Устройство для измерения временного интервала между симметричными импульсами

О П И С А Н И Е и) 554523ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву 51) М. Кл.е б 04 Г 10/О явлено 01.07.75 (21) 2149876/2присоединением заявкиЬзз 3) Приоритет Гасударственных комитет Совета Министров СССР ло делам изобретенийи открытий(088.8) ллетень1 Опубликовано 15,04.77. ата опубликования описания 19.05,77(72) Авторы изобретения С. Чернышев и Е. И, Коври Томский институт автоматизированных систеи радиоэлектроники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕ НТЕРВАЛА МЕ)КДУ СИММЕТРИИЯ ВРЕМЕН НОГЫМИ ИМПУЛЬСА Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического контроля, а также в импульсных оптических локаторах в тех случаях, когда требуется определить временной интервал между двумя симметричными импульсами, амплитуды которых могут меняться в широких пределах.Известно устройство для измерения временного интервала между импульсами, содержащее генератор импульсов заполнения, подключенный к одному из входов элемента И, счетный триггер, на вход которого подаются опорный и интервальный импульсы, причем выход триггера соединен с вторым входом элемента И, а выход последнего подключен к счетчику импульсов,До начала измерений триггер находится в положении О, при этом импульсы генератора, поступающие на один вход элемента И, в счетчик не проходят, При переключении опорным импульсом триггера из положения О в положение 1 импульсы генератора проходят в счетчик. Затем интервальный импульс вновь переводит триггер в положение О. Поступление импульсов в счетчик прекращается, а их количество, зарегистрированное счетчиком, определяет величину искомого временного интервала 1. Однако в извсстпом устроистве при неодинаковом изменении амплитуд входных импульсов и соответственно крутизны их передних фронтов количество счетных импульсов5 меняется, что вносит погрешность в измерение. Устранение этой погрешности путем усреднения результатов отдельных измеренийснижает быстродействие схемы.Известно также устройство, которое содер 10 жит резонансный усилитель и фазочувствительную схему. Входной импульс образует вконтуре усилителя вынужденные колебания.,их фаза жестко связана с положением на осивремени центра тяжести импульса. Фазочув 15 ствительная схема, подключенная к контуру,срабатывает в определенной фазе и выдаетсоответствующий сигнал, который можетбыть подан на устройство 2,Недостаток устройства закзпочастся в том,20 что в случае наложения на входной импульсшума положение фазы колебаний станет неопределенным, что затрудняет ее фиксациюи соответственно снижает точность измерения. Кроме того, входные импульсы не долж 25 ны иметь плоской вершины.Известно устройство для измерения времепнсго интервала между симметричнымиимпульсами, содержащее цифровой счетчик,генератор импульсов, подключенный к входу5 10 15 20 25 30 первого элемента И и через первый триггер - к входу второго элемента И 13.Однако у этого устройства недостаточно высокое быстродействие.С целью повышения быстродействия в предлагаемое устройство введены третий и четвертый элементы И, пороговый усилитель, второй триггер, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, причем входом устройства является вход порогового усилителя, выход которого соединен с входом второго триггера, с первым входом первого элемента ИЛИ с первым входом третьего элемента И, выход второго триггера соединен через третий элемент И с вторым входом первого элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу второго элемента И непосредственно и через элемент НЕ - к входу четвертого элемента И, а второй элемент ИЛИ своими входами подключен к выходу первого и второго элементов И, а выходами - к входу цифрового счетчика.На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - эпюры напряжений.Устройство содержит генератор 1 импульсов заполнения, первый элемент И 2, первый триггер 3 со счетным запуском, второй элемент И 4, второй элемент ИЛИ 5, цифровой счетчик 6, пороговый усилитель 7, второй триггер 8 со счетным запуском, третий элемент И 9, первый элемент ИЛИ 10, четвертый элемент И 11, элемент НЕ 12.Генератор 1 посредством двух каналов (первый элемент И 2, а второй через последовательно соединенные триггер 3 и через элемент И 4) подключен к элементу ИЛИ 5, выход которого соединен со счетчиком 6. Пороговый усилитель 7, вход которого является входом всего устройства, соединен на выходе с триггером 3, элементом И 9 и элементом ИЛИ 10. Выход триггера 8 подключен к входу элемента И 11 и к второму входу элемента И 9, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10, его выход подключен к входу элемента И 4 и через элемент НЕ 12 - к второму входу элемента И 11, а выход последнего соединен с вторым входом элемента И 2. Устройство работает следующим образом, Опорный симметричный импульс любой формы (фиг, 2, а, момент 1,), подаваемый на вход устройства, преобразуется на выходе порогового усилителя 7 в прямоугольный импульс (для простоты уровень порога срабатывания усилителя 7 принят нулевым) и поступает на входы элементов И 9, ИЛИ 10 и триггера 8, который первоначально находится в состоянии О (считаем присутствие импульса за 1, а отсутствие за О). В результате на обоих входах элемента И 9 (и соответственно на его выходе), на выходе 35 40 45 50 55 б 0 55 элемента ИЛИ 10 и па входе элемента И 11 присутствует состояние 1, В то же время на втором входе элемента И 11 из-за действия элемента НЕ 12 будет состояние О, при этом элемент И 2 закрыт для импульсов заполнения, а элемент И 4 открывается и импульсы с генератора 1, пройдя триггер 3, через элемент ИЛИ 5 поступают в счетчик 6 (фиг. 2, б, интервал 1, - Ц.После прекращения действия (момент 1) опорного импульса на первых входах элементов И 9 и ИЛИ 10 окажется состояние О. На втором входе элемента И 9 и на входе элемента И 11 - состояние 1, так как триггер 8 остается в прежнем состоянии. Вследствие этого на выходе элемента ИЛИ 10 окажется состояние О, элемент И 4 закрывается, а элемент И 2 открывается, так как на обоих входах элемента И 11 состояние 1. Таким образом, импульсы от генератора 1 через элемент ИЛИ 5 проходят в счетчик 6 непосредственно без деления до момента 6. При поступлении интервального импульса (на фиг, 2 а, момент 1 г) триггер 8 перебрасывается в состояние О, элемент И 9 закрывается, Так как на одном входе элемента ИЛИ 10 присутствует состояние 1, то элемент И 4 открывается, а элемент И 11 и 2 закрываются. В счетчик поступают импульсы заполнения от генератора 1 в два раза реже, чем во время паузы (фиг. 2, б, интервал г - з). При прекращении действия интервального импульса (момент з) на обоих входах элемента И 9 и соответственно на вторых входах элементов И 2, 4 наступает состояние О, при этом импульсы заполнения в счетчик 6 не поступают. С появлением второго опорного импульса цикл начнется снова. Как видно из сравнения фиг. 2, б и в, количество импульсов, поступающих в счетчик за время о - з, точно соответствует тому количеству импульсов, которые бы поступили в период, соответствующий интервалу с.о с.с между серединами исходных сигналов без предварительного деления.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проще (меньше сложных и дорогостоящих блоков - счетчик, триггер) осуществить один из наиболее точных методов измерения временного интервала, Поскольку информация о временном интервале заключается только в количестве импульсов, поступающих в счетчик, можно не фиксировать предварительно вершины (середины) входных сигналов, а преобразователь определенным образом последовательность счетных импульсов, действующую от начала первого входного сигнала до конца второго, что сокращает время измерения и упрощает процесс измерения, сведя его к простому подсчету числа импульсов.Устройство может быть реализовано на интегральных микросхемах.Корректор Л. Брахнина Подписное Заказ Типография, пр. Сапунова Формула изобретения Устройство для измерения временного интервала между симметричными импульсами, содержащее цифровой счетчик, генератор импульсов заполнения, подключенный к входу первого элемента И и через первый триггер - к входу второго элемента И, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью повышения оыстродействия, в него введены третий и четвертый элементы И, пороговый усилитель, второй триггер, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, причем входом устройства является вход порогового усилителя, выход которого соединен с входом второго триггера, с первым входом первого элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента И, выход второго триггера соединен через третий элемент И с вторым 8/13 Изд.385 ЦНИИПИ Государственного к по делам изобр 113035, Москва, Жвходом первого элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента И, выход которогоподключен к входу первого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к вто 5 рому входу второго элемента И непосредственно и через элемент НЕ - к входу четвертого элемента И, а второй элемент ИЛИ своими входами подключен к выходу первого ивторого элемента И, а выходами - к входу10 цифрового счетчика,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Г. Я. Мирский Измерение временныхинтервалов, 19 бб, с. 50 - 52.15 2. А. П. Цитович Ядерная радиоэлектроника, 967, с. 271 - 27 б,3. Авторское свидетельство Мз 423095,М. Кл.з б 04 Р 1 О/00, 1972 (прототип). Тираж 904митета Совета Министров СССтений и открытийРаушская наб., д. 4/5