Устройство для измерения временного интервала между симметричными импульсами

 

G П И С А Н И Е «п 554523

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фф

Ь з «. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.07.75 (21) 2149876/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень М 14

Дата опубликования описания 19.05.77 (51) М, Кл е G 04F 10/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621,317.361 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Чернышев и Е. И. Ковригин

Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННОГО

ИНТЕРВАЛА МЕ)КДУ СИММЕТРИЧНЫМИ ИМПУЛЬСАМИ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического контроля, а также в импульсных оптических локаторах в тех случаях, когда требуется определить временной интервал между двумя симметричными импульсами, амплитуды которых могут меняться в широких пределах.

Известно устройство для измерения временного интервала между импульсами, содержащее генератор импульсов заполнения, подключенный к одному из входов элемента

И, счетный триггер, на вход которого подаются опорный и интервальный импульсы, причем выход триггера соединен с вторым входом элемента И, а выход последнего подключен к счетчику импульсов.

До начала измерений триггер находится в положении «О», при этом импульсы генератора, поступающие на один вход элемента И, в счетчик не проходят. При переключении опорным импульсом триггера из положения

«О» в положение «1» импульсы генератора проходят в счетчик. Затем интервальный импульс вновь переводит триггер в положение

«О». Поступление импульсов в счетчик прекращается, а их количество, зарегистрированное счетчиком, определяет величину искомого временного интервала (11.

Однако в известном устройстве при неодинаковом изменении амплитуд входных импульсов и соответственно крутизны их передних фронтов количество счетных импульсов

5 меняется, что вносит погрешность в измерение. Устранение этой погрешности путем усреднения результатов отдельных измерений снижает быстродействие схемы.

Известно также устройство, которое содер10 жит резонансный усилитель и фазочувствнтельную схему. Входной импульс образует в контуре усилителя вынужденные колебания., их фаза жестко связана с положением на оси времени центра тяжести импульса. Фазочув15 ствительная схема, подключенная к контуру, срабатывает в определенной фазе и выдает соответствующий сигнал, который может быть подан на устройство (21.

Недостаток устройства заключается в том, что в случае наложения «а входной импульс шума поло>кение фазы колеб".Hèé станет неопределенным, что затрудняет ее фиксацию и соответственно снижает точность измерения. Кроме того, входные импульсы не должны иметь плоской вершины.

Известно устройство для измерения времепнсго интервала между симметричными импульсами, содержащее цифровой счетчик, генератор импульсов, подключенный к входу

554523

30 первого элемента И и через первый триггер — к входу второго элемента И (3).

Однако у этого устройства недостаточно высокое быстродействие.

С целью повышения быстродействия в предлагаемое устройство введены третий и четвертый элементы И, пороговый усилитель, второй триггер, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, причем входом устройства является вход порогового усилителя, выход которого соединен с входом второго триггера, с первым входом первого элемента ИЛИ с первым входом третьего элемента И, выход второго триггера соединен через третий элемент

И с вторым входом первого элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу второго элемента И непосредственно и через элемент НŠ— к входу четвертого элемента И, а второй элемент

ИЛИ своими входами подключен к выходу первого и второго элементов И, а выходами— к входу цифрового счетчика.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений.

Устройство содержит генератор 1 импульсов заполнения, первый элемент И 2, первый триггер 3 со счетным запуском, второй элемент И 4, второй элемент ИЛИ 5, цифровой счетчик 6, пороговый усилитель 7, второй триггер 8 со счетным запуском, третий элемент И 9, первый элемент ИЛИ 10, четвертый элемент И 11, элемент НЕ 12.

Генератор 1 посредством двух каналов (первый элемент И 2, а второй через последовательно соединенные триггер 3 и через элемент И 4) подключен к элементу ИЛИ 5, выход которого соединен со счетчиком 6. Пороговый усилитель 7, вход которого является входом всего устройства, соединен на выходе с триггером 3, элементом И 9 и элементом

ИЛИ 10. Выход триггера 8 подключен к входу элемента И 11 и к второму входу элемента И 9, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10, его выход подключен к входу элемента И 4 и через элемент

HE 12 — к второму входу элемента И 11, а выход последнего соединен с вторым входом элемента И 2.

Устройство работает следующим образом.

Опорный симметричный импульс любой формы (фиг. 2, а, момент t„), подаваемый на вход устройства, преобразуется на выходе порогового усилителя 7 в прямоугольный импульс (для простоты уровень порога срабатывания усилителя 7 принят нулевым) и поступает на входы элементов И 9, ИЛИ 10 и триггера 8, который первоначально находится в состоянии «О» (считаем присутствие импульса за «1», а отсутствие за «О») . В результате на обоих входах элемента И 9 (и соответственно на его выходе), на выходе

55 б0

55 элемента ИЛИ 10 и па входе элемента И 11 присутствует состояние «1». В то же время на втором входе элемента И 11 из-за действия элемента НЕ 12 будет состояние «О», при этом элемент И 2 закрыт для импульсов заполнения, а элемент И 4 открывается и импульсы с генератора 1, пройдя триггер 3, через элемент ИЛИ 5 поступают в счетчик 6 (фиг. 2, б, интервал,— ti).

После прекращения действия (момент t>) опорного импульса на первых входах элементов И 9 и ИЛИ 10 окажется состояние «О».

На втором входе элемента И 9 и на входе элемента И 11 — состояние «1», так как триггер 8 остается в прежнем состоянии. Вследствие этого на выходе элемента ИЛИ 10 окажется состояние «О», элемент И 4 закрывается, а элемент И 2 открывается, так как на обоих входах элемента И 11 состояние «1».

Таким образом, импульсы от генератора 1 через элемент ИЛИ 5 проходят в счетчик 6 непосредственно без деления до момента 4.

При поступлении интервального импульса (на фиг. 2 а, момент 4) триггер 8 перебрасывается в состояние «О», элемент И 9 закрывается. Так как на одном входе элемента ИЛИ

10 присутствует состояние «1», то элемент И

4 открывается, а элемент И 11 и 2 закрываются. В счетчик поступают импульсы заполнения от генератора 1 в два раза реже, чем во время паузы (фиг. 2, б, интервал 4 — 4).

При прекращении действия интервального импульса (момент 4) на обоих входах элемента И 9 и соответственно на вторых входах элементов И 2, 4 наступает состояние «О», при этом импульсы заполнения в счетчик 6 не поступают. С появлением второго опорного импульса цикл начнется снова. Как видно из сравнения фиг. 2, б и в, количество импульсов, поступающих в счетчик за время tp — 4, точно соответствует тому количеству импульсов, которые бы поступили в период, соответствующий интервалу tc о с.с между серединами исходных сигналов без предварительного деления.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проще (меньше сложных и дорогостоящих блоков — счетчик, триггер) осуществить один из наиболее точных методов измерения временного интервала. Поскольку информация о временном интервале заключается только в количестве импульсов, поступающих в счетчик, можно не фиксировать предварительно вершины (середины) входных сигналов, а преобразователь определенным ооразом последовательность счетных импульсов, действующую от начала первого входного сигнала до конца второго, что сокращает время измерения и упрощает процесс измерения, сведя его к простому подсчету числа импульсов.

Устройство может быть реализовано на интегральных микросхемах.

554523

Формула изобретения Риг. 7

1 1

h nnn

Fuzz

Составитель П. Лягни

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Брахнина

Редактор Л. Попова

Заказ 978/13 Изд. № 385 Тираж 904 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Устройство для измерения временного интервала между симметричными импульсами, содержащее цифровой счетчик, генератор импульсов заполнения, подключенный к входу первого элемента И и через первый триггер— к входу второго элемента И, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью повышения оыстродействия, в него введены третий и четвертый элементы И, пороговый усилитель, второй триггер, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, причем входом устройства является вход порогового усилителя, выход которого соединен с входом второго триггера, с первым входом первого элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента И, выход второго триггера соединен через третий элемент И с вторым входом первого элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к вто5 рому входу второго элемента И непосредственно и через элемент НŠ— к входу четвертого элемента И, а второй элемент ИЛИ своими входами подключен к выходу первого и второго элемента И, а выходами — к входу

10 цифрового счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Г. Я. Мирский «Измерение временных интервалов», 1966, с. 50 — 52.

15 2. A. П. Цитович «Ядерная радиоэлектроника», !967, с. 271 — 276.

3. Авторское свидетельство Хо 423095, М. Кл.- аG 04F 10/00, 1972 (прототип).