Цифровой измеритель временных интервалов

 

Ф гС < РА > °

° с1;

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советским

Социалистическим

Республик

< п662906 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл,2 (22) Заявлено101276 (21) 2427364/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет

G0 4 F 10/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликоваио150579. Бюллетень М 18 (53) УДК681. 11 (088. 8)

Дата опубликования описания 180579

С. Н. Неустроев, С, П. Исык и В. П. Харченко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ. ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано для точного измерения временных интервалов и длитель ности электрических сигналов в экспериментальной физике, радиолокации и промышленной электронике, Известны измерители временных интервалов, в которых интервал Тк грубо (с точностью до ЬТ„) оценивают в канале грубого измерения, а отрезок ЬТ„ оценивается в канале точного измерения. Для этого в точном канале формируют импульсы с длительностями ь,(и

Ь пропорционально их расширяют и 15

2 способом последовательного счета преобразуют в цифровой код. Затем производят однозначное сложение результатов точного измерения и с учетом его уточняют результат грубого измерения. 2О

Эти измерители содержат генератор счетных импульсов, канал грубого измерения в составе последовательно включенных ворот грубого отсчета,каскадов совпадений, каскадов ИЛИ и счетчика точного отсчета с одним информационным выходом, канал точного отсчета в составе двух преобразователей дробных отрезков времени в число, счетных импульсов, счетчиков точного отсчета, схемы однозначного сложения результатов точного измерения и ряда вспомогательных устройств и схем. Разновидности этих измерителей отличаются в основном типом преобразователей канала точного измерения (1) . Измерители такого типа характеризуются сложностьюю н аст ройки и эх сплу ат ации . В частности, известен цифровой измеритель временных интервалов, содержаший генератор счетных импульсов, канал грубого измерения в составе последовательно включенных RS-триггера, вход S котОрого подключен к первой входной клемме, а вход R — ко второй клемме, каскад совпадений, второй вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, каскада ИЛИ и счетчика грубого отсчета, канал точного измерения в составе первого и второго преобразователей дробных отрезков времени в число импульсов, в каждом .из которых последовательно включены формирователь импульсов, первый иэ входов которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, расширитель импульсов и каскад совпадений, и счетчиКа точного отсчета, причем вторые входы формирователей преобразователей дробных отрезков вре66 2906 4 мени в число импульсов подключены на первый и второй входы устройства, а второй вход схемы совпадения второго преобразователя дробных отрезков времени в число импульсов подключен к вы-ходу генератора счетных импульсов (2) .

Недостатками устройства являются сравнительная его сложность и низкая н адежность .

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение устройства.

Для этого в него введены последо- 10 вательно включенные дополнительный триггер, формирователь и элемент задержки, второй элемент задержки, че рез который второй вход схемы совпадения первого преобразователя дроб- 15 ных отрезков временй в число импульсов подключен к выходу генератора счетных импуль =îâ, дополнительная схема ИЛИ, два входа которой подключены соответственно к выходам преобраэова-gp телей, а выход - к входу дополнительного триггера, схема совпадения, выход которой подключен ко второму вхо ду первой схемы ИЛИ, причем счетчики грубого и точного отсчетов являются реверсивными счетчиками, при этом на вычитающий вход счетчика грубого отсчета включен выход первого элемента задержки,на вычитаюцфй вход счетчика точного отсчета — выход схемы совпаЗО дения второго преобразователя,на сум мирующий вход — выход схемы совпадения первого преобразователя и первый вход дополнительной схемы совпадений, второй вход которой включен на выход счетчика точного отсчета, вход

S этого счетчика объединен с выходом

R дополнительного триггера и подключен к первой клемме устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема цифрового измерителя временных 40 интервалов; на фиг 2 — временные диаграммы его работы, где 1, 2 — входные клеммы устройства, 3 — генератор счетных импульсов, 4 — триггер, 5 — схема совпадений,б — триггер,7 — реверсив- 45 ный счетчик rpyбого отсчета, 8, 9 преобразователи дробных отрезков времени в число импульсов, 10 — формиро ватель первого преобразователя, 11 расширитель первого преобразователя, 12 — схема совпадений первого преобразователя, 13, 14, 15 — соответствен-. но формирователь, расширитель и схе- ма совпадений второго преобразователя, 16, 17, 18, 19, — входы формирователей в схему совпадения второго преобразователя, 20 — реверсивный счетчик точного отсчета, 21 — элемент задержки, 22 — схема. совпадений, 23 — элемент задержки, 24 — формирователь, 25 триггер, 26 - схема ИЛИ. 60

Вход . S RS-триггера 4 подключен к первой входной клемме )„на которую подается старт-импульс, а вход R - к второй входной клемме 2, на которую. подается стоп-импульс. Выход RS-триггера 4 подключен к одному иэ входов каскада 5 совпадений, другой вход которого соединен с выходом генератора

3 счетных импульсов, а выход — с одним из входов каскада 6 ИЛИ. Выход каскада б ИЛИ подключен непосредственно к суммирующему входу реверсивного счетчика 7 грубого отсчета. Во втором преобразователе 8 дробного отрезка времени М2в число счетных импульсов вход 16 формирователя 10 импульсов подключен к выходу генератора 3 счетных импульсов, а выход 17 — к второй входной клемме 2. К выходу формирователя 10 импульсов подключен расширитель 11 импульсов, выход которого соединен непосредственно с одним из входов каскада 12 совпадений, другой вход которого через элемент 21 задержки соединен с выходом генератора 3 счетных импульсов, а выход — непосредственно с суммирующим входом реверсивного счетчика 20 точного отсчета. В первом преобразователе 9 дробного отрезка времени Ь 4 в число счетных импульсов вход 18 формирователя 13 импульсов подключен к выходу генератора

3 счетных импульсов, а выход 19 — к первой входной клемме 1. К выходу формирователя 13 импульсов подключен расширитель 14 импульсов, выход которого соединен непосредственно с одним из входов каскада 15 совпадений, другой вход которого подключен к выходу генератора 3 счетных импульсов, а выход — к вычитающему входу реверсивного счетчика 20,вход S последнего подключен к первой вХодной клемме 1, а выход — к одному иэ входов каскада 22 совпадений, другой вход которого соединен непосредственно с его же суммирующим входом. Выход каскада 22 совпадений соединен непосредственно с другим входом каскада 6 ИЛИ канала гру- . бого измерения. Вычитающий вход реверсивного счетчика 7 грубого отсчета через последовательно включенные второй элемент 23 задержки и формирователь 24 одиночного импульса подключен к выходу второго RS-триггера 25, вход

R которого подключен к первой входной . клемме 1, а вход S — через второй каскад 26 ИЛИ к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика 20 точного отсчета.

В исходном состоянии реверсивный счетчик 7 грубого отсчета, реверсивный счетчик 20 точного отсчета, RS-.триггер 4 и преобразователи 8 и 9 отрезков времени 114 и а1 находятся в нулевом состоянии, Генератор 3 вырабытывает непрерывную последовательность счетных импульсов с периодом T ..

При поступлении на клемму 1 стартимпульса RS-триггер и реверсивный счетчик 20 точного отсчета устанавливаются в единичное состояние, а R триггер 25 — в нулевое. Пока RS-триг-. гер 4 находится в единичном состоянии

5 662906 6 (до поступления стоп-импульса), счет- обеспечивает прохождение счетных имт а 3 заде жанных ные импульсы с генератора 3 проходят пульсов с генератора, д р т 21 за е жки на поче ез каскад 5 совпадений и каскад 6 с помощью элемента зад р

ИЛИ на суммирующий вход реверсивного ловину периода > р чер и а Т че ез каскад 12 счетчика 7 грубого отсчета и подсчиты- совпадений на суммирующий вход реверЙ 20 точного отсчета. ваются им. При этом входной временной сивного счетч ка имп льсов на 0 5 т интеРвал измеРЯетсЯ с точностью лаях= 5 ЗадеРжка счетных У исключает одновременное воздействие

При поступлении старт-импульса в счетных импульсов на суммирующем и кан т ал очного измерения на вход 19 вычитающем входах реверсивного счете ова-, формирователя я 13 импульсов и первого чика 20 точного отсчета и, сл д н т в аботе поза ним счетного импульса с генерато- 10 тельно, неопределенность в ра оте поа 3 на вход 18 этого же формировате- следнего. Под действием счетных имля он вырабатывает импульс с длитель- пульсов, поступающих на суммиругщий костью д .(. Этот импульс поступает вход, число, записанное в счетчике на ра ритель 14 импульсов/ который 20/ увеличивается на Пх Т (см.фиг., вырабатывает импульс с длительностью 5 Л-й ). При возрастании числа счетных (д, где к - коэффициент преобразо- импульсов, поступающих на суммируювания масштаба времени. Расширенный щий вход реверсивного счетчика 20, импульс с расширителя 14 поступает на может возникать переполнение его.В один из входов каскада 15 совпадений .этом случае необходимо увеличивать о время своего существования обес- показания реверсивного счетчика

20 печивает прохождение счетных импуль- 7 грубого отсчета на единицу. С этой нератора 3 через каскад 15 целью выход реверсивного счетчика 20, и совпадений на вычитающий вход ревер- на котором вырабатывается высоки сивного счетчика 20 точного отсчета уровень напряжения при установлении (см. иг. 2,ж), в котором после посту- всех триггеров счетчика 20 в единичпл ени я ст арт -импуль с а т-импульса было записано 25 ное состояние, подключен к одному из в ний на учисло, равное е ое единице грубого (цело- выходов каскада 22 совпадени, на друго) отсчета. од де ств

П ействийм счетных гой вход которого подаются счетные импульсов, поступающих на вход, чис- импульсы с суммирующего входа этого ло, записанное в счетчике ч тчике 20 умень- же счетчика. При переполнении ревер— I1oä действием 30 сивного счетчика 20 точного отсчета шается иа щ = T ° од де с первого счетного импульса, появляюще- на выходе каскада сов ад р

ычитающем входе реверсивного батывается одиночный счетный импульс, счетчика 20 точного отсчета, RS-триг- который через каскад 6 И И у гер 25 устанавливается в единичное на суммирующий вход реверсивного счетсостояние, ерепад напря

П жения возни- 35 чика 7 грубого отсчета и увеличивает

I кающий на выходе RS-триггера 25, обес- его показания на единицу. печивает срабатывание формирователя я сл чая дТ = 0 на вычитающий

24, на выходе которого вырабатывается вход счетчика 20 не поступит ни одноодиночный счетный импульс (cM. фиг.2, го счетного импульса, а первый же з-к). Этот импульс с формирователя 40 счетный импульс, поступивший на сум4 вто ой элемент 23 задержки мирующнй вход этого счетчика, вызовет поступает на вычитающий вход реверсив- его переполнение, и в результате ченого счетчика 7 грубого отсчета и рез каскад 22 совпадений прибудет уменьшает записан аЕт записанное в нем число на один счетный импульс íà суммирующий чи 7 т е. единицу, что комп что компенсирует число (еди- вход реверсивного счетчика, т,е.

45 и г бого отсчета), записанное при возникает ошибка в измерении на единицу гру ого отс ч Лля исключения поступ уплении старт-импульса в реверсив- ницу грубого отсчета. Дл точ . . чином счетчике 20 точного отсчета. Вы- . такой ошибки счетные импульсы с вы читание единицы грубого отсчета при тающего и суммирующего входов реверх тя бы одного импульса сивного счетчика 20 точного отсчета

6 ИЛИ по аются на вычитающий вход реверсивного счет- 50 через второй каскад 2 подаются чика 20 точного отсчета- позволяет на вход S RS-триггера 25, под действиимость индикации зна- ем выходного напряжения которого выисключить необходимость и Плюс или Минус в резуль- ра атывается ор б ф мирователем 24 одиночков Плюс или и ный счетный импульс, поступающий четатах точного измерения. т 23 за ержки на вычитающий

П и поступлении стоп-импульса в ка= 5 рез элемент заде н вхо 17 фор- вход реверсивного счетчика 7 и уменьния на единицу. Таким ми ователя 10 импульсов и первого за шает его показания на единицу. а мирователя имп

3 об азом исключается появление систеним счетного импульса с генератора о раз импульс матической погрешности измерения, равна его вход 16 он ° вырабатывает импульс с длительностью b,tg Этот импульс по- 60 HDA единице грубого отсчета ступает на расширитель 11 импульсов, который вырабатывает импульс с длиФормула изобретени я тельностью (» Ь . Расширенный имг пульс р р с асши ителя 11 поступает на

Цифровой измеритель временных инодин иэ входов каскада 12 совпадений

65 е жа и генератор счети во время своего существования kit тервалов, сод ржащи е 7 6629 ных импульсов, канал грубого измерения в составе последовательно включенных RS триггера, вход S которого подключен к первой входной клемме, а вход H — - ко второй входной клемме кас- када совпадений, второй вход которого подключен к выходу генератора счет- 6 ных импульсов, каскада ИЛИ и счетчика грубого отсчета, канал точного измерения в составе первого и второго преобразователей дробных отрезков времени в число импульсов, в каждом иэ р которых последовательно включены формирователь импульсов, первый из входов которого подключен к выходу генератора-счетных импульсов, расширитель импульсов и каскад совпадений, и счет-15 чика точного отсчета, причем вторые входы формирователей преобразователей дробных отрезков времени в число импульсов подключены на первый и второй, входы устроиства, а второй вход схемы совпадения второго преобразователя дробных отрезков времени в число импульсов подключен к выходу генератора счетных импульсов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства,25 в него введены последовательно включенные дополнительный триггер, формирователь и элемент задержки, второй элемент задержки, через который второй вход схемы совпадения первого 30 преобразователя дробных отрезков вре06 8 мени в число импульсов подключен к выходу генератора счетных импульсов, дополнительная схема ИЛИ, два входа

1 которой подключены соответственно к выходам преобразователей, а выходк вхоцу дополнительного триггера, схема совпадения, выход которой подключен ко второму входу первой схемы

ИЛИ,причем счетчики грубого и точного отсчетов являются реверсивными счетчиками,при этом на вычитающий вход счет чика грубого отсчета включен выход первого элемента задержки,на вычитающий вход счетчика точного отсчета -. выход схемы совмещения второго преобразователя,на суммирующий вход — выход схемы совпадения первого преобразователя и первый вход дополнительной схемы совпадения, второй вход которой включен на выход счетчика точного отсчета, выход Б этого счетчика объединен с выходом R дополнительного триггера и подключен к первой клемме устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Денбновецкий С, В., Шкуро А, Н.

Принципы устранения неоднозначности в цифровых измерителях временных интервалов. Приборы и техника эксперимента, 1975, Р 6, с. 7-16.

2. Авторское свидетельство

Р 368583, кл. 604 F 10/04, 1975. а лг с

Фиг. 2

С

t

С

t

С

t

t

ЦЯИИПИ Заказ 2693/48

Тираж 501. Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород,ул.Проектная,4