Цифровой измеритель интервалов времени

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистицеских Республик1 Ч.1969 ( 1321657/18-24) аявле исоединением заявкиПриоритетОпубликовано 23.Ч,1973, Бюллетень М 23Дата оп бликования описания 2.Х.1973 Тосударственный комнте Совета Министров СССР оо делам иэооретений и открытийДК 681.325(0 Авторы зобретец родицкий, Т. Н. Рыжевская, А. Г. Рыжевский и В. М. Шляндин ензенский политехнический институт1м СЕСОЮЗ-.г Заявитель ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕ Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники.Известны цифровые измерители интервалов времени, содержащие входной формирователь, ключ с триггером управления, схему задержки с отводами, схему сборки и счетчик, работа которых основана на методе задержанных совпадений. Точность подобных устройств при измерении коротких временных интервалов ограничивается быстродействием счетчика, а также максимально возможным числом отводов схемы задержки. Это практически исключает использование метода задержанных совпадений для оценки двух и более разрядов измеряемой величины.Предлагается цифровой измеритель интервалов времени, позволяющий с высокой точностью производить измерение интервалов времени в достаточно широком диапазоне их значений без повышения быстродействия счетчика и без увеличения числа отводов схемы задержки. Предлагаемый цифровой измеритель позволяет использовать идентичные блоки для измерения значения каждого разряда аналоговой величины.Он содержит декады для оценки каждого из младших разрядов, состоящие из схемы совпадения, вентиля, расширителя импульсов и генератора строба. Вход схемы совпадения соединен через расширитель со входом вентиля своего разряда и с выходом схемы сборки предыдущего разряда, а выход схемы совпадения - с запирающим входом ключа и через генератор строба с управляющим входом вентиля своего разряда. Его выход соединен со входом схемы задержки ц отпирающим входом ключа последующего разряда.Выходы ключей соединены со счетными входами соединенных последовательно счетчиков 10 соответствующих разрядов.На фцг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы прибора.Измеритель содержит входной формирова тель 1, ключ 2 с триггером управления 3, схему задержки 4 с отводами, схему сборки 5, счетчик 6 старшего разряда и набор идентичных схем по числу дополнительных (младших) разрядов измеряемой величины. (На 20 фиг. 1 показан пример для трех дополнительных разрядов). Каждая такая схема состоит цз схемы задержки 7 - 7 с отводами, схемы сборки 8 - 8 в, ключа 9 - 9, расширителя импульсов 10 - 10, схемы совпадения 11 - 11, 25 генератора строба 12 - 12 З, вентиля 13 - 13и счетчика 14 - 14. Диаграммы 15 - 18 (см.фиг. 2) соответствуют сигналам на выходах схем совпадений соответствующих разрядов.Входной формирователь 1 формирует на 30 выходе два импульса, соответствующих на45 50 55 60 чалу н концу измеряемого временного интервала Т, Первый из этих импульсов поступает на вход схемы задержки 4, и, перебрасывая триггер 3, открывает ключ 2, через который последовательность импульсов с периодом повторения То проходит на счетчик б старшего разряда. Второй импульс с выхода формирователя 1, возвращая триггер 3 в исходное состояние, закрывает ключ 2, открывает ключ 9 первого дополнительного разряда и запускает схему задержки 7 этого же разряда. В счетчике б фиксируется число и соответствующее числу единиц старшего разряда измеряемой величины. Импульсы с выхода схемы задержки 7 через схему сборки 8 и открытый ключ 9 поступают на вход счетчика 14 первого дополнительного разряда. Период Т, следования этих импульсов определяется параметрами схемы задержки 7 и выбирается из условияТ, =0,9 Т,. Одновременно с выхода схемы сборки 8 эти импульсы подаются на один из входов схемы совпадения 11, на второй вход которой продолжают поступать расширенные расширителем 10 до длительности т,=0,1 Т, импульсы с выхода схемы сборки б предыдущего разряда. Один из этих расширенных импульсов совпадает с одним из первых девяти импульсов, пришедших с выхода схемы сборки 8. В момент , совпадения двух импульсов схема совпадения 11 закрывает ключ 9 и запускает генератор строба 12, который выдает на вход вентиля 13 стробирующий импульс длительностью, несколько превышающей величину То. Следующий после произошедшего совпадения импульс с выхода схемы сборки б поступает на второй вход вентиля 13, и с выхода последнего в момент времени Т, поступает импульс на запуск схемы задержки 7 з второго дополнительного разряда. В счетчике 14 фиксируется число иь равное числу единиц первого дополнительного разряда измеряемой величины.На фиг. 2 в увеличенном временном масштабе показаны импульсы на входе схемы совпадения П в отрезок времени, соответствующий концу измеряемого временного интервала (момент времени о, диаграммы 19 и 20), и в отрезок времени, соответствующий совпадению и, выходного импульса схемы 8 с одним из импульсов предыдущей последовательности (момент времени 1 диаграммы 21 - 23). Пунктиром и стрелкой на диаграмме 23 отмечен момент времени 1 ь соответствующий запуску схемы задержки второго дополнительного разряда. Стрелка означает, что момент запуска этой схемы соответствует переднему фронту следующего после совпадения выходного импульса схемы б.Схема второго, третьего и т. д. дополнительных разрядов работают аналогично схеме первого разряда. Пришедший с выхода первого дополнительного разряда импульс за 5 10 15 20 25 30 35 40 пускает схему задержки 7 з и открывает ключ 9, через который серия импульсов, следующих с периодом повторения Т=0,89 Тз с выхода схемы сборки 8 з, проходит на счетчик 14 единиц второго дополнительного разряда. Ключ 9 закрывается схемой совпадения 11 в момент 1 г совпадения одного из расширенных расширителем 10 до длительности тз=0,01 Т, импульсов предыдущей последовательности с одним из первых девяти выходных импульсов схемы 8. Одновременно с этим запускается генератор строба 12 з, выдающий на вход вентиля 13 з стробирующий импульс длительностью, несколько превышающей величину Т Следующий после произошедшего совпадения импульс с выхода схемы сборки 8 первого дополнительного разряда поступает на второй вход вентиля 13 з, и с выхода последнего в момент времени , поступает импульс на запуск схемы задержки 7 з третьего дополнительного разряда. Этот же импульс открывает ключ 9 з.Входные сигналы схемы совпадения 11 в момент времени 1 г показаны на диаграммах 24 и 25, На диаграмме 2 б пунктиром отмечен момент времени з, соответствующий запуску схемы задержки третьего дополнительного разряда и совпадающий с передним фронтом следующего после совпадения выходного импульса схемы сборки 8. Счетчик 14 з фиксирует число импульсов ипришедших на него за отрезок времени, заключенный между моментами времени 1 и 1,Аналогично работают схемы, служащие для оценки третьего и других дополнительных разрядов измеряемой величины. Число таких разрядов ограничивается, в основном, быстродействием ключей и схем совпадения.Период Т, следования импульсов последовательности каждого дополнительного разряда выбирается из условия- 10 где с - номер дополнительного разряда(1,2):То - период следования импульсов последовательности старшего разряда. Длительность т; расширения импульсов предыдущей последовательности, поступающих на вход схемы совпадения последующего разряда, выбирается из соотношения-., =10- Т,. (2) Из рассмотрения временных диаграмм (фиг, 2) можно записать основное уравнение шкалы цифрового измерителя интервалов времени для случая трех дополнительных разрядов:Т,. = Т, (и, + и, + 1) + Т, (а, + и, + 1) -- Тзиз - Т,(и,+и, +2). После несложных преобразований, учитывая выражение (1), получим окончательно: Т,. =- Т, (и,+ 0,1 и, + 0,01 (9 - и,) + 0,001 аз(3)293552 предлагаемого Можно показать, что аналогичное выражение будет справедливо для любого числа дополнительных разрядов. При этом отсчет со счетчиков четных дополнительных разрядов должен сниматься в дополнительном коде.Максимальное время измерения для случая т дополнительных разрядов определится из следующего выражения:д тах: Тло + 9 гПогрешность дискретности устройства составит величинугде т - число дополнительных разрядов;бо - погрешность дискретности приоценке старшего разряда.Из выражения (3) видно, что значения тг длительности расширенных импульсов последовательности каждого разряда непосредственно не входят в уравнение шкалы измерителя. Однако из фиг. 2 можно сделать вывод, что если длительность импульсов одного из разрядов превышает номинальную, определенную из условия (2), может произойти ложное совпадение одного из расширенных импульсов не с и; импульсом последовательности соответствующего разряда, а с (гг; - 1) импульсом, что приведет к ошибке в оценке этого разряда и вызовет сбой в работе прибора, так как ни один из девяти импульсов последовательности следующего разряда не совпадет в этом случае с импульсами последовательности предыдущего разряда, Указанный недостаток легко устраняется незначительным увеличением числа отводов схем задержек дополнительных разрядов с целью возможности исправления возникшей ошибки при неправильном совпадении импульсов в предыдущем разряде, а также последовательным соединением счетчиков дополнительных разрядов с целью осуществления переноса возможного импульса переполнения из младшего разряда в более старший.На основе предлагаемого устройства возможно построение измерителя, работающего 10 в любой позиционной системе счисления,Предмет изобретения 15 Цифровой измеритель интервалов времени,содержащий входной формирователь, триггер управления, схему задержки с отводами, соелиненными через схему сборки и ключ со счетчиком, отгичающийся тем, что, с целью 20 повышения точности измерения без повышения быстродействия счетчика и увеличения ;псла отводов схемы задержки, он содержит декады лля оценки каждого пз младших разрялов, состоящие из схемы совпадения, вен тиля, расширителя импульсов и генераторастроба, причем вход схемы совпадения соединен через расширитель со входом вентиля своего разряда и с выходом схемы сборки предыдущего разряда, а выход схемы совпа ления - с запирающим входом ключа и через генератор строба с управляющим входом вентцля своего разряда, выход которого соединен со входом схемы задержки н отпирающим входом ключа последующего разряда, 35 при этом выходы ключей соединены со счетньвги входами соединенных последовательно счетчиков соответствующих разрядов.