Цифровой измеритель временныхинтервалов
182817!
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
- М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Со1оз Советских
Социалистических
Республик л ,!!j/
«ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.06.79 (21) 2782767, 18-21 (51) М. Кл.
G 04 Г 1004 с Г!РисосДипсписм ",351BIIII X
Государственный комитет (23) Приоритет— (43) Опуоликовано 07.05.81. Бюллстснь Л" 17 (45) Дата опубликования описания 0 .05.81 ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.7 (088.8) (72) Авторы изобретения
В. Я. Загурский и В. 1О. Ведин
Институт электроники и вычислительной техники
АН Латвийской ССР (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ
И НТЕРВАЛОВ
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в радионавигации, радиолокации, для цифрового измерения временного интервала между двумя сигналами или в серии импульсных сигналов.
Известен цифровой измеритель временных интервалов (1), содержащий многофазный генератор импульсов эталонной частоты, временные селекторы на схемах И, вспомогательные счетные ячейки, устройство отсчета числа измерений, . сумматоры по модулю, два основных счетчика. Точность измерителя и надежная его работа реализуется при усреднении результатов за m измерений. При измерении из-за произвольной фазировки сигналов начала измерения
«Старт» и окончания — «Стоп» относительно сигналов многофазного генератора возможно появление неполноценных сигналов.
В результате возможен сбой счетных ячеек и появление на выходах сумматоров по модулю два серий неполноценных импульсов, подающих на вход основного счетчика. Это приводит к ненадежной работе измерителя и ошибкам измерения однократных временных интервалов. Необходимость усреднения результатов измерений снижает быстродействие устройства.
Наиболее близким к данному изобрете2 пию по технической сущности является цифровой измеритель временных интервалов 12), содержащий генератор эталонной последовательности, линию задержки с отводами и кодопреобрззователь, и выходам которого подключены входы сумматора, он содержит также селектор и счетчик.
1-1едостатки известного измерителя— негысокая точность и надежность работы, 10 так как точность измерсии51 ограничена предельной частотой работы счетных триггеров накапливающего сумматора; в случае, если сдвиг сигналов на отводах .111нии задержки меньше периода предельной частоты, 5 работы этих триггеров, то измеритель становится неработоспособным, кроме того, при неблагоприятном фазироваиии сигналов управления и сип1алов с выхода эталонной последовательности генератора возникают щ) состязания между сигналами переноса в накапливающем сумматоре и сигналами с выходов кодопреобразователя, что приводит к погрешности измерения периода эталонной последовательности.
25 Цель изобретения — повышснис тОчнОстп измерения и надежности работы.
Поставленная цель достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий генератор эталонной частоты, линию
gp задержки с отводами, кодопреобразоватсль, 828171 к вы«одам которого подключены входы сумматора, введены счетный триггер, формирователь последовательности кратных частот и рсгистр памяти, управляющие входы которого подключены к выходам формирователя и отводам линии задержки, вход которой соединен с выходом счетного триггера, вход счетного триггера подключен к выходу генератора эталонной
?астоты и к первому входу формирователя последовательности кратных частот, второй в«од которого соединен с одним из отводов линии задержки, выходы регистра подклюteHû к входам кодопрсобраaoâaòåëÿ, а стробирующий вход регистра памяти соединен со входом записи сумматора, при этом формирователь последовательности кратны« частот выполнен в виде счетчика в рефлексном коде, содержащего два элемента ИЛИ, двухразрядный кольцевой счетчик и синхронный счетчик, счетныс входы которы.; объединены, инверсный вы«од первого и прямой выход второго разрядов кольцевогo счет:ика подключены через первый элемент
11ЛИ к первому управляющему входу син«ронного счетчика, второй управляющий в«од которого через второй элемент ИЛИ соединен с прямым выходом первого и инверсным выходом второго разрядов кольцевого счетчика.
На фиг. представлена функциональная схема измерителя; на фиг. 2 — вариант
HûH0ëïåíèÿ формирователя последовательности кратных частот.
Цифровой измеритель врсменных интервалов (фиг. 1) содержит генератор 1 эталонной частоты, счетный триггер 2, формирователь 3 последовательности кратных частот, линию задержки 4 с отводами, регистр
5 памяти, кодопреобразователь 6, сумматор 7. Формирователь 3 (фиг. 2) содержит двухразрядцый кольцевой счетчик 8 на
Д-тр tfrepax » 10, двухразрядный синхронный счетчик 11 па Д-триггерах 12 и 13 н элемент ИЛИ 14, элементы ИЛИ 15 и 16.
Цифровой измеритель временных интервалов работает следующим образом.
В исходном состоянии генератор 1 непрерывно формирует счетную последовательность с периодом Т„. Эта последовательность непрерывно подсчптывастся счетным триггером 2 и из iree формируется последовательность кратных частот формирователем 3. Сигнал с выхода счетного триггера 2 поступает на линию задержки 4, «а выходах которой формируются сигналы, сдвинутые по фазе друг относительно друга па величину То. Счетная посг!едовате;11ность при этом может выбираться с перподомТ„= кTtt,гдек =-2,3,4, ..., к— целое число.
В этом случае так же в к раз может быть снижено быстродействие все«узлов измерителя.
Сигнал со второго выхода линии задержки 4 поступает на второй вход формирова4 теля 3, за счет чего осуществляется жесткая привязка момента включения первого разряда формирователя 3 к последовательности сигналов на входе регистра 5, которой определяется выходная кодовая последовательность. Первый разряд формирователя
3 включается только г!рн совпаде?гии сигналов па его первом и втором входах. Это повышает надежность работы всего устройства при возможны«сбоя от внешних помех триггера 2 и формирователя 3.
Регистр 5, кодопреобразователь 6 и регистры сумматора 7 установлены (для простоты в«оды установки не показаны) в н ,1СВОС СОСТ011Н!!С, Т. C. Ha liX. ВЫ«ода«ПРИСУTствует код 0000.
В мо.,!Спт начала измерения сигнал стробируст по входу регистр 5. В этот же момент
l3 17сгttcTp 5 3аписывастся H Запоминается логические ".íà÷åíèÿ сигналов поступа!ощи«
iI2 в«оды регистра 5 с вы«одов формирователя 3 tr tlirt 7, под воздействием сигнала записи, с некоторой задержкой б,,geT 32!IHcait Oд, Обр2тit bitt том\, hoTopbili !сйств1 ст на сго lixoзо tr ? lомснт 0Kort lанпя измеряемо! 0 нптс17г1ала, аналогично описанному выше, в сумматор 7 записывается прямой код, соответствующий значениям логически. сигналов З запомненных регистром 5 и преобразованных кодопреобразователем 6. Коды, зафиксированные сумматором 7 в начале и конце измеряемого интервала, суммируются, и на вы«оде сумматора 7 появляется код, равный целому числу квантов (Ttt), соzep,:;aiitlt«CH в г! 3 м е р я е м 0 м и и т е р Б а:I c . В процессе непрерывной работы измерителя Все воз!а!О KHbIe изменения lсодовых состояний сигналов, выраженных в двоичном коде, Охватывают цикл длительности Т, со45 ответствующий длительност11 периода старшего разряда, в данном случае второго, в формирователе 3. В CHAI) незавиСИмосfH r3«0?irlOI 0 CIII Ha 72 от сигнала генератора 1 возможно измереM ние интервалов, начало и конец которых попадают в разные циклы. В общем случае измеря".ìûé временной ! штервал Т,. = и. То, где п = — 1, 2, 3, ..., и — целое число квантов. 55 Таким образом, записывая в сумматор 7 обратный код в ъ1омент начала измеряемого интервала, прямой — в момент конца измеряемого интервала, а затем суммируя их, на выходе сумматора 7 получают код, 60 соответствующий цифровому значению временного интервала. Максимальное значение временного интервала не должно превышать значения Т, при этом введение в формирователь 3 одного старшего разряда увсличи65 пает диапазон измерения в два раза. 828171 Формирователь 3, обеспечивающий максимальное быстродействие и наиболее простое согласование с сигналами генератора 1 и линии задержки 4, работает следу!ощим образом. Сигналы, сформированные на прямых выходах триггеров 9, 10 кольцевого счетчика 8, логически суммируются при помощи элементов ИЛИ 15 и 16 и поступают на управляющие входы синхронного счетчика 11. Эти сигналы обеспечивают такое управление синхронным счетчиком 11, что па его выходах образуется однопереходный код ГPesI. В качестве регистра 5 может быть использован любой регистр памяти, обеспечивающий запоминание, при воздействии сигнала по входу стробирования, логических значений сигналов, присутствую!цих на его управляющих входах. В качестве кодопреобразоватсля 6 может быть использован комбинационный преобразователь кодов. Таким образом точность измерения определяется выбором значения кванта (То), ко1орое может быть задано в зависимости от требуемой точности. Точность измерения сохраняется равной То прн любых, даже наихудших вариантах появления сигнала начала или конца измеряемого интервала. Введение регистра 5, запоминающего однопереходные коды с выходов формирователя 3 и линии задержки 4, обеспечивает работу сумматора 7 с установившимися значениями сигналов, что исключает возможность сбоев па его выходе из-за изменения сигналов на его входах, и, следовательно, повышает надежность работы измерителя. В данном измерителс подключение выходов генератора 1 и линии задержки 4 к формирователю 3 последовательности кратных частот, а также выхода генератора 1, через счетный триггер 2, ко входу линии задержки 4 обеспечивает возможность реализации фазового сдвига То величины порядка дссятков пикосекунд, а также однозначность соответствия сигналов на выходах формирователя 3, линии задержки 4, регистра памяти 5 и кодов на выходе кодопреобразователя 6 в любой момент времени независимо от фазировки управляющих сигналов и быстродействия узлов измерителя. Это повышает точность и надежность работы в отличие от известных устройств, где точность, определяемая также Т,, ограничена быстродействием сумматора и кодопреобразователя, а надежность снижается из-за возможности появления (при неблагоприятной фазировке управляющих сигналов) на выходах кодопреобразователя искаженных по форме сигналов, которые вызывают сбои сумматора и счетчика, подключенного к его выходу. 1О 60 6 Функции предлагаемого пзмсрптсля могут быть расширены путем введения по входу записи сумматора дополнительной логики. При этом устройство будет измерять не только интервалы между первым и несколькими последующими сигналами, но и между парами сигналов. В случае использования полосковых линий задержки точность измерения может быть доведена до 0,05 — 0,1.10- с и определяется только разрешением стробирующего сигнала регистра памяти. Формула изобретения 1. Цифровой измеритель временных интервалов, содержащий генератор эталонной частоты, линию задержки с отводами, кодопреобразователь, выходы которого подключены ко входам сумматора, отличаюIll,èйс я тем, что, с целью повышеш!я точности измерения н надежности измерителя в работе, в него введены счетный триггер, формирователь последовательности кратных частот п регистр памяти, управляющие входы которого подключены к выходам фор.,шрователя последовательностей кратных частот п отводам липни задержки, вход которой соединен с выходом счетного триггера, вход счетного триггера подключен к выходу генератора эталонной частоты и к первому входу формирователя последова IåëüHîñòH кратных частот, второй вход Которого соединен с одним из отводов линии задержки, выходы регистра памяти подключены к входам кодопреобразователя, а стробпру!ощпй вход регистра памяти соединен со входом записи сумматора. 2. Цифровой измеритель по п. 1, отл п ч а ю шийся тем, что формирователь последовательности кратных частот выполнен в виде счетчика в рефлексном коде, содержащего два элемента ИЛИ, двухразрядный кольцевой счетчик и двухразрядный синхронный счетч ик, счетные входы которых соединены, инверсный вход первого и прямой выход второго разрядов кольцевого счетчика через первый элемент ИЛИ подключены к первому управляющему входу синхронного счетчика, второй управляющий вход которого через второй элемент ИЛИ соединен с прямым выходом первого и инверсным выходом второго разрядов кольцевого счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авто .ское свидетельство СССР! М 438998, кл. G 04 1 7/10, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР М 530310, кл. G 04 Г 10/04, 1973 (прототип). 828171 Фиг 7 Дг. с Составитель Г. Вязмитин Техред И, Заболотнова Корректор Р. Беркович Редактор А. Ушакова Изд. № 377 Тираж 469 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делчм изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Заказ 4409 Загорская типография Упрпалиграфпздата Мособчисполкома
