Устройство для измерения временных интервалов с самоконтролем

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении контрольно-измерительной аппаратуры и измерений временных интервалов. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается за счет использования непосредственно измеряемого сигнала в определении поправки, возникающей за счет неидентичности элементов входных J5 ffiP W Cvam. Фаг.Г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -,, К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ С САМОКОНТРОЛЕМ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано нри построении контрольно-измерительной аппаратуры и измерений временных интервалов ° Цель изобретения — повышение точности измерения достигается за счет использования непосредственно измеряемого сигнала в определении поправки, возникающей за счет неидентичности элементов входных р RED (21) 3931334/24-24 (22) 15. 07.85 (46) 23.07.87. Бюл. В 27 (72) O.Ф. Жуков, В.Е. Николаенко, Н.Н. Новиков и Н.И. Танцюра (53) 681.3(088.8) (5Ü) Авторское свидетельство СССР

1(888066, кл. G 04 F 10/04, 1981.

Цифровые измерительные устройства.

Сб./Под ред. В.Ю. Конталовского, М.:

Энергоатомиздат, 1985, с. 112,рис.322

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44 (51) 4 Г Об F G 05 В. 23/02

1325487

15 трактов устройства, Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, третий элемент И 2, коммутатор 3, первый 4 и второй 5 блоки сравнения, первый 6 и второй 7 элементы НЕ, первый элемент И 8, двенадцатый элемент И 9, генератор 10 импульсов эталонной частоты, второй элемент И 11, одиннадцатый элемент И 12, пятнадцатый элемент

И 13, счетчик 14 импульсов, третий триггер 15, реверсивный счетчик 16

Изобретение относится к вычисли< тельной технике и может быть использовано при построении контрольно-измерительной аппаратуры и измерении

5 временных интервалов.

Цель изобретения — повышение точности измерения устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 схема блока задержки,", на фиг. 3 — схема коммутационного блока; на фиг. 4 временные диаграммы функционирования устройства.

Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, третий элемент

И 2, коммутатор 3, первый 4 и второй

5 блоки сравнения, первый 6 и второй

7 элементы НЕ, первый 8 и двенадцатый 9 элементы И, генератор 10 импульсов эталонной частоты, второй

11, одиннадцатый 12 и пятнадцатый 13 элементы И, счетчик 14 импульсов, третий триггер 15, реверсивный счетчик 16 импульсов, десятый 17 и девя25 тый 18 элементы И, первый 19 и вто" рой 20 триггеры, четвертый элемент

И 21, дешифратор 22, тринадцатый элемент И 23, четвертый триггер 24, четырнадцатый элемент И 25, третий эле- 3О мент НЕ 26, третий 27 и второй 28 коммутационные блоки, пятый 29, шестой 30, седьмой 31 и восьмой 32 элементы И, первый коммутационный блок

33, блок 34 задержки, первый 35 и 35 второй 36 информационные входы устройства, вход "Пуск" 37, вход "Сброс"

38, шину 39 адреса, шину 40 данных и шину 41 управления устройства. импульсов, десятый элемент И 17, девятый элемент И 18, первый триггер 19, второй триггер 20, четвертый элемент

И 21, дешифратор 22, тринадцатый элемент И 23, четвертый триггер 24, четырнадцатый элемент И 25, третий элемент НЕ 26, третий 27 и второй 28 коммутационные блоки, пятый элемент

И 29, шестой 30, седьмой 3 1 и восьмой

32 элементы И, первый коммутационный блок 33 и блок 34 задержки. 4 ил.

Коммутационный блок (фиг. 3) содержит элементы И 42, блок задержки (фиг. 2) — элементы 43 — 45 задержки, элементы И 46 — 49, триггеры 50 и 51, элемент ИЛИ 52.

Устройство работает следующим образом.

Измерение сигнала осуществляется в два этапа: первый — калибровка устройства с помощью одного из измеряемых сигналов, поступающих на вход 35, второй — собственно измерение сдвига фаз сигналов, поступающих на входы

35 и 36 устройства.

По сигналу "Сброс", поступающему на вход, триггеры 15,19,20 и 24 устанавливаются в исходное состояние.

B исходном состоянии вход 36 отключен от первого входа блока 5 сравнения, который соединен с входом 35 устройства. В счетчик 16 импульсов записывается код, переводящий все его разряды в единичное состояние, Сигнал, эквивалентный логической единице, поступающий с инверсного выхода триггера 20, задает счетчику 16 импульсов режим реверсивного счета импульсов эталонной частоты, поступающих с выхода генератора 10.

В счетчик 14 импульсов записывается код количества периодов измерений, в течение которого будет происходить измерение. Измерение сдвига фаз в течение задаваемого количества периодов позволяет повысить точность измерения. В блок 34 задержки записывается код, определяющий время задержки сигнала между его входом и выходом. з 13254

Таким образом, на выходе элемента

И 8 формируются импульсы калибровки

/\

4 у по длительности (>) равные времени задержки сигнала, осуществляемой бло:ком 34 задержки и блоком 5 сравнения, элементом 6 НЕ, элементом 8 И, (/, (задержка сигнала входными элементами измерителя). Период следования импульсов равен периоду следования входного сигнала, поступающего на вход 35.

Импульсы калибровки поступают на соответствующие входы элементов И 11, 12 и 23, а через открытый элемент И 9— на пятый вход элемента И 13.

По команде "Пуск",поступающей на вход 37, подготавливаются к открытию элементы И 11 и 13. Импульс калибровки, поступающий на вход 35, записывается в счетчик 14 импульсов и,открывает элемент И 13. Элемент g 13 обес, печивает прохождение импульсов эталонной частоты в счетчик 16 импульсов в течение наличия импульса калиб- 25 ровки. Таким образом, в счетчике 16 импульсов, работающем в режиме реверсивного счета, подсчитывается в обратном ходе время, определяемое блоком 34 задержки и временем задержки сигнала входными элементами устройства. В результате прохождения заданного количества периодов импульсов ка-. либровки на вход 35 в счетчике 16 устанавливается определенный обратный код, который соответствует времени

N i где N — количество импульсов;

Ф" длительность каждого импульса. На этом этап калибровки заканчивается.

Счетчик 14 импульсов формирует им- 4р пульс переполнения, который поступает на первый вход элемента И 18. Последний открывается и выдает сигнал, эквивалентный логической единице,- на счетный вход триггера 20. В результа- 4> те этого на прямом выходе триггера

20 появляется сигнал, поступающий на суммирующий вход счетчика 16 импульсов и обеспечивающий задание режима прямого счета. Этот же сигнал с выхо- 5 да триггера 20 подготавливает к открытию элементы И 12 и 17, что обеспечивает прохождение импульса с выхода элемента И 8 на счетный вход. триггера 15. При этом триггер 15 перебрасывается и на его прямом выходе появится сигнал, поступающий на управляющий вход коммутатора. Одновременно с прямого выхода триггера 15

87 сигнал поступает на соответствующие входы элементов И 23 и 25. Это обеспечивает разрешение прохождения сигнала с выхода элемента И 8 через элемент И 23, а через элементы И 25 и

НЕ 26 — закрытие элементов И 11 и 13 на время переходных процессов в момент срабатывания элемента 3 коммутации и подключения второго сигнала с входа 36 к второму входу блока 5 сравнения.

По окончании переходного процесса с выхода элемента И 23 поступает сигнал, обеспечивающий срабатывание триг1 гера 24. В этом случае на инверсном выходе триггера 24 появится сигнал, эквивалентный логическому нулю, который поступает на вход элемента

НЕ 26 и обеспечивает открытие элементов И 11 и 13. На этом заканчивается подключение второго сигнала, поступающего на вход 36, и начинается этап измерения.

На этом этапе на выходе элемента

И 8 формируются импульсы длительностью ь = 7 + t . Счетчик 16 имсдв фсо. пульсон начинает подсчет импульсов в режиме прямого счета с учетом того, что он хранил обратный код времени калибровки. В этом случае получаем

t=N i -Nt=Ni+Nt . -N Nt

l А6. мЗ CAt,,eol3

Таким образом, по окончании этапа измерения в счетчике 16 импульсов записана информация, соответствующая сдвигу фаз между двумя сигналами за Н периодов. При этом погрешность измерения определяется лишь выбранным методом измерения и равна по абсолютной величине времени длительности одного импульса эталонной частоты.

По прохождению N периодов счетчиком

14 заканчивается формирование импульса переполнения, который через элемент И 17 поступает на триггер 19. В результате срабатывания триггера 19 на его инверсном выходе формируется сигнал, эквивалентный логическому нулю, который закрывает элементы И 11 и

13. Закрытие последних запрещает прохождение импульсов на вход счетчика

14 импульсов н импульсов эталонной частоты с выхода генератора 10 на вход счетчика 16 импульсов.

5 13254 формула и з обретения

Устройство для измерения временных интервалов с самоконтролем, содержа-, щее генератор импульсов эталонной частоты, первый и второй блоки сравнения, счетчик импульсов, первый и второй элементы И и коммутатор, подключенный первым информационным входом к первому информационному входу уст- 10 ройства и к первому входу первого блока сравнения, вторым информационным входом — к второму информационному входу устройства, а выходом — к первому входу второго блока сравнения, со- 15 единенного вторым входом с выходом источника опорного напряжения и с вторым входом первого блока сравнения, подключенного выходом к первому входу первого элемента И, связанного выхо- 20 дом с первым входом второго элемента

И, подключенного выходом к счетному входу счетчика импульсов, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения устрой- 25 ства, в него введены три коммутационных блока, дешифратор,„ реверсивный

I счетчик импульсов, четыре триггера, три элемента НЕ, тринадцать элементов И и блок задержки, подключенный первым входом к выходу второго блока сравнения, первым выходом через первый элемент НŠ— к второму входу пер вого элемента И, а группами вторых входов и выходов — соответственно к первым группам информационных выходов и входов первого коммутационного блока, соединенного группой вторых информационных входов-выходов с шиной данных устройства, а первым и вторым управляющими входами — с выходами соответственно третьего и четвертого элементов И, подключенных первыми входами к шине управления устройства, а вторыми входами — к первому выходу дешифратора, связанного с шиной адреса устройства, вторым выходом с первыми входами пятого и шестого элементов И, а третьим выходом — с первыми входами седьмого и восьмого эле-! ментов И, подключенных вторыми входами к вторым входам соответственно пятого и шестого элементов И и к шине упРавления устРойства, а выходами со- 55 ответственно — к первому и к второму управляющим входам второго коммутационного блока, соединенного группами первых информационных входов и выхо87 дов соответственно с разрядными вы1 ходами и с установочными входами реверсивного счетчика импульсов, а группой вторых информационных входов-выходов — с шиной данных чстоойства, подключенной к группе первых информационных входов-выходов третьего коммутационного блока, соединенного первым и вторым управляющими входами с выходами соответственно шестого и пятого. элементов И, а группами вторых информационных входов и выходов — соответственно с разрядными выходами и с установочными входами счетчика импульсов, подключенного выходом переполнения к первым входам девятого элемента И и десятого элемента И, соединенного выходом со счетным входом первого триггера, а вторым входом— с входом прямого счета реверсивного счетчика импульсов, с прямым выходом второго триггера и с первым входом одиннадцатого элемента И, подключенного вторым входом к инверсному выходу третьего триггера, третьим входом— к выходу первого элемента И, к первому входу двенадцатого элемента И и к первому входу тринадцатого элемента

И, а выходом через второй элемент НЕ— к второму входу двенадцатого элемента И и непосредственно — к счетному входу третьего триггера, связанного нулевым входом с нулевыми входами первого, второго и четвертого триггеров и с входом "Сброс" устройства, а прямым выходом — с управляющим входом коммутатора, с первым входом четырнадцатого элемента И и с вторым входом тринадцатого элемента И, подключенного выходом к единичному входу четвертого триггера, а третьим входом — к инверсному выходу четвертого триггера и к второму входу четырнадцатого элемента И, соединенного выходом через третий элемент НЕ с первым входом пятнадцатого элемента

И, подключенного вторым входом к выходу генератора импульсов эталонной частоты, третьим входом — к второму входу второго элемента И и к инверсному выходу первого триггера, четвертым входом — к третьему входу второго элемента И и к входу "Пуск" устройства, пятым входом — к выходу двенадцатого элемента И, а выходом — к счетному входу реверсивного счетчика импульсов, связанного входом обратного счета с инверсным выходом

7 1325487 8 второго и с вторым входом девято- ходом к счетному входу второго го элемента И, подключенного вы- триггерв.

На f

0m 3

3 фиа Г

Йт (от) М

Фиг.3

1325487

Вых 073

У зт) Ьгх. эл.

НЕ 26

- Вых.эл

? не?

Сч. 16

Редактор В. Петраш

Заказ 3111/45

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Вхоо ол. И дхоо

Ф.5

Зхоо! элем. ИВ

8ход2 элем. И дых. элем, И

"1 "дих. триг. gg

1" AM. триг. 75

"1" Рых. триа 19

СЮрос

Фод Л8

Русск (ЙоИ7)

Сигнащ аерею, сюетчикй 1Ч

Составитель Н. Горбунова

Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни

Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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