Устройство для измерения временных интервалов

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 911454 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24 ° 03. 80 (21) 2897280/18-21 с присоединением заявки Ю (23) Приоритет (51)M. Кл.

G 04 F 10/04 йеударстваеый кюмнтет

СССР ню делам нэобретеннй н открытнй

Опубликовано 07. 03. 82 Бюллетень №

Дата опубликования описания 07. 03. 82 (53) УДК621.317 (088. 8) Г

l

l (72) Автор изобретения

В. Л. Чураков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике.

Известно устройство регистрации моментов времени, содержащее регистрирующий механизм, кольцевой счет" чик, схему объединения и линии за" держки, через которые выходы кольцевого счетчика подключены к схеме объединения, выход которой соединенс регистрирующим механизмом (1).

Однако данное устройство не обес1О печивает достаточной точности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения временных

1S интервалов, содержаще счетчик;подключенный через цифроаналоговый преобразователь к входу перестраиваемого генератора, второй счетчик импульсов, включенный на выходе первой схемы совпадения, блок управления, генератор стандартных импульсов, соединенный с входом схемы совпадения, формирователи, генератор квантующих импульсов, причем в сос-. тав блока управления входят дополни.тельные схемы совпадения и триггер> (2) °

Известное устройство также не обеспечивает достаточной точности, Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее триггер, перестраиваемый генератор, опорный генератор, два счетчика, два блока сравнения и блок управления, введены арифметический вычислитель, блок оперативной памяти, блок очередности, блок подстройки частоты и четыре регистра, первые входы каждого из которых соединены с четырьмя выходами блока подстройки частоты, пятый выход которого соединен с первым входом блока управления,первый выход которого соединен со вторыми входами регистров, а второй выход подключен к первому входу блока

3 91145 подстройки частоты, второй вход кото- . рого соединен с входом первого счетчика и выходом опорного генератора, а третий вход которого подключен к выходу перестраиваемого генератора, вход которого через регулятор соединен с выходами триггера, вход которого соединен с входной шиной, первым входом второго счетчика.и вторым входом блока управления, третий 1ô вход которого соединен с первым выходом арифметического вычислителя, второй выход и первый вход которого подключен к блоку оперативной памяти, третий выход блока управления подключен к первому входу блока weредности,а четвертый выход блока управления соединен со вторым входом второго счетчика, третйй вход которого подключен к выходу перестраиваеMof o eHep To e, 8 xo c e HeH co вторым, входом арифметического вычислителя,третий вход которого подключен к выходу блока очередности, остальные входы арифметического вычис- д лителя соединены соответственно с выходами регистров, третьи входы второго и четвертого из которых соединены с третьим выходом арифметического вычислителя, причем выход второ- зв го регистра соединен с первым входом первого блока сравнения, выход четвертого регистра соединен с первым входом второго блока сравнения, вторые входы блоков сравнения соединены с выходом первого счетчика, а выходы блоков сравнения соединены со вторым и третьим входами блока очередности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит триггер l, регулятор 2, перестраиваемый генера-. тор 3, блок 4 подстройки частоты, опорный генератор 5, регистры 6-9, арифметический вычислитель 10, блоки 11 и 12 сравнения, счетчики 13 и 14, блок 15 управления, блок 16 оперативной памяти, блок 17 очередности. Входной сигнал подан на

50 входную шину 18.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал; соответствующий какому-либо событию, поступает на вход триггера 1, который через регулятор 2 изменяет частоту генератора 3. Блок 4 подстройки частоты подстра4 4 ивает частоту генератора 5 под частоту генератора 3 по частоте и по фазе, причем частоту генератора 5 выбирают равной по номиналу или в целое число раз ь ше частоты генератора 3. После очередного срабатывания триггера 1 блок 4 начинает ра" боту с определения .точного коэффициента пропорциональности, для чего подсчитывают периоды генератора 3 за интервал времени, равный определенному количеству периодов генератоРа 5, отсюда: Tî

THHk- o ь Я

"М Тцт — период генератора 3;

Ng — количество периодов генератора 3;

Р— количество периодов гене- . ратора 5;

Тд - период генератора 5, хотя заранее известно, что Т„ и КТО, где К - номинальный коэффициент пропорциональности - целое число.

Действительный коэффициент пропорциональности - запоминается в

N регистре 6, а в регистр 7 записывается нуль. Блок 11 сравнивает содержимое счетчика 13, который непрерывно подсчитывает периоды генератора 5 с содержимым регистра 7, как только произойдет совпадение кодов регистра 7 и счетчика 13 блока 11 через блок 17, который разносит по времени обращение к вычислителю 10, запускает его. В вычислителе 10 происходит добавление к содержимому регистра 7 действительного коэффициента пропорциональности вЂ, храня4z щегося в регистре 6, сумма снова записывается в регистр 7 и ожидается новое срабатывание блока 11, при каждом срабатывании которого указанные операции повторяются, однако счетчик 13 считает периоды генератора 5 только до определенного числа (, затем счет начинается с нуля,поэтому суммирование р/N к содержимому регистра 7 производится по модулю Q, т.е. -ао ц тде L. — содержимое регистра 7 в

i-том шаге;

Ко — исходное. состояние регистра 7;

i — 1,2,3,...

5 91145

Таким образом., формируется числовая последовательность, синхронная с частотой генератора 3, затем блок

4 подстраивает фазу этой числовой последовательности к фазе генератора

3. для чего выполняются следующие действия. . Так как периоды генератора 3 и числовой последовательности, с одной стороны, и период генератора 5. yse- 1О личенный К раз, с другой стороны, не равны г другу, то фаза генератора 5 пер щается по отношению к фазам число-.:- оследовательности к генератора 3, используя это, блоком 15

4 подсчитывается количество периодов генератора 5 между совпадениями его фазы с фазой генератора 3 и фазой числовой:последовательности.

Полученное число делится на число 2î периодов генератора 5, подсчитанное между двумя ближайшими совпадениями

его фазы с фазой генератора 3, полученное частное блок 4 использует для . коррекции (добавления или вычитания) 25 содержимого регистра 7. Таким образом получается синфазная и синхронная числовая последовательность частоте генератора 3. Совпадение фазы генератора 5 с фазой генератора зо

3 определяется блоком 4 как первое

i попадание переднего фронта импульса частоты генератора 5 под длительность импульса генератора 3, а совпадение фазы числовой последовательности с фазой генератора 5 определяет. ся как приближение содержимого регистра 7 к определенному целому числу с заранее заданной точностью, это устанавливается с помощью вычислителя 10 и блока 15. Такая же числовая последовательность формируется для частоты генератора 3 до ее изменения входным сигналом, но для этого используются регистр 8, где хранится коэффициент пропорциональности — и регистр 9, где хранится собИ, ственно числовая последовательность.

При помощи вычислителя 10, блока 16 и блока 15 рассчитывается момент изменения частоты генератора 3, используя факт равенства сдвига фаэ ,той и другой числовой последовательности от фазы генератора 5 в момент изменения частоты.

4 Ь входного сигнала и блок 10 настраивается на вычисление по соответ-. ствующей формуле. Один момент времени определяется последовательным запоминанием зна ений числовой последовательности, отличающихся от целого числа на величину lIol-pQIIIHocTH в блоке 16 оперативной памяти. Другой момент времени определяется как ближайшее к целому числу значение последовательности, но при этом число

;периодов генератора 3, отсчитанное счетчиком 14 от момента начала входного сигнала до другого момента, должно быть меньше периода числовой последовательности, который определяется как частное от деления наибольшего сдвига фазы на перемещение фазы за один период генератора 3.

Результат получается в числе периодов генератора 3.

Используя образцовый генератор

5 с частотой 1 МГц и генератор 3 .> той же частоты и стабильностью 10 получают точность определения момента времени порядка 3 нсек;

Таким образом, используя предлагаемое устройство, можно определить временные интервалы с точностью единиц наносекунд, используя сравнительно низкочастотные генераторы.

Устройство для измерения временных интервалов, содержащее триггер, перестраиваемый генератор, опорный генератор, два счетчика, два блока сравнения и блок управления, о т л и ч à ю щ е е с я тем, то, с целью повышения точности измерений, в него введены арифметический вычислитель, блок оперативной памяти, блок очередности, блок подстройки частоты и четыре регистра, первые входы каждого из которых соединены с четырьмя выходами блока подстройки частоты, пятый выход которого соединен с первым входом блока управления, первый выход последнего соединен со вторыми входами регистров, а второй выход подключен к первому входу блока подстройки частоты, второй вход которого соединен с входом первого счетчика и выходом опорного генератора, а третий вход подключен к выходу перестраиваемого генератора, вход которого через реБлок 15 совместно с вычислителем

10 анализирует параметры до и после формула изобретения

Составитель В. Егорова

Редактор И. Ковальчук Техред T.Маточка Корректор С. Шекмар

Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам..изобретений и открытий

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

Заказ 1122/37

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

7 9»4 гулятор соединен с выходами триггера, вход последнего соединен с входной шиной, первым входом второго счетчика и вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с первым выходом арифметического вычислителя, второй выход и первый Ьход которого подключен к блоку оперативной памяти, третий. выход блока управления подключен к первому 10 входу блока очередности, а четвертый выход блока управления соединен со вторым входом второго счетчика, третий вход которого подключен к выходу перестраиваемого генератора, 15 а выход соединен со вторым входом арифметического вычислителя, третий вход которого подключен к выходу бло ка очередности, остальные входы арифметического вычислителя соединены gp соответственно с выходами регистров, третьи выходы второго и четвертого из котОрых соединены с третьим выходом арифметического вычислителя, причем выход вто го регистра соединен с первым входом первого .блока сравнения, выход четвертого регистра соединен с первым входом второго блока сравнения, вторые входы блоков сравнения соединены с выходом первого счетчика, а выходы блоков сравнения соединены со вторым и третьим входами блока очередности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Г 559217, кл . (i 04 F 10/00, 04.09.74.

2. Авторское свидетельство СССР

Г 656018, кл. С 04 F 10/00, 23.03.77."