Стробоскопический измеритель временных интервалов

(45) Дата опубликования описания 05.04.8 К 13 Г 10/ М. Кл Государственный комет Совета Министров СССРоо делам изобретенийи отврытий 53) УДК 681(71) Заявитель В, Б. Квядарас, Л. И. Найденов и Б. Л, ЧелнокоВильнюсский инженерно-строительный институт 54) СТРОБОСКО П И ЧЕСКИ й ИЗМЕРИТЕЛЬ ВР ЕМЕН Н ЫХ И НТЕРВЛЛОВ2 Изобретение относится к области приборостроения и измерительной техники и может быть использовано для измерения периодических сигналов наносекундной длительности.Известны стробоскопические измерители, содержащие два кварцевых генератора 11,Такие измерители имеют низкую точность измерения.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель, содержащий два кварцевых генератора, два стробоскопических смесителя, первые входы которых соединены с выходом формирователя строб-импульсов, вторые входы которых соединены с входными клеммами измерителя, вы ходы смесителей соединены с двумя усилителями, и блок управления 2.Для такого измерителя характерны недостаточная точность и быстродействие.Цель изобретения - увеличить точность и скорость измерений.Это достигается тем, что предлагаемый измеритель снабжен блоками старт- и стоп-импульсов и коммутатором, два входа которого соединены с выходами усилителей, два выхода которого соединены соответственно с входами блока старт- и стоп-импульсов, блоком цифрового отсчета, двумя триггерами, двумя делителями частоты, включенными на выходах кварцевых генераторов, четырьмя 3 блоками и формирователем запуска, а также подсоединенными к выходу второго кварцевого генератора через первый делитель частоты, пятым блоком И, а также шестым блоком И, блоком ИЛИ, включенными последовательно между первым кварцевым генератором и формирователем строб-импульсов, первый вход блока управления подключен к выходу пятой схемы И и к первому входу первого триггера, второй и третий входы соответственно - к выходам блока старт- и стоп- импульсов и к первым входам первого и второго блока И. Первый и второй выходы блока управления подключены к вторым входам первого и второго блоков И, а третий выход - к второму входу первого триггера и выходу блока цифрового отсчета, четвертый выход - к первому входу второго триггера и к входу второго делителя частоты. Второй вход второго триггера соединен с выходом третьего блока И и с первым входом блока управления, выход второго триггера соединен с первым входом четвертого блока И, входом шестого блока И и с входом блока цифрового отсчета, Выход первого кварцевого генератора соединен с вторым входом четвертого блока И и с входом пятого блока И, входы блока цифрового отсчета подключены к выходам первого и второго блоков И. Выход блока цифрового отсчета подключен к второму входу третьего блока И, выход первого триггера соединен с входом пятого блока И, выход четвертого блока И соединен с входом блока ИЛИ, выход второго делителя частоты соединен с вторым входом третьего блока И, а формирователь запуска включен между выходом первого делителя частоты и выходной клеммой измеритсля.На фиг. 1 показана структурная электрическая схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2, а - з приведены временные диаграммы его работы, где а - сигнал делителя частоты, подающийся на блок И 22; б - сигнал кварцевого генератора; в - сигнал делителя 4 частоты, г - входный сигнал; д - строб-импульсы, е - преобразованный сигнал, к - выходной сигнал триггера 7, з - выходной сигнал триггера 10,Измеритель временных интервалов состоит из кварцевых генераторов 1 и 2, делителей 3 и 4 частоты, формирователя 5 импульсов запуска, блока И 6, триггера 7, блока 8 цифрового отсчета, блока 9 управления, триггера 10, блоков И 11 и 12, блока ИЛИ 13, формирователя 14 строб-импульсов, стробоскопических смесителей 15 и 16, усилителей 17 и 18, коммутатора 19, блока 20 старт-импульсов, схем И 21 и 22, блока 23 стоп-импульсов и блока И 24,Измеритель работает следующим образом.Сигналы кварцевых генераторов 1 и 2 проходят через соответствующие делители 3 и 4 частоты, в которых установкон коэффициента деления выбираются частоты повторения исследуемого сигнала и строб-импульсов. Выходной сигнал делителя 3 частоты подается на формирователь 5 запуска, выходные импульсы которого служат для запуска исследуемых схем, а также на вход первого блока И 6, на два других входа которого подаются сигналы кварцевого генератора 2 и триггера 7,При поступлении импульса конца снятия информации с блока 8 цифрового отсчета триггер 7 опрокидывается, и на вход блока И 6 поступает импульс разрешения, Тогда при совпадении импульса с выхода делителя частоты 3 и импульса кварцевого генератора 2, блок И 6 сбрасывает делитель 4 частоты в нулевое положение, вновь опрокидывает триггер 7 в исходное положение и включает блок 9 управления. Сбросом делителя частоты обеспечивается установка фазы строб-импульса, близкой к нулю, т. е. его временное положение близко к началу исследуемого импульса, Так как фаза прихода импульса снятия информации произвольна, то без установки фазы строб-импульса пришлось бы расходовать значительное время до момента совпадения фаз. В блоке 9 управления включается реле времени, вырабатывающее импульс, запаздывающий относительно импульса блока И 6 на максимальную измеряемую устройством длительность. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 05 Блок 9 вырабатывает импульс, опрокидыва ющий триггер 10, который включает блок И 11 и выключает блок И 12. Таким образом, импульсы кварцевого генератора 2 через блоки И 11 и ИЛИ 13 поступают на формирователь 14 строб-импульсов. Сформированные короткие строб-импульсы подаются на стробоскопические смесители 15 и 16, на вторые входы которых подаются исследуемые сигналы. Таким образом, производится стробирование сигналов в реальном масштабе времени. Шаг считывания в этом случае равен периоду повторения кварцевого генератора 2. Стробированием в реальном масштабе времени осуществляется поиск начала измеряемого интервала.Выходные сигналы смесителей 15 и 16, усиленные в усилителях 17 и 18, поступают на коммутатор 19. Коммутатор 19 позволяет проводить измерения как временных интервалов между двумя сигналами, так и временных параметров сигнала (тогда тот же сигнал подается па оба выхода коммутатора 19). Блоком 20 старт-импульсов прп превышении уровнем сигнала выставленного уровня начала отсчета вырабатывается импульс, подающийся на блок И 21 и блок 9 управления, в котором вырабатывается импульс, устанавливающий делитель 4 частоты на количество импульсов, соответствующих нулевому значению минус одна единица счета (такую установку возможно осуществить, напр лмер, сдвиговым регистром в делителе 4 частоты), переключает триггер 10, а также подает уровень соответствующей единице на блок И 21. Такая установка делителя 4 частоты обеспечивает фазу строб-импульса (его временное положение), равную фазе последнего строб- импульса (фиг. 2, д импульс 6), соответствую. щего стробированию в реальном масштабе времени перед моментом сравнения с уровнем Старт.Когда переключается триггер 10, выключается блок И 11 и включается блок И 12. Формирователь 14 строб-имп 1 льсов через блоки И 12 и ИЛИ 13 запускается от делителя 4 частоты, Вследствие разности частот кварцевых генераторов 1 и 2 происходит последовательное смешение строб-импульсов относительно исследуемых сигналов и преобразование их времснного масштаба. Если длительность исследуемых импульсов короче периода говторения сигнала кварцевого генератора 2, па выходе стробоскоппческих смесителей при стробировании в реальном масштабе времени сигнал мокет отсутствовать (сигнал попал в паузу между двумя строб-иглпульсами), Тогда импульсом, вырабатываемым реле времени в блоке 9 управления, производится переключение триггеров 7 и 10. В момент совпадения импульсов делителя частоты 3 и кварцевого генератора 2 делитель частоты 4 устанавливается в нулевое положение, а в блоке 9 блокируется переключение триггера 10, формирователем 14 строб-импульсов управляют600454 СССР бО СССР 5выходнь 1 е имйульсь 1 делителя частоты 4. Таким образом производится преобразование временного масштаба исследуемых сигналов. Дальнейшее измерение происходит аналогично для обоих случаев.По достижении уровня сигнала с преобразованным масштабом времени уровня отсчета, выставленного в блоке 20 старт-импульса, последний вырабатывает импульс, который, пройдя блок И 21, запускает блок 8 цифрового отсчета. В блоке 8 цифрового отсчета старт- и стоп-импульсами управляется триггер временных ворот, выходной импульс которого заполняется импульсами кварцевого генератора 2 и считывается в счетчике. Импульс триггера включает блок И 22, а выходной импульс делителя 4, пройдя блок И 22, переключает триггер 10, а значит и режим стробирования в реальный масштаб времени и одновременно переводит в блоке 8 цифрового отсчета счет в реальный масштаб времени (каждый счетный импульс изменяет в счетчике измеренную длительность на период повторения кварцевого генератора) . Аналогично началу измерения по достижении уровнем сигнала в блоке 23 стоп-импульса выставленного уровня конца измерения вырабатывается импульс Стоп, поступающий на блок 9 управления, который производит переключение триггера 10, установку делителя 4 частоты в нулевое положение минус единица счета и включает блок И 24. Таким образом, часть интервала между последним строб- импульсом реального счета (перед уровнем Стоп) и концом измеряемого интервала измеряется с преобразованием временного масштаба, а счет в блоке 8 цифрового отсчета производится в соответствии с установленным шагом считывания.При сравнении преобразованного исследуемого сигнала с установленным уровнем конца измеряемого интервала в блоке 23 стоп- импульса вырабатывается импульс, который, пройдя блок И 24, выключает счет измеряемого интервала в блоке 8 цифрового отсчета. На цифровом табло блока 8 цифрового отсчета отсчитывается длительность измеряемого интервала.Применение новых элементов в дв делителей частоты, блоков старт- и стоп-импульсов, коммутатора, блока цифрового отсчета, двух триггеров, шести блоков И, блока ИЛИ позволяет дискретно изменять частоты повторения исследуемых сигналов повысить точность измерения, так как начало и конец измеряемого интервала можно стробировать с малым шагом считывания и увеличить скорость измерения. Формула изобретения Стробоскопический измеритель временныхинтервалов, содержащий два кварцевых ге 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 нератора, два стробоскоппческих смесителя, первые входы которых соединены с выходом формирователя строб-импульсов, вторые входы которых соединены с соответствующими входными клеммами измерителя, выходы смесителей соединены с двумя усилителями, и блок управления, отл н ча ющи йся тем, что, с целью увеличения точности и скорости измерения, он снабжен блоками старт- и стоп- импульсов, коммутатором, два входа которого соединены с выходами усилителей, два выхода которого соединены соответственно с входами блока старт- и стоп-импульсов, блоком цифрового отсчета, двумя триггерами, двумя делителями частоты, включенными на выходах кварцевых генераторов, четырьмя блоками И и формирователем запуска, а также подсоединенным к выходу второго кварцевого генератора, через первый делитель частоты, пятым блоком И, а также шестым блоком И и блоком ИЛИ, включенными последовательно между первым кварцевым генератором и формирователем строб-импульсов, первый вход блока управления подключен к выходу пятой схемы И и к первому входу первого триггера, второй и третий входы соответственно - к выходам блока старт- и стоп-импульсов и к первым входам первого и второго блоков И, первый и второй выходы блока управленпя подключены к вторым входам первого и второго блоков И, а третий выход - к второму входу первого триггера и выходу блока цифрового отсчета, четвертый выход - к первому входу второго триггера, к входу второго делителя частоты, второй вход второго триггера соединен с выходом третьего блока И и с первым входом блока управления, выход второго триггера соединен с первым входом четвертого блока И, входом шестого блока И и с входом блока цифрового отсчета, выход первого кварцевого генератора соединен с вторым входом четвертого блока И и с входом пятого блока И, входы блока цифрового отсчета подключены к выходам первого и второго блоков И, выход блока цифрового отсчета подключен к второму входу третьего блока И, выход первого триггера соединен с входом пятого блока И, выход четвертого блока И соединен с входом блока ИЛИ, выход второго делителя частоты соединен с вторым входом третьего блока И, а формирователь запуска включен между выходом первого делителя частоты и выходной клеммой измерителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе