Измеритель коротких интервалов времени

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскин

Социалистически«

Республик и 924657

Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 } Дополнительное к авт. свил-ву М 847263 (22}Заявлено 03.07.80 (21) 2953035/18-21 (51)М. Кл.

G 04 F 10/04 с присоединением заявки Ж (23 } П риоритет

Гасударстевнный «омитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 30. 04. 82. Бюллетень н616

Дата опубликования описания 30 . 04 . 82 (53) УДК 681. 325 .3(088.8) (72) Автор изобретения

Е.И. Ивонин (71) Заявитель (14) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОРОТКИХ ИНТЕРВАЛОВ

ВРЕМЕНИ

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности к измерителям коротких интервалов времени.

По основному авт.св. là 847263 из. вестен измеритель коротких интерва-5 лов времени, содержащий формирователь двух сдвинутых по фазе импульсных последовательностей, два элемента И, два триггера, блок объединения и о счетчик импульсов, а также десять элементов И-НЕ и RS-триггер (1g

Недостатком известного устройства

-является недостаточно высокая достоверность результатов измерений.

Цель изобретения — повышение достоверности измерений метрологических характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель, содержащий формирователь двух сдвинутых по фазе импульсных последовательностей, два элемента И, два триггера, блок объединения, счетчик импульсов, RS-триггер и десять элементов И-НЕ, причем единичный выход первого триггера .соединен через первый и второй элемент И-НЕ с первым R-входом RS-триггера, с входом третьего элемента И-НЕ и с входом четвертого элемента И-НЕ, единичный выход второго счетного триггера соединен через пятый и шестой элементы И-НЕ с первым R-входом

RS-триггера, с входом третьего элемента И-НЕ и с входом седьмого элемента И-НЕ, нулевой выход первого счетного триггера подключен к входу восьмого элемента И-НЕ, а нулевой выход второго счетного триггера подключен ко второму входу восьмого элемента И-НЕ, единичный выход

RS-триггера соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, с первым входом девятого элемента И-НЕ и с вторым входом седьмого элемента И-НЕ, а нулевой выход RS-триггера соединен с вторым входом шестого элемента И-НЕ, с вторым входом четвертого элемен924657 та И-HE и с вторым входом девятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к третьим входам третьего и восьмого элементов И-НЕ, выходы которых через десятый элемент И-НЕ

5 соединены с первым выходом измери-. теля, выходы четвертого и седьмого элементов И-НЕ через схему объединения соединены с входом счетчика и с вторым выходом измерителя, вы- 10 ход первого элемента И подключен к второму входу первого элемента

И-НЕ и счетному входу первого триг- гера, выход второго элемента И подсоединен к второму входу пятого ,элемента .И-НЕ и счетному входу второго триггера, вторые R- u S-входы, RS-триггера, а также R-входы первого и второго триггеров, подключены к шине "Сброс" и установочному входу 2О счетчика, дополнительно введены три триггера и элемент И, причем счетный вход первого дополнительного триггера соединен с единичным выходом первого основного триггера, счетный 25 вход второго дополнительного триггера ссединен с единичным выходом второго основного триггера, единичйые выходы первого и второго дополнительных триггеров соединены соответствен- 5В но с первым и вторым входами дополнительного элемента И, третий вход которого подключен к выходу десятого элемента И-НЕ, а выход соединен с счетным входом третьего дополнительного триггера, управляющие входы которого подключены к управляющим входам измерителя, а единичный выход соединен с третьим выходом. измерителя, К=входы трех дополнительных тригге- 4О ров объединены и подключены к шине

"Сброс".

На фиг, 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в различ 45 ных точках схемы.

Измеритель состоит из генератора

1 формирователя двух сдвинутых последовательностей, состоящего из фазосдвигающей цепочки 2, элементов И 3 и 4, двух счетных триггеров 5 и 6, элементов И-НЕ 7-16, блока 17 объединения, RS-триггера 18, счетчика 19.

Импульсы начала и конца измеряемого интервала времени подается на вход 20. Выходная информация об измеренном интервале снимается с выходов 21 и 22. Сигнал установки начального состояния подается по шине

23 "Сброс". Измеритель также содержит триггеры 24-26 и элемент И 27, а информация о достоверности результатов измерений снимается с выхода 28.

Выход генератора 1 соединен с входом элемента И 3 и с входом фазосдвигающей цепочки 2, выход которой соединен через элемент И 4 со счетным входом триггера 6 и с вторым входом элемента И-HE 12, выход которого через элемент И-НЕ 13 соединен с первым R-входом RS-триггера 18. Выход элемента И 3 соединен со счетным входом триггера 5 и с вторым входом элемента И-НЕ 10, выход которого через элемент И-НЕ 11 соединен с первым $-входом RS-триггера 18. Единичный выход триггера 5 соединен с первыми входами элементов И-НЕ 7,10 и 1 5 и счетным входом триггера 24, а нулевой выход триггера 5 с первым входом элемента И-НЕ 8.

Единичный выход триггера б соединен с первыми входами элементов

И-НЕ 12 и 16, с вторым входом элемента И-НЕ 7 и счетным входом триггера 25, а нулевой выход триггера 6 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 8. Выходы элементов И-НЕ 7 и 8 через элемент И-НЕ 9 соединены с выходом 21 измерителя и входом элемента И 27. Единичный выход RSтриггера 18 соединен с вторыми входами элементов И-НЕ ll и 16 и с первым входом элемента И-НЕ 14, а нулевой выход с вторыми входами элементов И-НЕ 13-15.

Выход элемента И-НЕ 14 соединен с третьими входами элементов И-НЕ 7 и 8. Выходы элементов И-НЕ 15 и 16 через блок 17 объединения соединены с входом счетчика 19 и с выходом

22 измерителя. Шина 23 "Сброс" соединена .с R-входами триггеров 5 и б, 24-26, установочным входом счетчика l9 и с вторыми R- u S-входами

RS-триггера 18.

Вход 20 измерителя соединен с входами элементов И 3 и 4. Единичный выход триггера 24 соединен с входом элемента И 27, другой вход которого соединен с единичным выходом триггера 25, а выход элемента

И,27 соединен со счетным входом триггера 26, единичный выход кото9246 рого соединен с выходом 2б измерителя. Управляющие входы триггера

26 соединены с управляющими. входами 29 и 30 измерителя.

Измеритель коротких интервалов 5 времени работает следующим образом.

Перед измерением по шине 23

"Сброс" подается нулевой логический сигнал, который устанавливает триггеры 5, 6 и 24-26 и счетчик 19 в нулевое состояние. Одновременно этот же сигнал, воздействуя на ето; ые Р- и Я-входь1 ЕЯ-триггера 18., устанавливает последний в состояние, при котором на его выходах присут- 15 ствуют единичные логические сигналы.

Нулевые логические сигналы с единичных выходов счетных триггеров 5 и

6 устанавливают на выходах элементов И-НЕ 10 .и 12 единичные логичес- 2о кие сигналы и соответственно на выходах элементов И-НЕ 11 и 13 — нулевые логические сигналы, так как на два других входа элементов И-НЕ 11 и 13 также поступают единичные ло- 2s гические сигналы с выходов RS-триггера 18.

Нулевые логические сигналы с выходов элементов И-НЕ 11 и 13, поступая на первые R- u S-входы RS-триггера

18, удерживают его в исходном состоянии, при котором, как уже указывалось выше, на двух его выходах присутствуют единичные логические сигналы.

Нулевые логические сигналы с еди- зз ничных выходов триггеров 24 и 25 устанавливают на выходе элемента И 27 нулевой логический сигнал. В результате весь измеритель оказывается в исходном состоянии и сигнал "Сброс" 4о может сниматься.

На управляющие входы 29 и 30 подаются логические сигналы (единица и ноль соответственно) таким образом, что переброс триггера 26 по 4s счетному входу может происходить только один раз (из нулевого состояния в едиыичное).

По сигналу начала измеряемого ко50 роткого интервала времени, поступаю-щему на вход 20 измерителя, начинается процесс измерения короткого интервала времени (фиг.2, точка с )

На фиг.2 в качестве примера рас55 смотрен процесс измерения. интервала времени длительностью 4,5 То, где

Т, - период частоты генератора 1.

На фиг.2 приведены временные диаграм57 6 мы 31 напряжений на выходе генерат ра 1, 32 на выходе фазосдвигающей цепочки 2, 33 на входе 20, 34 и 35 на единичном выходе триггеров 5 и 6, 36 соответственно на единичном выходе RS-триггера 18 или, что то же самое, на входе элемента И-НЕ 16, 37 на нулевом выходе RS-триггера 18,что соответствует выходу элемента И-НЕ 15, 38 на входе основного счетчика

19 или втором выходе 22 измерителя, 39 на первом выходе 21 измерителя, 42 на выходе элемента И 27 и 43 на третьем выходе 28 измерителя, 40 и

4l на выходе триггеров 24 и 25 со- ответственно.

При поступлении сигнала на вход

2D измерителя элементы И 3 и 4 открываются и обе последовательности импульсов (31 и 32 на фиг.2) поступают на счетные входы триггеров

5 и 6 и на входы элементов И-НЕ 10 и 12. Та иэ последовательностей импульсов, которая начинается первой, опрокидывает соответствующий счетный триггер 5 или 6.

Предположим, что первой начинается последовательность с выхода генератора 1 (фиг.2).

Первый импульс этой последовательности опрокидывает триггер 5 (фиг.2, точка о) в единичное состояние. Единичный логический сигнал с нулевого выхода триггера 5 разрешает прохождение сигнала с выхода элемента И 3 через элемент 10 И-НЕ на вход элемента И-НЕ 11. Однако сигнал на выходе элемента И-НЕ 10 не изменяется, так как на выходе элемента И 3 присутствует нулевой логический сигнал.

Второй импульс укаэанной выше последовательности импульсов с выхода генератора 1 (фиг.2, точка < ) изменяет сигнал на выходе элемента

И-НЕ 10 с единичного на нулевой.

В результате этого, сигнал на выходе элемента И-НЕ 11 изменяется с нулевого на единичный. Так как на первом R-входе RS-триггера 18 сигнал по-прежнему имеет нулевое значение (триггер 6 опрокинулся, но на выходе элемента 4, а следовательно, и на выходе элемента

И-НЕ 13 — нулевой логический сигнал), то RS-триггер 18 устанавливается в такое состояние, при котором на его единичном выходе сиг7 924657 нал имеет нулевой логический уровень (фиг.2, точка 3), а на нулевом - единичный (нулевое состояние). Нулевой логический сигнал с единичного выхода RS-триггера

18, поступая на вход элемента

И-HE 11, устанавливает на его выходе единичный логический сигнал, и следовательно, сам RS-триггер 18 остается в дальнейшем в указанном 10 состоянии (a нулевом), так как нулевые логические сигналы, которые будут поступать на первый Й-вход

RS-триггера 18 только подтверждают его нулевое состояние 1

Нулевой сигнал с единичного выхода RS-триггера 18 закрывает элемент И-НЕ 16, и импульсы со счетного триггера 6 не могут пройти на вход счетчика 19. В то же время импульсы со счетного триггера 5, т.е. триггера, который сработал первым, через открытый элемент И-НЕ 15 поступают на вход счетчика 19.

Таким образом, RS-триггер 18 и элементы И-НЕ 10-16 и блок 17 объединения выполняют функцию приоритетного ключа, подключая к счетчику

19 тот из счетных триггеров 5 и 6, который сработал первым.

Первый импульс с единичного выхода триггера 5 (фиг. 2, точка ц ) переводит триггер 24 в единичное состояние, а первый импульс с единичного выхода триггера 6 (фиг.2, точка к) з> перебрасывает триггер 25 также в единичное состояние. Поэтому вторым импульсом на выходе 21 (фиг.2, точка,А.) триггер 26 устанавливается в единичное состояние через элемент

И 27, так как на первых двух входах элемента И 27 в этот момент присутствуют единичные логические сигналы, на третьем - нулевой, а следовательно, на выходе элемента И 27 — нулевой логический сигнал. Единичный логический сигнал с единичного выхода триггера 26, поступая на третий выход 28 измерителя, подтверждает достоверность измерений и исправность узлов измерителя, т.е. подтверждает, что погрешность измерителя не превосходит «+ 0 > 5 Т . ь где V — логическая информация на

ЬЫх < выходе 21 измерителя;

V — логическая информация на выходе 22;

V — число импульсов, записанное в счетчике 19;

Т вЂ” период генератора 1. о

В соответствии с фиг.2 измеряемый временной интервал равен 4,5 Т© . Логическая информация на выходе 21 равна единице (фиг.2, точка Ф), и число импульсов, поступившее на вход счетчика 19, равно двум (фиг.2, диаграмма 38).

На первом выходе 21 измерителя импульсы принимают единичное значение ss каждый раз, когда состояние счетных триггеров 5 и 6 совпадают (фиг.2).

Действительно, если счетные триггеры

5 и 6 находятся в нулевом состоянии, то на входы элемента И-НЕ 8 поступают единичные логические сигналы,так как на выходе элемента 14 также единичный логический сигнал, а следовательно, и на первом выходе измерителя также будет единичный логический сигнал.

Если триггеры 5 и 6 находятся в единичном состоянии, то на входы элемента И-HE 7 поступают единичные логические сигналы, а следовательно, и на выходе элемента И-НЕ 9, т.е. на выходе 21 измерителя, будет единичный логический сигнал. Таким образом, элементы И-НЕ 7-9 производят текущее сравнение состояний счетных триггеров 5 и 6 и при каждом совпадении их состояний создают на выходе измерителя единичный логический сигнал.

При поступлении на вход 20 измерителя сигнала окончания измерительного интервала (фиг.2, точка о) элементы И 3 и 4 закрываются и поступление импульсов на счетные входы триггеров 5 и 6 и счетчика 19 заканчивается. При этом на выходе 21 измерителя находится информация о долях периода измеряемого временного интервала, на выходе 22 (фиг.2, диаграмма 38) измерителя — информация о единицах периода, а в счетчике

19 — информация старших разрядов двоичного числа. На выходе 28 (фиг.2, диаграмма 43) измерителя присутствует информация, подтверждаю> щая достоверность результатов измерений.

Таким образом, измеряемый временной интервал Т> может быть найден по формуле

Тх = (0 5 Ъых + Ъых2 + 27 ) Т»

924

В соответствии с приведенной выше формулой

Тх = (О 5 1 + 0 + 2 2) Т = 4,5 То

657 10 вах, работающих в беспроверочных условиях эксплуатации, а также в устройствах, к которым затруднен или невозможен доступ. при выходе из строя элемента И 3 и триггера 5 (или любого из них) триггер 24 остается .в нулевом состоянии (так как на его счетный вход импульсы не поступают), и на выходе элемента И 27 сигнал не изменяется, а следовательно, триггер 26 не срабатывает, и на выходе 28 измерителя присутствует сигнал логического нуля, что свидетельствует о том, что погрешность измерителя увеличивается в 2 раза.

При выходе из строя элемента И 4, триггера 6 и фазосдвигающей цепи 2 (или любого из них) триггер 25 не переключается (остается в нулевом состоянии), в результате чего на выходе 28 измерителя также остается сигнал логического нуля.

При выходе из строя элементов

И-НЕ 9 и 14 импульсы на выходе эле-, мента И 27 отсутствуют, в результате чего триггер 26 не переключается в единичное состояние и на выходе 28 будет сигнал логического нуля, что свидетельствует также как и в предыдущих случаях о увеличении погрешности измерителя.

Применение изобретения позволяет повысить достоверность результатов измерений и тем самым улучшить метрологические характеристики измерителя, что особенно важно в устройстФормула изобретения

Измеритель коротких интервалов

1î времени по авт.св. У 847263, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений метрологических характеристик,.в него дополнительно введены три триггера и элемент И, причем счетный вход первого дополнительного триггера соединен с единичным выходом первого основного триггера, счетный вход второго дополнительного триггера соединен с единичным-выходом второго основного триггера, единичные выходы первого и второго дополнительных триггеров соединены соответственно: с первым и вторым входами дополнительу - ного элемента И, третий вход которого подключен к выходу десятого элемента И-НЕ, а выход соединен со счетным входом третьего дополнительного триггера, управляющие входы которого зо подключены к управляющим входам измерителя, а единичный выход соединен с третьим выходом измерителя, R-входы трех дополнительных триггеров обьединены и подключены к шине "Сброс".

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ц 847263, 15.04.80.