Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов

 

1. ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОДИНОЧНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий блок задержки с п отводами, генератор счетных импульсов, основной и уточняющий счетчики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены блок синхронизации, первый и второй элементы ИЛИ, регистр сдвига, инвертор, D-триггер,- элемент И-НЕ, элемент 2И-ШТИ-НЕ, элемент задержки , причем выход генератора счетных импульсов подключен ко входу синхронизации блока синхронизации, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента -ИЖ, второй вход которого подключен к второму выходу блока синхронизации, а выход соединен с V-входом регистра сдвига непосредственно и через инвертор с С-входом регистра сдвига, выход которого подключен к D-входу D-триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу уточняющего счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к третьему выходу блока синхронизации , четвертый выход которого соединен с третьим входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого подключен ко второму входу элемента И-НЕ, входу синхронизации D-триггера, выходу генератора счетных рз пульсов и входу синхронизации регистра сдвига , разрядные входы которого соединены с выходами блока задержки с п отводами, вход которого через элемент задержки подключен к информа (О ционному входу блока синхронизации, сл первьм выход которого соединен с первым входом второго элемента ИПИ, выход которого подключен к входам обнуления уточняющего и основного счетчиков, счетный вход последнего соединен с выходом элемента ,. 2. Измеритель по п.1, о т л и .чающийся тем, что, блок 4 4 синхронизации содержит первый и второй 1К-триггеры, первый и второй элементы И и D-триггер, первый вход которого соединен с первыми входами первого и второго 1К-триггеров, с. первыми входами первого и второго элементов И и входом синхронизации блока синхронизации, информационный вход D-триггера подключен к информационному входу блока синхронизации, а прямой выход которого соединен с четвертым выходом блока синхронизации, с входом установки в О первого1К-триггера и с вторым входом парно го элемента И, третий вход которого

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 04 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3581250/24-21 (22) 15.04.83 (46) 07.08.85, Бюл. N - 29 (72) С.О. Попов и С.К. Наумов (53) 621.317(088.8) (56) 1. Автоматическая аппаратура контроля радиоэлектронного оборудования. Под ред. Н.Н. Пономарева М. !! р ф

Советское радио", 1975, с., 144, рис. 4.47.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 474783, кл. С 04 F 10/04, 1975..(54)(57) 1. ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОДИНОЧНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий блок задержки с и отводами, генератор счетных импульсов, основной и уточняющий счетчики, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены блок синхронизации, пер— вый и второй элементы ИЛИ, регистр сдвига, инвертор, В-триггер. элемент

И-НЕ, элемент 2И вЂ И-НЕ, элемент задержки, причем выход генератора счетных импульсов подключен ко вхоцу синхронизации блока синхронизации, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента .ИЛИ, второй вход которого подключен к второму выходу блока синхронизации, а выход соединен с V-входом регистра сдвига непосредственно и через инвертор с С-входом регистра сдвига, выход которого подключен к D-входу

D-триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу

„„Я0„„11 1444 уточняющего счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента

2И-ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к третьему выходу блока синхронизации, четвертый выход которого соединен с третьим входом элемента

2И-ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого подключен ко второму входу элемента

И-НЕ, входу синхронизации D-триггера, выходу генератора счетных ычпульсов и входу синхронизации регистра сдвига, разрядные входы которого соединены с выходами блока задержки с и отводами, вход которого через элемент задержки подключен к информационному входу блока синхронизации, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИПИ, выход которого подключен к входам обнуления уточняющего и основного счетчиков, счетный вход последнего соединен с выходом элемента

2И-ИЛИ- НЕ .

2. Измеритель по п.1, о т л и— ч а þ ù è и с я тем, что, блок синхронизации содержит первый и

1 второй IK-триггеры, первый и второй элементы И и D-триггер, первый вход которого соединен с первыми входами первого и второго IK-триггеров, с первыми входами первого и второго элементов И и входом синхронизации блока синхронизации, информационный вход

D-триггера подключен к информационно му входу блока синхронизации, а прямой выход которого соединен с четвертым выходом блока синхронизации, с входом установки в "0" первого. л

IK-триггера и с вторым входом перво

ro элемента И, третий вход которого

1171444 соединен с инверсным выходом первого

IK-триггера и с его информационными и К-входами, а выход подключен к первому выходу блока синхронизации, инверсный выход D òðèããåðà соединен с третьим выходом блока синхронизации и входом установки в "О" второго

Изобретение относится к измерительной .технике и может быть использойано при измерении длительности одиночных импульсов.

Известен многоканальный преобразователь длительности импульсов в цифровой код, состоящий из секционированной линии задержки, элементов совпадения и счетчиков, определяемых числом выводов секционированной линии 10 задержки, и сумматора (1 ).

Недостатком устройства является аппаратурная сложность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является уст.ройство для измерения одиночных временных интервалов, содержащее генератор счетных импульсов, временной селектор, первый блок задержки на длительность периода счетных импуль- 211 сов с и отводами, и вспомогательных временных селекторов, и-входовой второй блок задержки с задержкой на период счетных импульсов между соседними входами, уточняющий и основной 25 счетчики, схема управления реверсом и блок управления, выход которого соединен со вторыми входами вспомогательных временных селекторов, первые входы которых соединены соответственно с отводами первого блока задержки, а выходы. — с входами второго блока задержки, выход которого соединен со-счетным входом уточняющего счетчика, выход которого соединен с первым счетным входом основного счетчика, а вход выбора режима— с входом выбора режима основного счетчика и с выходом схемы управления реверсом, вход которой соединен с входом устройства, с первым выходом временного селектора, с входом первого блока задержки, с сигнальным

IK-триггера и с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с инверсным выходом второго, IK-триггера и с его информационными

I- и К-входами, а выход второго элемента И соединен с вторым выходом блока синхронизации.

2 входом блока управления, синхровход которого соединен с выходом генера— тора счетных импульсов и с вторым входом временного селектора, выход которого соединен со вторым счетным входом основного счетчика (2 ).

Недостатком известного устройства является невысокая точность, зависящая от минимально допустимой длительности расщепленного уточняющего импульса на отводе первого блока задержки, и сложность.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой. измеритель длительности одиночных импульсов, содержащий блок задержки с п отводами, генератор счетных импульсов, основой и уточняющий счетчик, дополнительно введены блок синхронизации, первый и второй элементы ИЛИ, регистр сдвига, инвертор, D-триггер, элемент И-НЕ, элемент 2И-ИЛИ-НЕ и элемент задержки, причем генератор счетных импульсов подключен ко входу синхронизации блока синхронизации, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента

ИЛИ, второй вход которого подключен ко второму выходу блока синхрониза-. ции, а выход соединен с V-входом регистра сдвига непосредственно и через инвертор с С-входом регистра сдвига, выход которого подключен к

D-входу D-триггера, выход которого соединен с первым входом элемента

И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу уточняющего счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к третьему выходу блока синхрониза3 1171444 ции, четвертый выход которого соединен с третьим входом элемента

2И-ИЛИ-НЕ, четвертый вход которого подключен ко второму входу элемента

И-НЕ, входу синхронизации D-триггера, выходу генератора счетных импульсов и входу синхронизации регистра сдвига, разрядные входы которого соединены с выходами блока задержки с и отводами,,вход которого 10 через элемент задержки подключен к информационному входу блока синхронизации, первый выход которого соединен с.первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к 15 входам обнуления уточняющего и основного счетчиков, счетный вход последнего соединен с выходом элемента 2И-ИЛИ-НЕ, в

Кроме того, блок синхронизации 20 содержит первый и второй IK — òðèããåðû, первый и второй элементы И и D-триггер, первый вход которого соединен с первыми входами первого" и второго

IK-триггеров, с первыми входами первого и второго элементов И и со вхог дом синхронизации блока синхрониза-ции, информационный вход D-триггера р подключен к информационному входу н блока синхронизации, а прямой выход З0 б которого соединен с четвертым выхо- р дом блока синхронизации, с входом и установки в "0" первого IK-триггера

P и со вторым входом первого элемента г

И, третий вход которого соединен с с

35 инверсным выходом первого IK-тригге- э ра и с его информационными I- и К-вхо- к дами, а выход подключен к первому н выходу блока синхронизации, инверс- с ный выход D-триггера соединен с тре- в

40 тьим выходом блока синхронизации, с х входом установки в "0" второго с

IK-триггера, со вторым входом второ- в го элемента И, третий вход которого п соединен с инверсным выходом второго 4 б

IK-триггера и с его информационными т

I- и К-входами, а выход второго эле- н мента И соединен со вторым выходом м блока синхронизации.

На фигс 1 показан предлагаемый измеритель (а — функциональная схема; б — блок синхронизации); на фиг. 2— т временные диаграммы.

Измеритель длительности импульсов с одержит генератор 1 счетных импуль- >> сов, подключенный своим входом ко входу синхронизации блока 2 синхронизации, выход которого для первого счетного импульса внутри входного сигнала соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 3, второй вход которого подключен к выходу блока синхронизации для первого счетного импульса по окончании входного сигнала, а выход соединен с входом V выбора режима работы регистра 4 сдвига напрямую, а через инвертор 5 — с входом синхронизации записи параллельного кода регистра 4, выход которого подключен к D-входу D-триггера 6, выход которого соединен с первым входом элемента И-HE 7, выход которого подключен к счетному входу уточняющего счетчика 8, выход которого соединен с первым входом. второго элемента И элемента 2И-ИЛИ-НЕ 9, второй ход которого подключен к инверсному выходу блока 2 синхронизации, прямой выход которого соединен со вторым входом первого элемента И элемента

2И-ИЛИ-НЕ 9, первый вход которого подключен ко второму входу элемента

И-НЕ 7, входу синхронизации D-тригера 6, выходу генератора 3 и входу инхронизации регистра 4, входы пааллельного ввода информации соединеы с выходами секционированного лока 10 задержки, вход которого чеез элемент 11 задержки подключен к нформационному входу блока 2 синхонизации, выход которого для первоо счетного импульса внутри входного игнала соединен с первым входом лемента ИЛИ 12, выход которого нодлючен к входам установки в "0" уточяющего 8 и основного 13 счетчиков, четный вход последнего соединен с

ыходом элемента 2И-HJIH-HE 9, а выод совместно с выходом уточняющего четчика 8 является выходом устройста, информационный вход 14 которого одключен к информационному входу лока 4 синхронизации, а вход, 15 усановки в исходное состояние соедиен со вторым входом второго элеента ИЛИ 12. Блок,2 синхронизации имеет входы 16 и 17 и выходы 18-21.

Блок 2 синхронизации содержит

-триггер 22, вход синхронизации коорого соединен с входами синхронизации блока 2 синхронизации, первого

23 и второго 24 IK-триггеров и первыми входами первого 25.in второго 26 элементов И блока 2 синхронизации, а П-вг.од триггера 22 подключен к информационному входу блока 2 синхро1171444 низации, прямой выход которого для синхронизованного счетными импульсами входного сигнала соединен с прямым выходом D-триггера 22, входом установки в "0" первого IK-триггера 23 и вторым входом первого 25 элемента

И блока 2 синхронизации, а инверсный выход для синхронизованного счетными импульсами входного сигнала под- 10 ключен к инверсному входу D-триггера 22, входу установки в "0" второго

ЕК-триггера 24 и второму входу вто° рого элемента И, третий вход которо-: го соединен с инверсным и объединен- 15 ,ными I- и К-входами второго IK-триггера 24, а выход подключен к выходу блока синхронизации для первого счетного импульса по окончании входного сигнала, выход которого для пер- 20 вого счетного импульса внутри входного сигнала соединен с выходом первого элемента 25 и блока синхронизации, третий вход которого соединен с инверсным выходом и объединенными 25

I- и К-входамипервого 23 и IK-триггера блока синхронизации.

Блок синхронизации предназначен, во-первых, для привязки входного сигнала к счетным импульсам, который ЗО используется в качестве сигнала управления работой основного счетчика 13 по счетному выходу через элемент 9, а во-вторых, для выделения первых счетных импульсов внутри входного сигнала и по окончании его, которые синхронизируют работу регистра 4 сдвига через элементы 3 и инвертор 5.

Параллельно-последовательный и- 4О разрядный регистр сдвига 4 предназначен для работы в следующих режимах при наличии на его входах следующих уровней сигналов управления: запись параллельного кода: по срезу 45 импульса на входе С„ при единичном уровне сигнала на V-выходе; сдвиг (запись последовательным кодом):

;по срезу импульса на входе С2 при нулевом уровне сигнала на V-входе.

Время переключения инвертора 5 должно превьппать минимальное значение времени между фронтом информации на входе выбора режима У-регистра 4 и срезом импульса синхронизации на синхровходе С„ записи параллельного кода, при котором регистр сохраняет работоспособность.

Временная задержка, формируемая элементом 11 задержки, определяется суммой времен переключения Dтриггера 23, элемента И 25, элемента ИЛИ 3 и инвертора 5.

Секционированный блок 10 задержки имеет общее время задержки на период следования счетных импульсов Т и время задержки между отводами на длительность уточняющего дискрета Г: т, ь =

Il где п — число разрядов регистра 4.

Общее число разрядов q уточняющего счетчика 8 равно

q=m+ 1, где ш — число младших разрядов уточняющего счетчика, определяемое исходя из числа состояний, совпадающих с числом отводов п блока 10 задержки:

m = log2n.

При и Ф 2 первые ш триггеров уточняющего счетчика 8 образуют первичный счетчик ic емкостью счета и а число m определяется из выражения

m = (log n ), где (log n) — двоичный логарифм

2 числа и, округленный до ближайшего большего целого числа.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 8 и 13 обнулены. Генератор 1 счетных импульсов вырабатывает непрерывную последовательность импульсов с периодом повторения Т (фиг. 2в), которая поступает на синхровход 17 блока 2 синхронизации, на синхровход С, регистра 4 сдвига, на синхровход D-триггера б, на первый вход первой группы входов по И элемента 2И-ИЛИ-НЕ 9 и на второй вход эле мента И-НЕ 7.

При наличии нулевого уровня сигнала на входе измерителя и на D-. âõîäå триггера 22,,при поступлении на его синхровход импульсов с выхода генератора 1, осуществляется перепись сигнала логического нуля с информационного входа D-триггера на его прямой выход, который в качестве управляющего по R-входу удерживает первый

IK-триггер 23 в состоянии логическо

1171444

f0!

20

При поступлении на вход 14 измерителя входного измеряемого импульса Т„ в момент времени „ (фиг. 2а) послед ний поступает на информационный вход 16 блока 2 синхронизации и, через элемент 11 задержки, на вход секционированного блока 10 задержки, где входной импульс размножается на и сигналов (фиг. 2,з...л), Эти сигналы с задержкой Т относительно друг друга поступают последовательно на и выходов секционированного блока 10 задержки и входы записи парал1 лельного кода регистра 4.

55 го нуля, а по второму входу элемента И 25 запрещает прохождение, на выход 18 блока 2 синхронизации для первого счетного импульса внутри входного сигнала, счетных импульсов.

При этом IK-триггер 24 находится в состоянии логической единицы, которое подтверждается по срезу каждого очередного счетного импульса.

Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 24 запрещает прохождение счетных импульсов на выход 19 блока .2 синхронизации для первого ,счетного импульса по окончании входного сигнала. Нулевой сигнал с вы-. хода 20 блока 2 синхронизации посту. пает на второй вход первой группы входов по И элемента 2И-ИЛИ-НЕ 9 и запрещает прохождение счетных импульсов на счетный вход основного счетчика 13. Поскольку на входе выбора режима V-регистра 4 действует нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ 3, то регистр 4 работает в режиме сдвига или записи последовательного кода.

Следовательно, с выхода регистра 4 для последовательного кода снимается постоянно нулевой сигнал на информационный вход D-триггера 6, который с его выхода подается на первый вход элемента И-НЕ,7, запрещая прохождение счетных импульсов на счетный вход уточняющего счетчика 8.

На счетный вход основного счетчика 13 импульсы с выхода элемента

2И-ИЛИ-НЕ 9 также не поступают, так как на втором входе его первого элемента И присутствует нулевой уровень с выхода 20 блока 2 синхронизации, а на первом входе второго элемента И нулевой уровень с выхода переноса уточняющего счетчика 8.

По фронту первого счетного импульса после поступления измеряемого сигнала в момент времени t D-триггер

22 снимает сигнал установки IK-триггера 23 в "0" и.единичным уровнем разрешает прохождение первого (внутри измеряемого импульса) счетного импульса через элемент И 25 на выход 18 блока синхронизации 2. Одновременно с этим сигналом логического нуля с инверсного выхода D-триггера

22 по R-входу IK-триггер 24 фиксируется в нулевое состояние до момента времени t, и этим же сигналом saпирается элемент И 26, запрещая прохождение счетных импульсов на выход

19 блока 2 синхронизации.

С момента времени t до момента сигнал логической единицы с выхода D-òðèããåðà 22 (фиг. 2д), поступающий через выход 20 блока 2 синхронизации на второй вход первой группы входов по И элемента 2И-ИЛИ-НЕ 9, разрешает прохождение счетных импульсов (фиг. 2e) на счетный вход основного счетчика 13, который срабатывает по заднему фронту входных импульсов.

Поскольку элемент 2И-ИЛИ-НЕ 9 инвертирует входные сигналы, то задний фронт импульса на выходе элемента

2И-ИЛИ-НЕ 9 соответствует переднему фронту счетного импульса (фиг.2в, 2д).

35 . Первый счетный импульc с выхода

18 блока 2 синхронизации, пройдя через элемент ИЛИ 12, запрещает просчитывание первого счетного импульса внутри измеряемого интервала

40 (фиг. 2ж). Таким образом, основной счетчик 13 осуществляет подсчет числа только целых периодов Т, укладывающихся в интервале Т .

В момент t по переднему фронту

45 первого счетного импульса на выходе элемента ИЛИ 3 (фиг. 2г) происходит запись логических уровней сигналов, на отводах блока 10 задержки,. в регистр 4. Для случая, приведенного на фиг. 2, уровень логической единицы будет записан только в первый, младший разряд регистра 4.

По заднему фронту первого счетного импульса IK-триггер 23 устанавливается в единичное состояние и блокирует по третьему входу элемента

И 25 дальнейшее прохождение счетных импульсов на выход 18 блока 2 сянх"

1171444

10 ронизации и регистр 4 переходит вновь в режим сдвига, который начинает осуществляться по заднему фронту второго счетного импульса внутри из-, меряемого сигнала.

Последовательный код, характеризующий в уточняющих дискретах С несовпадение начала сигнала измеряемой длительности и переднего фронта бли- 10 жайшего счетного импульса, поступает с выхода регистра 4 на информационный вход D-триггера 6, работающего по переднему фронту синхроимпульсов. Это триггер позволяет исклю- 15 чить неоднозначность между логическим уровнем единицы в старшем разряде регистра 4 и уточняющим счетным импульсом, так как запись параллельного кода в регистр 4 производится 20 практически по переднему фронту первого счетного импульса внутри измеряемого сигнала. Информация со старшего разряда, являющегося выходом регистра для последовательного кода, 25 будет неизменной до заднего фронта второго счетного импульса. При не соответствии D-триггера уровню логической единицы в этом разряде следовало бы два уточняющих счетных им- Зп пульса с выхода .элемента -HE 7.

Поскольку синхроимпульс записи параллельного кода при прохождении через блок 2 синхронизации, элемент 3 и инвертор 5 задерживается относительно фронта сигнала на синхровходе D-триггера 6, то последний переписывает информацию с выхода регистра 4 только по переднему фронту второго счетного импульса, что исключает неоднозначность формирования уточняющего импульса.

Последний импульс последовательности уточняющих импульсов заканчивается через время (п+1)Т» про- 45 шедшее с момента времени

После окончания сигнала измеряемой длительности в момент времени блок синхронизации 2 формирует на выходе 19 первый счетный импульс по окончании входного сигнала, которым через элемент ИЛИ 3 и инвертор

5 осуществляется запись информации с выводов блока 10 задержки в регистр 4 с последующим формированием, уточняющих счетных импульсов.

Если при подсчете уточняющим счетчиком 8 импульсов с выхода элемента И-НЕ 7 (фиг. 2м) в момент произошло его переполнение, то в его старшем разряде появляется сигнал логической единицы (фиг. 2н), который поступает на первый вход второй группы входов по И элемента

2И-ИЛИ-НЕ 9, а поскольку на втором входе второй группы входов этого элемента с момента времени действует сигнал логической единицы с инверсного выхода блока 2 синхронизации для синхронизированного счетными импульсами входного сигнала, то на выходе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 9 формируется перепад из 1 в 0 (фиг. 2е), который вызывает увеличение числа, записанного в .счетчике 13, на единицу.

Через время (п+1)Т с момента среза синхронизированного счетными импульсами входного сигнала процесс измерения заканчивается. На основном счетчике 13 будет записана длительность входного импульса в периодах счетных импульсов Т, на уточняющем— в уточняющих дискретах.

Если при уточнении начала сигнала измеряемой длительности дробная часть уточняющего дискрета отбрасывалась (фиг. 2)., то при уточнении конца сигнала дробная часть уточняющего дискрета добавлением л округлялась до целой.

Таким образом, погрешность измерения несовпадения начала и конца измеряемого интервала со счетными импульсами d" равна "=hz- Д„.

Поскольку 0 - й„ с и 0 ñ Д й7, то погрешность измерения длительйости импульса не превышает величины Ф .

Использование в изобретении параллельно †последовательно и-разрядного регистра сдвига для записи в него информации о расщепленных и задержанных относительно друг друга сигналов с отводов блока задержки по фронтам первых счетных импульсов, выделенных блоком синхронизации, внутри и по окончании импульса измеряемой длительности и формировании уточняющих счетных импульсов позволяет повысить точность измерения длительности импульсов.

1171444

1171444

Щив. Г

Составитель 10. Шишкин

Редактор Н. Егорова Техред Т.дубинчак

КоРРектоР М. Самборская

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

Заказ 4812/23 Тираж 406 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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