Дискриминатор совпадений нониусного измерителя временных интервалов

.Ж.,ности Прес.2,.М., Залиханов вышение эффекти антисовпадений Р 13-12991, 1980 Гребенюк Зинов В.Г. П работы канал принт ОИЯИ В НИУСАЛОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 54) ДИСКРКЧИНАТОР СОВПАДЕНИИ ОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ ВРЕМЕННЬЖ ИН(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть исользовано в нониусных измерителях временныхинтервалов. Цель изобретения - уменьшение разрешающего времени дискриминатора совпадений - достигается введениемэлемента НЕ-И 5. Кроме того, дискриминатор содержит Р-триггеры 1 и 2,линию 3 задержки, элемент И-НЕ 4.Элемент И-НЕ 4 не допускает ложныхсрабатываний схемыпри наличии фазовых нестабильностей старт- и стопимпульсов в момент, когда начинаетсяих перекрытие. Реально существующиефазовые нестабильности генераторовдают погрешность измерения не болееодного импульса. 3 ил,Изобретение относится к импульсной технике и может быть испо,пьзовапо в нониусных измерителях временныхинтервалов.Цель изобретения - расширение динамического диапазона измеряемых интервалов путем уменьшения разрешающего времени.На фиг.1 приведена схема дискриминатора; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы.Дискриминатор содержит первый и второй 0-триггеры 1 и 2, линию 3 задержки, элемент И-НЕ 4 и элемент НЕИ 5. 0-входы триггеров 1 и 2 соединены со старт-входом и первым входом элемента И-НЕ 4, второй вход которого соединен со стоп-входом устройства, С-входов первого 0-триггера 1 и через линию 3 задержки с С-входом второго Э-триггера 2. Прямой выход первого Р-триггерасоединен с его же Я-входом, а инверсный выход - с первым входом элемента НЕ-И 5 и Б-входом25 второго Р-триггера 2, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента НЕ-И 5, третий вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 4, а выход - с К-входом первого Э- триггера 1 и образует выход устройства. Дискриминатор может быть реализован на микросхемах серии К 500.Устройство работает следующим образом,35Пусть период следования старт-импульсов больше периода следования стоп-импульсов (фиг,2 а,б). В начальный момент 0-триггер 1 установлен в состояние "0", а 0-триггер 2 - в сои40 стояние(фиг.2 в-д). Как только фронт стоп-импульса придется на единичный уровень старт-импульса, первый Р-триггер 1 перейдет в состояние ии (фиг.2 в, г). Тем самым схема под готовлена к индикации совпадения фронтов, так как разрешен переход второго П-триггера 2 в "0". Через несколько периодов фронт стоп-импульса будет отставать от фронта старт-импульса на минимальное время перекрытия, еще достаточное для того, чтобы первый )-триггер 1 удерживался в ссстоянии "1". При этом благодаря линии 3 задержки фронт стоп-импульса на С-входе второго П-триггерапоявляется, когда на его 0-входе уровень "0", и 0-триггер 2 переходит в состояние "0" (фиг.2 д). Так как старт - и стоп-импульсы в это времяприсутствуют на обоих входах элемента И-НЕ 4, на его выходе "0" (фиг.2 е).Таким образом, на входах элементаНЕ-И 5 "0", и на его выходе появляет -ся единичный импульс (фиг.2 ж), который сбрасывает П-триггер 1, устанавливающий, в свою очередь, Р-триггер2 в (фиг,2 в,г). Длительность выходного импульса определяется задержками в 0-триггерах 1 и 2 и элементеНЕ-И 5.Требуемая зацержка линии 3 определяется формулойС - 7 +4 Сгде Ь С - разность требуемых временперекрытия для триггеров 1 и 2 (должна быть положительной). Для уменьшения йтриггеры для дискриминаторарекомендуется выбирать на одном кристалле. При минимальном измеряемомвремени Тц. нониусным измерителем, содержащим предлагаемый дискриминатор,серия импульсов, поступающая на счет,всегда должна иметь два импульса,таккак на первом импульсе срабатываеттриггер 1, а на втором - триггер 2.Наличие в счетной серии большого количества импульсов свидетельствуето неверно подобранной линии 3 задержки.Высокое временное разрешение обеспечивается крутой характеристикойпереключения В-триггеров, на которыхсобрана схема, а малое разрешающеевремя достигается схемным решением,До совпадения дискриминатор имеетхарактеристику задержанных совпадений, определяемую триггером 1. Послесрабатывания триггера 1, который работает как ячейка памяти, запоминающаяфазовое состояние старт- и стоп-импульсов, предшествующее совпадению,кривая задержанных будет определяться триггером 2. Узкая область перекрытия этих характеристик и определяет малое разрешающее время дискриминатора ( 1 О пс). Такое разрешающее время удается достичь, используя дифференциальные схемы совпадений, построенные на 0- триггерах. Однако эти схемы, имеющие узкую характеристику задержанных совпадений в пикосекундной области, являются чувствительными и фазовым отклонениям фронтов совпадающих старт- и стоп в импульс Д С , Приь таФ р Р кая схема выделяет совпадения с ма1 ЗО 562 б ФиаЯ лой степенью вероятности, т.е. является непригодной для применения ее в нониусных измерителях. Предлагаемый дискриминатор является независимым от фазовых отклонений фронтов совпа 5 дающих импульсов, так как в каждый отдельный момент времени он имеет характеристику задержанных совпадений одного из триггеров с Я,Ь 1,РДля того, чтобы иметь разрешение 10 нониусного измерителя на уровненеобходимо обеспечить разницу в периодах старт- и стоп-генераторов, равную б, и иметь величину разрешающего времени дискриминатора совпаде ний, также равную. Выполнение условия Ь 1 ( 1 позволяет увеличить динамический диапазон измеряемых временных интервалов при сохранении высокого разрешения нониусного изме рителя.Назначение элемента И-НЕ 4 иллюст - рирует временная диаграмма, (фиг.З), на которой представлен процесс выделения совпадений при наличии фазовых нестабильностей старт- и стоп-импульсов. В нониусных измерителях обычно используются генераторы ударного возбуждения, которым в момент разгона свойственна фазовая нестабильность З 0 импульсов Ь,р. Точками на шкале стоп-импульсов показаны положения импульсов, соответствующие идеальному случаю (без фазовых нестабильностей). Отклонения стоп-импульсов от идельно го положения приводят к тому, что триггер 2 срабатывает дважды, причем срабатывание на 3-м стоп-импульсе (фиг.З) является неверным. В этот момент еще нет совпадения фронтов 40 старт- и стоп-импульсов. При отсутствии элемента И-НЕ 4 в этот момент произошло бы выделение совпаденияи и з мер я емый интервал был бы опробирован с большой погрешностью. ЭлементИ-НЕ 4 не допускает ложных срабатываний схемы при наличии фазовых нестабильностей старт- и стоп-импульсов в момент, когда начинается их перекрытие. Реально существующие фазовые нестабильности генераторов даютпогрешность измерения не более одного импульса. Формула изобретения Дискриминатор совпадений нониусного измерителя временных интервалов, содержащий первый и второй Э-триггеры, элемент И-НЕ и линию задержки, отличающий с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых интервалов путем уменьшения разрешающего времени, в него введен элемент НЕ-И, выход которого соединен с К-входом первого триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента НЕ-И, с Б-входом второго триггера, при этом прямой выход первого триггера подключен к его же Б-входу, а 0-вход первого триггера объединен с Р-входом второго триггера, с первым входом элемента И-НЕ и подключен к старт- входу дискриминатора, при этом стоп- вход дискриминатора соединен с входом линии задержки, с С-входом первого триггера и с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента НЕ-И, третий вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, С-вход которого соединен с выходом линии задерж1305626 Составитель А,СмирновТехред П.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко Редактор В.ПетрашЗаказ 1427/44 Тираж 371 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, )К, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграФическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4