Устройство для задержки импульсов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 1004.81 (23) 3273504/18-21

Союз Советских

Социалистических

Республик рв993455

Р М К,„з

Н 03 К 5/13 с присоединением заявки Йо.—

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет .—

f33) УДК б21. 3.18. .5 (088.8) Опубликовано 300133. Бюллетень Ио4

Дата опубликования описания 3001.83 (72) Автор изобретения

А,А. Костенков (73) Заявитель (54) УС1РОЯСТВО ДЛЯ ЗА) РИКИ ИИПУЛЬСОБ

Изобретение относится к измерительной и импульсной технике и может использоваться для получения по двум каналам пар импульсов с калиброванием,.регулируемым сдвигом между ними.

Известно устройство, обеспечивающее формирование пар импульсов с ре« гулируемым сдвигом между ними, которое содержит задающий генератор, две линии задержки, генератор сброса, триггер, элемент И и делитель с пере менным коэффициентом деления.

Задержка между опорным и задержанным импульсами обеспечивается путем подсчета в делителе с переменным коэффициентом деления N периодов им" пульсов с задающего генератора (13.

Недостатками известного устройства являются большая дискретность при задании задержки, определяемая периодом повторения импульсов задающего генератора, и невозможность работы в режиме с выемным запуском.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство,- обеспечивающее формирование задержанного выходного импульса относительно входного, принимаемого за опорный, которое содержит регулируемую линию задержки, линию задержки, счетчик, дешифратор, элемент ИЛИ, датчик задержки, триггер, управляемый генератор импульсов, четыре элемента И, блок измерения разности периодов и блок управления (.2 J.

Известное устройство имеет недостаточную точность.

Целью изобретения является повышение точности. для достижения указанной цели в устройство для задержки импульсов, содержащее датчик задержки, блок управления, первым входом соединенный с входной шиной и первым входом первого элемента И, вторым входом— с шиной Пуск, а первым выходомчерез соединенные последовательно первый элемент :! элемент ИЛИ с единичным входом триггера, соединенного выходом с первым входом управления генератора импульсов и через регулируемую линию задержки с вторым входом управления генератора импуль-

25 сов, выходом соединенного со счетным входом счетчика и через второй элемент .И с вхоцом синхронизации триггера и входом перезаписи с информационных входов счетчика, выходы, которого через дешифратор соединены

99 3455 с входом запрета счета счетчика и вторым входом второго элемента И, второй выход блока управления через формирователь соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом линии задержки и измерительным входом блока измерения разности периодов, вход управления-и выход конца измерения которого соединены соответственно с третьим выходом и третьим входом 10 блока управления, входы управления регулируемой линии задержки соединены с выходами младших разрядов датчика кода, старшими разрядами соединенного с информационными входами счетчика, введены первый и второй формирователи, первый и второй переключатели и компаратор, выходом соединенный с входом линии задержки,, а сигнальным входом - с первыми выходами первого и второго переключателей, входы управления которых соответственно соединены: первого с первым выходом блока управления, вторым входом формирователя, первым входом установки уровня отсчета компаратора и входом управления второго дополнительного формирователя, а второго с вторым выходом блока управления, третьим входом первого элемента И, вторым входом установки уровня отсчета компаратора и входом управления первого дополнительного формирователя, сигнальным входом соединенного с выходом второго элемента И, а выходом — с входом первого 35 переключателя, выходом подключенного к первому выходу устройства,,сигнальный ьход второго дополнительного формирователя соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход — с входом ф) второго переключателя, выход которо.го подключен к второму выходу устройства, На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для задержки импульсов . содержит датчик 1 задержки, блок 2 управления, первым входом соединенный с шиной Вход и первым входом первого элемента И 3, вторым .входом — с шиной Пуск, а первым выходом через второй вход первого элемента И 3, первый вход элемента

ИЛИ 4, единичный вход триггера 5 с первым входом управления генера- . тора 6 импульсов и через регулируемую линию 7 задержки, второй вход управления генератора 6 импульсов " со счетным входом счетчика 8 и через, первый вход второго элемента И 9 с входом синхронизации триггера 5 и входом перезаписи с установочных входов счетчика 8, выходы которого через дешифратор 10 соединены с вхо дом запрета счета в счетчике 8 и вторым входом второго элемента И 9, 65

Второй выход блока 2 управления через первый вход формирователя ll соединен с вторыми входом элемента

ИЛИ 4, третий вход которого соединен с выходом линии 12 задержки и измерительным входом блока 13 измерения разности периодов, вход управления и выход конца измерения которого соединены соответственно с третьим выходом и третьим входом блока 2 управления.

Дополнительно введенные блок 14 коррекции, первый и второй формирователи 15 и 16, первый и второй переключатели 17 и 18 и компаратор

19, выходом соединенный с входом линии 12 задержки, а сигнальным входом — с первыми выходами первого и второго переключателей 17 и 18, входы управления которых соответственно соединены первого переключателя 17 с первым выходом блока 2 управления, вторым входом формирователя, первым входом установки уровня отсчета компаратора 19 и входом управления второго дополнительного формирователя

16, а второго переключателя 18 с вторым выходом блока 2 управления, третьим входом первого элемента И вторым входом установки уровня отсчета компаратора 19 и входом управления первого дополнительного формирователя 15, сигнальным входом соединенного с выходом второго элемента И 9, а выходом через второй выход первого переключателя 17 - с шиной Выход 1 °

Сигнальный вход второго дополнительного формирователя 16 соединен с выходом элемента ИЛИ 4, а выход через второй выход второго переключателя 18 — с шиной Выход 2 .

Выход датчика 1 задержки соединен с первой группой входов блока 14 коррекции, выход которого младшими разрядами соединен с входами управления регулируемой линии 7 задержки а старшими разрядами — с информационными входами счетчика 8.

Вторая группа входов блока 14 коррекции соединена с информационными выходами блока 13 измерения разности периодов, вход управления с четвертым выходом блока 2 управления, а выход конца коррекции — с четвертым входом блока 2 управления.

Устройство содержит два канала формирования импульсов: бпорный, содержащий второй дополнительный формирователь 16, второй переключатель 18 и соединенный выходом с шиной Выход 2, и задержанный, содержащий триггер 5, регулируемую линию 7 задержки, генератор 6 импульсов, второй элемент И 9, счетчик

8, дешифратор 10, первый дополни-тельный. формирователь 15 и первый переключатель 17 и соединенный выходом с шиной Выход 1, 993455

Задержка импульсного сигнала в задержанном канале по отношению к,опорному производится в соответствии с заданным значением кода с датчика

1 задержки и обеспечивается для больших значений путем подсчета числа импульсов с генератора б импульсов счетчиком 8 и задержки сигнала в пределах периода повторения импульсов с генератора б импульсов на регулируемой линии 7 задержки для малых значений.

Соотношение между периодом повторения импульсов с генератора 6 импульсов, разрядностью регулируемой линии 7 задержки и минимальным дискретом задержки, соответствующим единице младшего разряда управляющего этой линией кода, выбрано таким, что весовые коэффициенты задержки по всем разрядам кода с датчика 1 задержки соответствуют основанию этого кода, Так, например, при двоичном коде с датчика 1 задержки восьмиразрядной регулируемой линии 7 задержки и минимальном дискрете в 0,1 нс период повторения импульсов с генератора б импульсов следует взять 25,6 нс, так как вес старшего (восьмого) разряда регулируемой линии 7 задержки составляет 12 8 нс, тогда девятый разряд будет иметь вес 25,6 ис, десятый 51 нс и т.д

Устройство работает в двух режимах.

A — передача сигнала с шины Вход на шины Выход 1, Выход 2 с задержкой сигнала на шине Выход 1 по отношению к сигналу на шине. Выход 2 на величину, соответствующую коду, поступившему на входы управления регулируемой линии 7 задержки и информационные входы счетчика 8.

Б — рециркуляция сигнала в устройстве, измерение разности периодов рециркулирующих сигналов, соответствующих Задержке опорного канала и текущей задержке задержанного кана- . ла, и поправка кода с датчика 1 задержки в блоке 14 коррекции до такой величины, когда разность между измеренной и заданной величинами не превышает допустимого. значения.

Режим A является исходным рабочим, а режим Б — вспомогательным, обеспечивающим повышение точности задания задержки между импульсами опорного и задержанного каналов.

Переход в режим Б производится командой Пуск, а выход из него автоматический по сигналу Конец калибровки с выхода блока 14 коррекции, свидетельствующему о равенстве с требуемой точностью заданной величины задержки- с датчика задержки и измеренной измерительным блокэм 13 разности периодов °

Рассмотрел работу устройства в режиме А, Код, соответствующий задаваемой задержке, поступает с датчика 1 задержки через блок 14 коррекции младылми разрядами на входы управления регулируемой линии 7 задержки, а старшими разрядами — на установоч30 ные входы счетчика 8.

В исходном состоянии до подачи на второй вход блока 2:управления команды Пуск код с датчика 1 Эадержки проходит на .выход блока 14

f5, коррекции. Это состояние обеспечивается командой Сброс (цепи сброса на чертеже не показаны), На первом и втором выходах блока 2 управления уровень логическая

* 1 . Уровнями с этих выходов разрешено прохождение запускающего устройства сигнала с шины Вход на шины Выход 1 и Выход 2 с соответствующей задержкой в задер25 жанном канале.

Задержка обеспечивается следующим образом, Входной импульс через первый элемент И 3, элемент ИЛИ 4 поступает

ЗО на ед ничн и вход триггера 5 По фронту этого импульса триггер 5 взводится и с его прямого выхода перепад 0-1 поступает на первый вход управления генератора 6 импульсов, создавая условия для его запуска .

Генератор б импульсов работает в ждущем режиме и генерация в нем возникает только при поступлении уровня логическая 1 на оба входа

46 управления, При подаче хотя бы на один вход управления уровня логический 0 генерация срывается.

Разрешающий перепад на второй управляющий вход генератора 6 им45 пульсов поступает через время, равное величине задержки в регулируемой линии 7 задержки, которое соответствует коду, заданному на ее входы управления ° С этого момента времени на выходе генератора б импульсов появится импульсный сигнал с периодом Тч. Далее в зависимости от кода

s старших разрядах с выхода блоха

14 коррекции возможны два режима ра« боты устройства.

Код в старших разрядах отличен от нуля, что соответствует условию 3 i T,÷.w

В этом случае в счетчик 8 через информационные входы записан код, отличный от нуля, который на выходе дешифратора 10 создает уровень логический 0 . Этим уровнем блокируется прохождение импульсов с гене65 ратора 6 импульсов через второй эле993455

„мент И 9, а в счетчике 8 разрешается счет импульсов с генератора б импульсов.

Счетчик 8 работает на вычитание, счет - по срезу импульсов.

По -му импульсу, соответствующему числу, записанному в счетчик

8 с информационных входов, произойдет:обнуление счетчика 8, Это состояние дешифрируется дешифратором 10, выходной сигнал которого уровнем логическая 1 разрешит прохождение и +1-го импульса через второй элемент И 9 и запретит счет в счетчике 8. Этот же импульс поступает на вход перезаписи с информационных входов счетчика 8 и производит перезапись в него кода с выхода старших разрядов блока 14 коррекции, а также запускает первый дополнительный формирователь 15 .и срезом сбрасывает триггер 5, который срывает генерацию в генераторе 6 импульсов. первый дополнительный формирователь 15 выдает импульс норм .рованной амплитуды и длительности, который через замкнутые контакты Входвторой выход первого переключателя

17 проходит на шину Выход 1, Величина задержки в этом канале при выборе параметров регулируемой линии 7 зацержки и периода повторения импульсов с генератора б импульсов в соответствии с описанным ранее будет — К ° gt где К - число, зад ваемое с выхода блока 14 коррекции; вес единицы младшего разряда кода с датчика 1 задержки.

Д . Код в старших разрядах равен нулю, что соответствует условию

t 3

В этом случае с дешифратора 10 уровнем логическая 1 запретится счет в счетчике 8 и разрешится про хождение первого же импульса с выхода генератора 6 импульсов на шину Выход 1, как описано выше.

Этим импульсом подтвердится нуле.вое состояние счетчика 8 и срезом сбросится триггер 5, что сорвет генерацию в генераторе 6 импульсов.

Величина задержки в канале соответствует приведенной. формуле.

Выбор режима 1. или fL производит ся автоматически.

Формирование сигнала в опорном канале производится по фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 4, который поступает на второй дополнйтельный формирователь lб,где нормируется по амплитуде и длительности, и через замкнутые контакты Вход - stopoff выход второго переключателя 18 .проходят на шину Выход 2, Во втором дополнительном формирователе 16 кбмпенсируется начальная задержка (при нулевом коде с датчика

;1 задержки) задержанного канала таким образом, что начальная расфа5 зировка между каналами (на шинах Выход 1, Выход 2 ) близка к нулю.

Величина между каналами определяется следующим соотношением:

t0

1 Ъ 01 о2+ Ъ где о„- отсчитанная от выхода элемента ИЛИ 4 начальная задержка в задержанном кана15 ле при нулевом коде с бло ка 14 коррекцииу

- начальная задержка в опор ном канале, отсчитанная от выхода элемента ИЛИ 4; фактическое текущее зна3 чение задаваемой задержки, соответствующее коду с датчика 1 задержки;

- значение задержки, задаваемое с датчика 1 эадержкиу д з - абсолютное значение погрешности задания.

Иэ-эа нестабильности а и )2,не-. точности начальной настройки (когда

Ф t02) и наличии at, иэ-за погрешности регулируемой линии 7 задержки и генератора 6 импульсов погрешность задания задержки между каналами может достигать величины в единиЗ56 цы процентов, а для малых значений задержки, лежащих в наносекундном диапазоне, и в десятки процентов. для уменьшения погрешностей задержки между каналами используется ре40 жим Б.

Рассмотрим работу устройства в режиме Б, По команде Пуск с привязкой к паузе запускающих импульсов на

45 первом выходе блока 2 управления появится сигнал уровнем логический 0, который блокирует прохождение импульса с шины Вход на выход первого элемента И 3 и включает

5() первый переключатель 17 в положение - Вход - первый выход, блокирует запуск второго дополнительного формирователя 16 и включает в компараторе 19 первый уровень отсчета, co5g ответствующий точке на фронте импульса с первого дополнительного формирователя 15, по которой ведется отсчет задержки между каналами. Одновременно иэ перепада 1-0 сигнала с первого выхода блока 2 управ ления формирователь 11 формирует одиночный импульс, который, задержи ваясь на величину, соответствующую коду с выхода блока 14 .коррекции (аналогично описанному для режима

6 A), запускает первый дополнительный

993455

10 формирователь 15, выходной импульс которого поступает на вход компаратора 19.

В момент равенства сигнала с.пер;вого дополнительного формирователя

15 и первого уровня отсчета компара- 5 тор: 19 формирует выходной импульс длительностью, близкой к длительности импульса с формирователя ll u положительной полярности, который через линию 12 задержки поступает на 30 измерительный вход блока 13 измерения разности периодов и элемент

ИЛИ 4, через который импульс вновь вводится в задержанный канал.

Таким образом, импульс рециркули- 5 рует s задержанном канале.. Период рециркуляции соответствует соотношению о + о+ ts> где р - суммарная задержка компара20 тора .19, линии 12 задержки и элемента ИЛИ 4.

Линия 12 задержки обеспечивает выдержку на время установления переходных процессов в триггере 5 и генераторе б импульсов.

Этот период рециркуляцин измеряется блоком 13 измерения разности периодов и запоминания и нем, По окончании измерения в блок 2 управле- Е ния с блока 13 измерения разности периодов выдается команда Конец измерения ", по которой блок 13 изме:рения разности периодов сигналом с блока 2 управления переводится в ре- З> жим вычитания, На первом выходе блОка 2 управления появляется сигнал уровнем логическая 1, а на втором - уровнем логический 0, Сигнал с второго выхода блока 2 40 управления блокирует первый элемент

И 3 и запуск первого дополнительного формироватепя 15, включает второй переключатель 18 в положение Вход-первый выход и включает в компара- 45 торе 19 второй уровень отсчета, соответствующий точке на фронте,импульса с второго дополнительного .формирователя 16, по которой ведется отсчет задержки между каналами.

Одновременно из перепада 1-0 сигнала с второго выхода блока 2 управления формирователь ll формирует одиночный импульс, которнй проходит .через элемент ИЛИ 4, второй допол нительный формирователь 16, второМ переключатель 18 на.вход компаратора 19.

B момент равенства сигнала с вто рого дополнительного формирователя

16 и второго уровня отсчета компаратор 19 формирует выходной импульс который через линию 12 задержки поступает иа блок 13 измерения разнос ти,периодов и через элемент ИЛИ 4 вновь на. вход второго дополнитель- 65 ного формирователя 16, замыкая кольцо рецнркуляции. Период рециркуляции ранен Т = to> + to.

В блоке 13 измерения разности периодов определяется равность пе» риодов первого и второго режимов рециркуляции и результат измерения выдается на вторую группу входов блока 14 коррекции, а в блок 2 уп-. равления выдается Команда . Конец измерения, по которой код с выхода блока 13 измерения периода заносится в блок 14 коррекции, вычисляется отклонение at <= о„- to и доз измеренной величины от .заданной с датчика 1 задержки, суммируется с учетом знака это отклонение с величиной кода с датчика 1 задержки, а результат запоминается в выходном регистре блока 14 коррекции.

Измеренная блоком 14 измерения разности периодов величина равна

Т2= 01+ э+сз { щ+ 0)

<И 02+ 3 Ь+а 3 где at - суммарное отклонение измеренной величины задержки от заданной с датчика 1 задержки включает в себя отклонение dtо = tO — t.yy

O f 3 °, Одновременно в блока 14 коррекции сравнивается полученная величина отклонения д с допустимым значе» нием, если она в допустимых преде» лах, то устройство переводится в режиме A. командой Конец коррекции с блока 14 коррекции. Если полученное отклонение за пределами допуска, то на первом выходе блока 2 управления снова появится сигнал уровнем логический 0, а на втором выходе - логическая 1, и далее процесс повторяется.

Рециркуляция в задержанном канале теперь осуществляется при коде с выхода блока 14 коррекции, равном направленному в первом такте коррекции, По концу второго цикла измерения

;разности периодов также выдается команда с блока 2 управления на блок

14 коррекции, по которой вычисляется отклонение измеренной величины от заданной с датчика 1 задержки, суммируется с учетом знака это отклонение с величиной, полученной в пер-. вом такте коррекции, а результат запоминается в выходном регистре блока 14 коррекции.

Так же, как и в первом такте коррекции, сравнивается величина отклонения с допустимым значением, В каждом последующем такте коррекции будет поправляться код,зафиксированный и блоке 14 коррекции в предыдущем такте коррекции.

Величина поправки с учетом знака вычисляется как отклонение разности

993455

12 кода с датчика 1 задержки от величины, измеренной блок 13 измерения разности периодоз.

Устройство будет находиться в режиме Б до тех пор, пока отклонение измеренной блоком 13 измерения разности периодов величины от заданной с датчика 1 задержки не будет превышать допустимое значение. В этом случае в очередном такте коррекции с блока 14 коррекции на блок 2 IO управления поступит команда Конец коррекции, по которой блок 2 управления переводится для работы в режиме А.

Теперь в режиме А задержка за- 15 дается поправленным кодом с блока

14 коррекции и погрешность задания задержки между каналами будет значительно меньше исходной (до коррекции), так как будет сведена до 2р пренебрежимой величины д 3, Как видно из описания предлагаемого устрэйства, погрешность его может быть сведена до погрешности измерения блока 13 измерения разнос- 2 ти периодов, которая легко реализуется до десятых и сотых долей процента, Корректировка осуществляется автоматически и задержка задается между определенными, заведомо известными точками на выходных сигналах каналов, что исялючает неопределенность в задании малых (наносекундных) значений задержки и позволяет формировать выходные сигналы в диапа- t зоне амплитуд.

Формула изобретения

Устройство для задержки импульсов, .содержащее датчик задержки, блок управления, первым входом соединенный с.входной шиной и первым входом первого элемента И, вторым входом - 45 с шиной Пуск, а первым выходомчерез соединенные последовательно первый элемент И, элемент ИЛИ с.единичным входом триггера, соединенного выходом с первым входом управления генератора импульсов и через регулируемую линию задержки с вторым входом управления генератора импульсов, выходом соединенного со счетным входом счетчика и через второй элемент

И с входом синхронизации триггера и входом перезаписи с информационных входов счетчика, выходы которого через дешифратор соединены с входом запрета счета счетчика и вторым входом второго элемента И, второй выход блока управления через формирователь соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом линии задержки и измерительным входом блока измерения разности периодов, вход управления и выход конца измерения которого соединены соответственно с третьим выходом и третьим входом блока управления, входы управления регулируемой линии задержки соединены с выходами младших разрядов датчика кода, старшими разрядами соединенного с информационными входами счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй формирователи, первый и второй переключатели и компаратор, выходом соединенный с входом линии задержки, а сигнальным входом - с первыми выходами первого и второго переключателей, входы управления которых соответственно соединены: первого с первым выходом блока управления, вторым входом формирователя, первым входом установки уровня отсчета компаратора и входом управления второго дополнительного формирователя, а второго с вторым выходом блока управления, третьим входом первого элемента И, вторым входом установки уровня отсчета компаратора и входом управления первогО дополнительного формирователя, сигнальным входом соединенногo с выходом второго элемента И, а выходом - с входом первого переключателя, выходом подключенного к первому выходу устройства, сигнальный вход второго дополнительного формирователя соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход — с входом второго переключателя, выход которого подключен к второму выходу устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Р 513405, кл. Н 01 Н 47/18, 1974, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2857908/18-21, кл, Н 03 K 5/13, 1979 (прототип), 993455

Составитель И. Радько

Редактор С. Пекарь Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор E. Рсяако

Заказ 506/75 Тирак 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Иосква, %-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент r. Уигород, ул, Проектная, 4