50.1 от датчика последовательности импульсов (фиг. 2а) переключает в состояние 1 триггер

40 (фиг. 2ф), который возбуждает входы элементов И 34,33 и 41. Ключ 30 при этом возбуждает входы элементов

И 9, ИЛИ 37 (фиг. 2в). Последовательность импульсов, поступающая на входную шику 49 иэ датчика (фиг. 2б) проходит через элемент И 9 (фиг. 2г) инвертируется на инверторе 10 и поступает с задержкой (фиг. 2д) на счетный вход триггера 14, пройдя через элемент 11 задержки и элемент ИЛИ 13.

При этом на выходе триггера 14(фиг.2е) переключающегося по заднему фронту импульсов последовательности с задержкой, определяемой элементом 11 задержки, формируется сигнал, который возбуждает счетный вход триггера 18, на инверсном выходе которого получается сигнал (фиг. 2ж), возбуждающий элемент И 19, а сигнал с прямого выхода триггера 18 возбуждает один из входов элемента И 20. Через элемент И 19 в результате комбинированной дешифрации по входу и выходу триггеров 14 и 18 на выход проходят первый и второй импульсы каждой группы из четырех (фиг. 2и), которые, пройдя через элемент ИЛИ 21, возбуждают счетный вход триггера 5 и вход элемента И 3. При этом на выходе триггера 5 формируется сигнал (фиг. 2л), возбуждающий один из входов элемента И 6, на другой вход которого подаются импульсы с частотой Г с генератора 1, а третий вход возбуждается инвертором 22. На выходе элемента И б образуется пачка импульсов (фиг. 2 м), число которых пропорционально временному интервалу между задним Фронтом первого импульса и передним фронтом второго импульса, на выходе элемента И 3, один из вхоцов которого возбуждается импульсами с частотой, равной о/2, формируются импульсы (фиг. 2к), заполня= ющие длительность импульсов; форми1034012 рующих временной интервал. Сумма импульсов с выходов элементов И 3 и 6 (Фиг. 2н),поступает на счетных вход счетчика 17.

Для съема. полученных при измерении кодовых значений-временных интервалов импульсы последовательности с шины 49 измерителя, пройдя через инвертор 23 и элемент 24 задержки (Фиг. 2g), возбуждает по заднему

l фронту синхронизирующий вход тригге- 10 ра 26. В течение интервала времени между задними Фронтами nepBoFo и четвертого импульсов пачки триггер 26 удерживается в состояйии 0 суммой сигналов, снимаемых с прямых вы- 15 ходов триггеров 14 и 18 (Фиг. 2о).

По окончании данного сигнала в триггер 26 записывается с входа Э задним Фронтом задержанного .четвертого импульса 1 . При этом триггер 26 70 (фиг. 2р) возбуждает вход )) триггера 27.

Обработка кодов временных интервалов и их транспортировка осуществля-я5 ется в измерителе в виде последовательного двоичного кода. С этой целью в измеритель введен триггер 7, .для выработки синхронизирующих так товых импульсов (ТИ), и распределитель 8, вырабатывающий синхронизирующие главные имПульсы (ГИ) {Фиг.2с)

° и сигналы (1-я)- х разрядов. С помощью триггера 26 вырабатываются сигналы съема кода временных интервалов со счетчика 17 ° На триггерах

27 и 28 осуществляется привязка

{синхронизация) этих импульсов ксинхроимпульсам (ГИ) измерителя (фиг. 2m,у). В случае, когда возбуж дение входа р триггера 27 осуществля-@ ется в момент прихода его на синхронизирующий вход синхроимпульса ГИ, на выходе этого триггера возникает .несформированный сигнал типа noMe- . хи (фиг. 2т), который, пройдя через 45 .инвертор 29 не возбуждает входа триггера 28, и формирование сигнала опроса будет осуществляться по поступлении следующего импульса ГИ.

Сигнал опроса возбуждает входы

50 элементов 41 и 42, вторые входы которых возбуждаются либо прямым выходом триггера 40 при измерении первого интервала, либо инверсным выходом при измерении второго интервала.

При съеме кода первого временного интервала возбужденный выход элемента И 41 (фиг. 2х) возбуждает элемент И 43,через который на регистр

45 проходит код, поступающий с раз- 60 рядных выходов счетчика 17. (Формирование этого кода осуществляется на элементах 15.1-155 и элементе

ИЛИ 16. При измерении второго интервала его код проходит на регистр 46 65 за счет возбуждения элементов И 42 и 44 (фиг. 2ц) °

Сигнал съема кода первого временного интервала переводит триггер 40 в состояние 0 (фиг. 2Ф).

При измерении по второй программе, когда открывается ключ 31(фиг.2ч) последовательность импульсов, поступающая на входную шину 49, проходит на выход элемента И 20 (фиг.2ш), при этом возбуждение триггеров 14 и 18 этой последовательностью осуществляется через элемент И 12 и элемент ИМИ 13. Дальнейшая обработка временных интервалов с выхода элемента И 20 осуществляется аналогично первой программе.

При измерении по третьей програм ме открывается ключ 32. (Фиг. 2э) .

На выходе элемента .ИЛИ 21 при этом проходят импульсы последовательности (фиг. 2ю).

Съем информации .с регистра 45 и

46 может осуществляться практически в любое время. В регистрах информация циркулирует непрерывно (цепь циркуляции на фиг. 1 не показана}. Поэтому даже при смене информации в регистрах, занимающей несколько десятков микросекунд, старая, стираемая информация, которая будет сосчитана при совпадении опроса регистров 45 и 46 со сменой информации в них мало отличается от истинной, новой, если скорости изменения временных интервалов относительно невысокие.

Триггер 7 и распределитель 8, составляющие блок управления (на фиг. 1 выделен пунктиром) введены в измеритель ради функциональной закон- ченности. На практике эти блоки являются принадлежностью прлбора или системы, в которые входит измеритель.

Тогда схема рассматриваемого измери теля временных интервалов может быть упрощена..

Предлагаемый измеритель позволяет осуществлять широкую программу измерений временных интервалов в последовательности импульсов. Так,. например, при выборе второй программы измерений измеряются временные интервалы между вторым и третьим импульсами в первой группе из четырех импульсов и между первым и четвертым импульсами во второй группе из четырех импульсов. Требуемая для измерения временных интервалов селекция импульсов последовательности в измерителе решается более экономично на

3-4 вентиля за счет дешифрации как на выходах счетных триггеров, так и на их входах. Введение в измеритель регистров позволяет осуществлять съем информации об измерениях временных интервалах практически в любое время.

Съем информации об интервалах накопительного счетчика измерителя эа счет введения в него триггера и интегрирующей цепи не подвержен сбоям за счет неполного считывания при совпадении съема информации с внутренними синх,.ои ;нуль<.-.ами измерителя. По"..явлению с и,âåстиым у предлагаемо-. го измерителя точность из":ерений не зависит o= разброса длительн.зстей имлульсов последовательности.

1034012

Р

C ф

t(ff . а

4Ър. Р

Составитель П. Плетнева

Редактор Н. Ковалева Техред,А.Бабинец Корректор Ю. Макаренко . М

Закан 5623/50 Тираж 411 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород,ул. Проектная, 4