Преобразователь временных интервалов

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и кодирования временных интервалов наносекундного диапазона в ядерно-физических экспериментах. Цель изобретения - повышение точности путем снижения искажений преобразования временных интервалов от воздействия переходных процессов и уменьшения дифференциальнрй нелинейности . Поставленная цель достигается тем, Z N8lte № -,ceeW.i . что в устройство по авт. св. № 1525914 дополнительно введены управляемый генератор 2 треугольного напряжения, масштабирующие усилители и счетный блок G, а одновибратор 11 выполнен управляемым . Введение блоков, относящихся к блоку 1, позволяет резко уменьшить влияние наводок и помех от формирующих элементов на однородность ширины каналов преобразователя в целом, так как измерение одного и того же временного интервала происходит с разной величиной временного порога. Изменение величины временного порога происходит не на каждом цикле его стабилизации, а только после неоднократного уточнения его значения в нескольких циклах стабилизации. Введение блока 5 позволяет получить цифровой код, пропорциональный измеряемому временному интервалу. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>э Н 03 М 1/50, G 04 F 10/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ) РЯ3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1525914 (21) 4685496/24 (22) 03.05.89 (46) 07,07.92. Бюл. М 25 (72) В.Г.Деменков и В.С.Нестеренко (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР.

N. 1525914, кл. Н 03 М 1/50, 1988. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и кодирования временных интервалов наносекундного диапазона в ядерно-физических экспериментах. Цель изобретения— повышение точности путем снижения искажений преобразования временных интервалов от воздействия переходных процессов и уменьшения дифференциальной нелинейности. Поставленная цель достигается тем, „„ЯХ,, 1746532 А2 что в устройство по авт. св. N. 1525914 дополнительно введены управляемый генератор 2 треугольного напряжения, масштабирующие усилители и счетный блок

5, а одновибратор 11 выполнен управляемым. Введение блоков, относящихся к блоку

1, позволяет резко уменьшить влияние наводок и помех от формирующих элементов на однородность ширины каналов преобразователя в целом, так как измерение одного и того же временного интервала происходит с разной величиной временного порога. Изменение величины временного порога происходит не на каждом цикле его стабилизации, а только после неоднократного уточнения его значения в нескольких циклах стабилизации. Введение блока 5 позволяет получить цифровой код, пропорциональный измеряемому временному интервалу. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1746532

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и кодирования временных интервалов наносекундного диапазона в ядерно-физических экспериментах.

Цель изобретения — повышение точногти путем снижения искажений преобразования временных интервалов от воздействия переходных процессов и уменьшения дифференциальной нелинейности, На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — схема управляемого генератора треугольного напряжения; на фиг. 3— схема блока коррекции временного порога; на фиг. 4 — схема одновибратора с регулируемой длительностью импульса, Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 преобразования временных интервалов, управляемый генератор 2 треугольного напряжения, масштабирующие усилители 3 и 4, счетный блок 5. элементы И 6 и 7, элементы ИЛИ 8 и 9, одновибратор 10, управляемый одновибратор 11, элемент И 12, элемент ИЛИ 13, зарядно-разрядный блок

14, компаратор 15, блок 16 генерации цикла стабилизации, блок 17 коррекции временного hopora, генератор 18 опорной частоты, элемент И 19, счетчик 20.

Управляемый генератор 2 треугольного напряжения (фиг. 2) содержит счетчик 21, мультиплексор 22, элементы И 23 и 24, триггер 25, дешифратор 26, реверсивный счетчик 27, цифроаналоговый преобразователь 28.

Блок 17 коррекции временного порога (фиг. 3) содержит элемент 29 сравнения длительности импульсов, формирователь 30, триггер 31, элементы И 32 — 34, одновибратор 35 с регулируемой длительностью импульса, реверсивный счетчик 36. цифроаналоговый преобразователь 37.

Одновибратор 35 с регулируемой длительностью (фиг, 4) содержит элемент И 38, триггеры 39 и 40, управляемые элементы 41 и 42 задержки, инверторы 43-и 44, регулируемый генератор 45 тока, накопительный элемент 46.

Устройство работает следующим образом.

Стартовый импульс проходит через нормально открытый элемент И 6 и через элемент ИЛИ 8 запускает одновибратор 10, который формирует импульс длительностью

Т1. Сигнал одновибратора 10 деблокирует элемент 7 И и через последовательно включенные элемент ИЛИ 13 и блок 16 блокирует стартовый канал, Стоповый импульс. если он отстает от стартового не более чем на Т1. запускает через элемент И 7 и элемент ИЛИ

9 одновибратор 11, который формирует импульс длительностью Т2. Сигналы обоих одновибраторов поступают на элемент И 12, который выделяет импульс управления за5 рядно-разрядного блока 14. Длительность импульса равна разнице длительностей Т1Т2 и состоит иэ суммы длительностей измеряемого временного интервала т„м и длительности временного порога ten. Ком10 паратор 15 выдает результат сравнения опорного напряжения и напряжения с выхода блока 14 в виде длительности импульса Т ., равной

Т ; = ((1изм + ten)+(Is — !р))/Ip, 15 где I и Iр — токи заряда и разряда накопительного элемента в блоке 14 соответственно.

Блокировка стартового канала продлевается на эту длительность. которая посту20 пает в блок 17 коррекции временного порога, который вычитает из поступившей длительности величину трансформированной длительности временного порога. Величина трансформированной длительности

25 временного порога равна

Твп = 1вп"(э I p)/ Ip. периодически уточняется во время циклов стабилизации временного порога. На выходе блока 17 появляется сигнал длительно30 стью Т

T = Т вЂ” Твп = тизмК з Ip)/Ip.

X.

Этот сигнал поступает на один иэ входов элемента И 19 блока 5. В течение длительности этого сигнала импульсы

35 генератора 18 поступают на счетчик 20, на выходе которого формируется код, пропорциональный входному временному интервалу, Циклы стабилизации временного порога по окончании цикла трансформации изме40 ряемого временного интервала запускаются блоком 16 генерации циклов стабилизации с частотой 50 гц. Блок 16 через элементы И

6 и 7 блокирует стартовый и стоповый каналы преобразования соответственно, Этот

45 же сигнал готовит блок 17 для сравнения генерируемой им с помощью специального одновибратора длительности, которая по своеи величине равна трансформируемой блоком 14 длительности временного поро50 га. Блок 16 через элементы ИЛИ 8 и 9 запускает цепи стабилизации временного порога, т,е, одним и тем же сигналом запускает оба одновибратора 10 и 11, Элемент

И 12 выделяет величину временно о порога

55 блока 1, которая поступает на запуск специального одновибратора блока 17 и транс- . формируется с помощью блока 14.

Результат трансформации, выделенныи компаратором 15. поступает на блок 17, где сравнивается с длительностью специально.

1746532

15

25

35

55 го одновибратора. Результат сравнения используется в этом блоке для коррекции длительности специального одновибратора.

По окончании процесса сравнения длительностей сигнал блока 17 поступает на блок 16, завершает цикл стабилизации и деблокирует элементы 6 и 7. Этот же сигнал с блока 17 поступает на стробирующий вход мультиплексора 22 и счетчйка 21 блока 2. При р соответствующем состоянии информационных входов и кодовой комбинации на адресных входах мультиплексора 22. поступивший на его стробирующий вход сигнал появляется на его выходе. Этот сигнал в зависимости от состояния триггера 25 поступает либо через элемент 23, либо через элемент 24 на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 27, выходной код которого управляет напряжением на выходе ЦАП 28 . для управления через соответствующие масштабирующие усилители 3 и 4 длительностью одновибраторов как в стоповом канале, так и в блоке 17, Выходной код реверсивного счетчика 27 через дешифратор 26 управляет состоянием триггера 25.

Масштабирующие усилители (МУ) 3 и 4 являются линейными каскадами передачи аналоговой величины с управляемого генератора (МУ) 2, причем МУ 3 имеет коэффи циент передачи - 1/К, где К вЂ” коэффициент трансформации зарядно-разрядного блока

14. МУ 3 управляет длительностью одновибратора 11 стопового канала. Длительность выходного сигнала этого одновибратора при любом воздействии на него управляющей аналоговой величины с УГ 2 должна удовлетворять условию Т2 > T1. МУ 4 имеет коэффициент передачи приблизительно равный единице, и управляет длительностью одновибратора 35 блока 17. Возможность независимого выбора значений коэффициентов передачи обоих МУ в указанных пределах и соответствующий подбор времяэадающих цепей обоих одновибраторов с управляемой длительностью выходного сигнала позволяет изменение длительности выходного сигнала одновибратора стопового канала полностью скомпенсировать изменение длительности выходного сигнала одновибратора 35 блока 1. Изменение длительности выходного сигнала одновибратора 11 стопового канала и последующая компенсация ее в цепях вычитания величины временного порога в блоке 1 позволяют регистрировать одну и туже величину измеряемого временного интервала при различных значениях величины временного порога, что ведет к снижению эффектов влияния наводок и помех на зарядно-разрядные цепи накопительного конденсатора в блоке 14. Действительно, измерение одного и того же значения величины измеряемого временного интервала осуществляется при различных уровнях наводок и помех за счет разной величины временного порога. Таким образом осуществляется статистическое раэравнивание ширины канала преобразователя временных интервалов, что ведет к снижению величины дифференциальной нелинейности.

Введение блоков 2-4,- относящихся к. блоку 1, позволяет, не снижая эффективности автоматической коррекции временного порога, резко уменьшить влияние наводок и помех от формирующих элементов на однородность ширины каналов преобразователя в целом, так как измерение одного и того же временного интервала происходит с разной величиной временного порога. Изменение величины временного порога происходит не на каждом цикле его стабилизации, а только после неоднократного уточнения его значения в нескольких циклах стабилизации.

Использование преобразователя в иэмерениях по исследованию временных распределений, получаемых при. реализации. например, времяпролетной методики, позволяет существенно повысить достоверность и точность получаемой информации путем снижения дифференциальной нелинейности, особенно в начале и конце реги-. стрируемого временного распределения или временного спектра.

Формула изобретения

1, Преобразователь временных интервалов по авт. св. M 1525914, о т л и ч а юшийся тем, что; с целью повышения точности путем снижения искажений преобразования временных. интервалов от воздействия переходных процессов и уменьшения дифференциальной нелинейности, введены счетный блок, управляемый генератор треугольного напряжения, первый и второй масштабирующие усилители, а. второй одновибратор выполнен управляемым, вход управления которого подключен к выходу первого масштабирующего усилителя, вход которого объединен с входом второго масштабирующего усилителя и подключен к выходу управляемого генератора треугольного напряжения. группа входов которого является шиной управления, а тактовый вход подключен к первому выходу блока коррекции временного порога, четвертый вход которого подключен к выходу второго масштабирующего усилителя, а второй выход соединен с выходом счетного блока. выход которого является выходной шиной устройства.

1746532

2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок коррекции временного порога выполнен на элементе сравнения длительности импульсов, формирователе, трех элементах И, триггере, одновибраторе с регулируемой длительностью импульса, реверсивном счетчике и цифроаналоговом преобразователе, выход которого соединен с первым входом одновибратора с регулируемой длительностью 1п . импульса, второй вход которого является третьим входом блока, третий вход которого является четвертым входом блока, а выход соединен с первыми входами элемента сравнения длительности импульса и первого элемента И, вторые и третьи входы которых соответственно объединены и являются первым и вторым входами блока соответственно, вторым выходом которого является выход первого элемента И, выходы ревер- 2п сивного счетчика соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, а входы управления счетом соединены с выходами второго и третьего элементов И соответственно. первые входы которых объединены и подключены к выходу формирователя. вторые входы соединены с соответствующими выходами триггера, установочные входы которого соединены с соответствующими выходами 30 элемента сравнения длительности импульсов, третий выход которого соединен с входом формирователя, выход которого является первым выходом блока, 3. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю- З5 шийся тем, что управляемый генератор треугольного напряжения выполнен на счетчике, мультиплексоре, двух элементах

И, трйггере, дешифраторе, реверсивном счетчике и цифроаналоговом преобразова- 4О теле, выход которого является выходом блока, а входы объединены с соответствующими входами дешифратора и подключены к соответствующим выходам реверсивного счетчика, входы суммирова- 45 ния и вычитания которого подключены к выходам первого и второго элементов И сооТветственно, первые входы которых объединены и подключены к выходу мультиплексора, адресные входы которого являются группой входов блока, а вход стробирования обьединен с тактовым входом счетчика и является тактовым входом блока, выходы счетчика подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора. вторые входы первого и второго элементов И подключены к прямому и инверсному выходам триггера соответственно, установочные входы которого подключены к соответствующим выходам дешифратора.

4. Преобразователь по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что счетный блок выполнен на последовательно соединенных генераторе опорной частоты, элементе И и счетчике, выходы которого являются выходами блока, второй вход элемента И является входом блока, 5. Преобразователь по и. 2, о т л и ч а юшийся тем, что одновибратор с регулируемой длительностью импульса выполнен на двух триггерах, двух элементах задержки и элементе И-НЕ, первый вход которого объединен с первым установочным входом первого триггера и является вторым входом одновибратора, второй вход элемента И-Н Е объединен с первым чстановочным входом второго триггера, подключен к выходу первого триггера и является выходом одновибратора, первым и третьим входами которого являются управляющие входы второго и первого элементов задержки соответственно, второй установочный вход второго триггера соединен с выходом первого элемента задержки. вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ, инверсный выход второго триггера соединен с информационным входом второго элемента задержки, выход которого соединен с вторым установочным входом первого триггера.

1746532

1746532

Составитель B. Гейнрихс

Редактор Н. Лазоренко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О, Ципле

Заказ 2403 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, yn,Гагарина, 101