Измеритель длительности фронтов импульсов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматических контрольно-измерительных системах. Цель изобретения - повышение точности измерения и увеличение быстродействия. Импульс проходит через повторитель 1 напряжения и поступает на инвертирующий вход компаратора 2 и инвертирующий вход компаратора 3. Этот же сигнал, задержанный линией 4 задержки, поступает на инвертирующий вход компаратора 2 и неинвертирующий вход компаратора 3. Импульсы с выхода линии 4 задержки поступают на линию 5 задержки. Сигнал с линии 5 задержки поступает на инвертирующий вход компаратора 6 и неинвертирующий вход компаратора 7. На неинвертирующий вход компаратора 6 и инвертирующий вход компаратора 7 сигнал приходит с выхода линии 4 задержки. Когда на выходе компараторов 2 и 6 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное, происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное и на выходе схемы 8 совпадения. На выходе схемы 8 совпадения формируется импульс, длительность которого равна длительности фронта измеряемого импульса. Этот импульс поступает на вход цифрового измерителя 10. Когда на выходе компараторов 3 и 7 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное, происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное и на выходе схемы 9 совпадения. На выходе схемы 9 совпадения формируется импульс, длительность которого равна длительности спада исследуемого импульса. Этот импульс поступает на вход цифрового измерителя 11. Таким образом, в цифровых измерителях 10 и 11 фиксируются длительности переднего и заднего фронтов измеряемого импульса. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,5„,1 G 01 R 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиа.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГНКТ СССР

1 (21) 4398929/21-24 (22) 28.03.88 (46) 30.09.89. Бюл. N - 36 (72) С.Б.Калашников (53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 653582, кл. 0 01 R 29/02, 1969.

Авторское свидетельство СССР

N- 860594, кл. G 01 R 29/02, 1971. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ФРОНТОВ

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано для измерения параметров импульсов в автоматических контрольноизмерительных системах. Цель изобретения — повышение точности измерения и увеличение быстродействия. Импульс проходит через повторитель 1 напряжения и поступает на инвертирующий вход компаратора 2 и инвертирующий вход компаратора 3..Этот же сигнал, задержанный линией 4 задержки, поступает на инвертирующий вход компаратора 2 и неинвертирующий вход компаратора 3. Импуйьсы с выхода линии

4 задержки поступают на линию 5 за— держки, Сигнал с линии 5 задержки поступает на инвертирующий вход кампаратора 6 и неинвертирующий вход компаратора 7. На неинвертирующий вход компаратора 6 и инвертирующий вход компаратора 7 сигнал приходит с выхода линии 4 задержки. Когда на выходе компараторов 2 и 6 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное, происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное и на выходе схемы 8 совпадения. На выходе схемы 8 совпадеHHh формируется импульс, длительность которого равна длительности фронта измеряемого импульса, Этот импульс поступает на вход цифрового измерителя 10. Когда на выходе компараторов 3 и ? происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное, происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное и на выходе схемы 9 совпадения.

На выходе схемы 9 совпадения формируется импульс, длительность которого равна длительности спада исследуемоI5ll7I 3

50 го импульса. Этот импульс поступает на вход цифрового измерителя 11, Таким образом, в цифровых измерителях

Изобретение относится к измери- !О тельной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматических контрольно-измерительных системах, Цель изобретения — повьппение точ- !5 ности измерения и увеличение быстродействия.

На фиг. 1 приведена структурная схема измерителя длительности фронтов импульсов; на фиг. 2 — временные 20 диаграммы, поясняющие работу измерителя, Измеритель длительности фронтов импульсов содержит повторитель 1 напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом первого компаратора 2, с инвертирующим входом второго компаратора 3 и с входом первой линии 4 задержки, выход ко— торой подключен ко входу второй ли- 30 нии 5 задержки, к неинвертирующим входам второго компаратора 3 и третьего компаратора 6 и к инвертирующим входам первого компаратора 2 и четвертого компаратора 7, выход 35 второй линии 5 задержки соединен с инвертирующим входом третьего компаратора 6 и неинвертирующим входом четвертого компаратора 7, выходы первого компаратора 2 и второго ком- щ паратора 3 подключены соответственно к первым входам первого элемента 8 совпадения и второго элемента 9 совпадения, выходы третьего компаратора б и четвертого компаратора 7 сое— динены соответственно со вторыми входами первого элемента 8 совпадения и второго элемента 9 совпадения, выход первого элемента 8 совпа-. дения подключен ко входу первого цифрового измерителя 10 длительности импульсов, а выход второго элемента 9 совпадения — ко входу второго цифрового измерителя 11 длительности импульсов.

Измеритель длительности фронтов импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии на входе повторителя 1 напряжения присутству10 и 11 фиксируются длительности пеppIIHpI и заднего фронтов измеряемого импульса, 2 ил. ет начальный уровень напряжения, который проходит через повторитель напряжения, первую линию 4 задержки и вторую линию 5 задержки и поступает с выходов этих устройств на все входы компараторов 2, 3, 6 и 7. Поскольку напряжения на неинвертирующих и инвертирующих входах компараторов 2, 3, 6 и 7 равны, то на выходах компараторов 2, 3, 6 и 7 устанавливаются уровни лог. "0 . Так как с выходов компараторов 2, 3, 6, 7 на входы элементов 8, 9 совпадения приходят нулевые уровни напряжения, то на выходах элементов 8, 9 совпадения также устанавливаются уровни лог. "О.", которые поступают на входы цифровых измерителей 10, 11 длительности импульсов. Цифровые измерители ! О, 11 длительности импульсов находятся в режиме ожидания.

Цикл измерения начинается с приходом исследуемого сигнала на вход повторителя 1 напряжения. Импульс проходит через повторитель 1 напряжения и,поступает на неинвертирующий вход первого компаратора 2 и инвертирующий вход второго компаратора 3 (фиг, 2a). Этот же сигнал, задержанный первой линией 4 задержки на время поступает на инвертирующий

ЛЗ1 вход первого компаратора 2 и неинвер-. тирующий вход второго компаратора 3 (фиг, 2,б)..Так как в момент t, напряжение на неинвертирующем входе первого компаратора 2 становится большем, чем на инвертирующем входе, то на выходе первого компаратора 2 происходит перепад напряжения из нулевог0 состояния в единичное (фиг. 2,г).

Импульс с выхода первой линии 4 задержки поступае на вторую линию 5 задержки, где задерживается на время t >z. В момент времени t 1 = t, +

+ t напряжение на неинвертирующем входе третьего компаратора б (фиг. 2,б) становится больше, чей на инвертирующем входе (фиг 2,в), поэтому на выходе третьего компаратора 6 происходит перепад н; пряжения из !

Этот импульс поступае" на вход первого цифрового измерителя 10 длительности импульсов, где производится измерение и запоминание длительности временного интервала. По переднему фронту импульса первый цифровой измеритель 10 длительности импульсов переводится в режим измерения, а по заднему фронту — в режим ожидания.

В момент времени t< напряжение на выходе повторителя 1 напряжения— (фиг. 2,а) становится меньше напря- . жения на выходе первой линии 4 задержки (фиг. 2,б). Таким образом, напряжение на неинвертирующем входе второго компаратора 3 становится больше, чем на инвертирующем входе, поэтому на выходе второго компаратора 3 происходит перепад нап.ряжения из нулевого состояния в единичное (фиг. 2,д). В момент времени

= t + — ь „, напряжение на первой линии 4 задержки (фиг ° 2,б) становится меньше напряжения на выходе

35!

5! !7 нулевого состояния в единичное (фиг. 2,е). B этот же момент происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное на выходе пер- . вого элемента 8 совпадения (фиг. 2,з), 5 так как на обоих входах этого устройства присутствует лог. "1". В момент времени t > = t < + t фр (где — длительность переднего фронта

Фа измеряемого импульса) напряжение на выходе первой линии 4 задержки достигает уровня напряжения на выходе повторителя 1 напряжения, поэтому на выходе первого компаратора 2 происходит перепад напряжения из единичного состояния в нулевое (фиг. 2,r), который устанавливает на выходе первого элемента 8 совпадения уровень лог. "0" (фиг. 2,з). В момент време- 20 ни t < = t г + изz — t фр напряжение на выходе второй линии 5 задержки достигает уровня напряжения на выходе первой линии 4 задержки, поэтому на выходе третьего компаратора 6 происходит перепад напряжения из единичного состояния в нулевое (фиг, 2,е).

На выходе первой схемы 8 совпадения формируется импульс, длительность которого равна 30! 3 6

BTo poli линии 5 . . ержки (фи«21 в ), 1

Нап ряжение на не инвертирующем входе четвертого компаратора 7 становится больше напряжения на инвертирующем входе, поэтому на выходе четверто. о компаратора 7 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное (фиг. 2,ж).

В этот же момент уровень лог. 1" появляется на вьгходе второго элемента 9 совпадения (фиг. 2,и), так как на обоих входах присутствует уровень лог. "), В момент времени t, = (где t . — длительность заднего фронта измеряемого импульса) напряжение на первой линии 4 задержки достигает уровня напряжения на выходе повторителя 1 напряжения. При этом напряжения на входах второго компаратора 3 сравниваются и происходит перепад напряжения из единичного "îñòîÿíèÿ в нулевое на выходе второго компаратора 3 (фиг. 2,д). Так как на первом входе второго элемента

9 сравнения появляется уровень лог. 0", то на выходе второго элемента 9 сравнения происходит перепад из единичного состояния в нулевое (фиг. 2,и). В момент времени ь « + < H+iipiiii«eHHe на выходе второй линии 5 задержки достигает уровня напряжения на выходе первой линии 4 задержки. Напряжения на входах четвертого компаратора 7 сравниваются, и на выходе происходит перепад напряжечия из единичного состояния в нулевое (фиг, 2,ж). На вьгходе второго элемента 9 совпадения формируется импульс, длительность которого равна

Этот импульс поступает на вход второго цифрового измерителя 11 длительности импульсов, где производится измерение и запоминание длительности временного интервала.

Таким образом в цифровых измери-телях 10, 11 длительности импульсов фиксируются длительности переднего и заднего фронтов измеряемого импульса.

Выпускаемые промышленностью линки задержки имеют погрешность времени задержки + (10-20)Е, кроме того, характеристики линий задержки изменяются со временем и при изменении тем1511713 пературы, поэтому в прототипе перед измерением (или серией измерений) длительности фронтов импульсов необходимо проводить измерение времени задержки линии задержки. При этом возникает погрешность измерения сР,.

В прототипе предварительное занесение информации о времени задержки линии задержки в цифровые измерители с помощью источника начальной установки

Производится с погрешностью г

B предлагаемом измерителе длительНости фронтов импульсов погрешности

Д, и д отсутствуют, так как величиНы задержек линий 4, 5 задержки иС1 лючаются из результатов измерения автоматически и необходимость предВарительного измерения времени за;, держки линии задержки и выставки не- 20 обходимого сигнала на выходе источНика начальной установки отпадает.

Кроме того, исключение из процесса

Измерения предварительных операций

Позволяет сократить время измерения.

Погрешность dÐ предлагаемого измерителя длительности фронтов импульсов, в основном, определяется чувствительностью компараторов. В настоящее время промышленностью выпускаются компараторы с чувствительностью ДУ не хуже 0,1 мВ, таким образом, при

Измерении длительности r4pîíòîB имПульсов с амплитудой !3, например, 1 В и постоянной крутизной фронтов погрешность составит

d = г --1007 = - — -- ° 1007. = +О 01/ .

dU 0 1 мВ

UÄ, 1В

Таким образом, предлагаемый измеритель длительности фронтов импульсов по сравнению с известным позволяет увеличить быстродействие устройства и повысить точность измерения. :45

Повторитель 1 напряжения выполнен на базе интегральной микросхемы (ИИС) K284YEIА, компараторы 2, 3, 6, 7 — на базе ИИС K52I CA5 .;: ии 4 задержки - на линиях задержки ти.i

ЛЗС, элементы 8 и 9 совпадения на базе ИМС К155ЛИ1, цифровые измерители IO 11 длительности импульсов на базе ИИС 155 серии.

Формула и э о б р е т е н и я

Измеритель длительности фронтов импульсов, содержащий повторитель напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом первого компаратора, с инвертирующим входом второго компаратора и с входом первой линии задержки, выход которой подключен к инвертирующему входу,первого компаратора и неинвертирующему входу второго компаратора, а также первый и второй цифровые измерители длительности импульсов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения быстродействия, в него введены два компаратора, два элемента совпадения и вторая линия задержки, вход которой соединен с выходом первой линии задержки, а вы%од — с инвертирующим входом третьего компаратора и неинвертирующим входом четвертого компаратора, нзинвертирующий вХод третьего компаратора и инвертирующий вход четвертого компаратора подключены к выходу первой линии задержки, выходы первого и второго компараторов соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов совпадения, а выходы третьего и четвертого компараторов — с вторыми входами соответственно первого и второго элементов совпадения, выход первого элемента совпадения подключен к входу первого цифрового измерителя длительности импульсов, а выход второго элемента совпадения— к входу второго цифрового измерителя длительности ичпульсов.

1511713 фиг.2

Составитель А. Стройкова

Текред М.Дидык Корректор Т. Палий

Редактор А. Допинич

Заказ 5900/50 Тираж 714 Подпи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101