Цифровой измеритель временных интервалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфаз Советскик Социалистических Республикщ 662906 ополиительное к авт, сви 51)М. Кл.2 604 Р 10/0 22) Заявлено 101276 (21) 24273 8-1 исоединением эаяПриоритет осударствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликоваио 150579. Бю Дата опубликования опис ан сык и В, П, Харченкосчета, схемы однозначного сложениярезультатов точного измерения и рядавспомогательных устртойств и схем. Разновидности этих измерителей отличаются в основном типом преобразователейканала точногоизмерения (1), Измерители такого типа характеризуются сложностью настройки и эксплуатации, Вчастности, известен цифровой измеритель временных интервалов, содержашийгенератор счетных импульсов, каналгрубого измерения в составе последовательно включенных ВБ-триггера,вход я котОрого подключен к первойвходной клемме, а вход В - ко второйклемме, каскад совпадений, второйвход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, каскада ИЛИ ,и счетчика грубого отсчета, канал точного измерения в составе первого ивторого преобразователей дробных отрезков времени в число импульсов, вкаждом .из которых последовательновключены формирователь импульсов, первый иэ входов которого подключен квыходу генератора счетных импульсов,расширитель импульсов и каскад совпадений, и счетчиКа точного отсчета,причем вторые входы формирователейпреобразователей дробных отрезков вреИзобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано для точного измерения временных интервалов и длительности электрических сигналов в экспериментальной физике, радиолокации и промышленной электронике,Известны измерители временных интервалов, в которых интервал Т грубо (с точностью до ЬТк) оценивают в канале грубого измерения, а отрезок ЬТ оценивается в канале точного измерения, Для этого в точном канале формируют импульсы с длительностями ь 1 и Ь пропорционально их расширяют и 152способом последовательного счета преобразуют в цифровой код. Затем производят однозначное сложение результатов точного измерения и с учетом его уточняют результат грубого измерения. 2 ОЭти измерители содержат генератор счетных импульсов, канал грубого измерения в составе последовательно включенных ворот грубого отсчета,каскадов совпадений, каскадов ИЛИ и счетчика точного отсчета с одним информационным выходом, канал точного отсчета в составе двух преобразователей дробных отрезков времени в число, счетных импульсов, счетчиков точного отнь йо 18 (53) УДК 681,1мени в число импульсов подключены напервый и второй входы устройства, авторой вход схемы совпадениявторогопреобразователя дробных отрезков времени в число импульсов подключен к выходу генератора счетных импульсов 2.Недостатками устройства являются5сравнительная его сложность и низкаянадежность,Цель изобретения - повышение надежности и упрощение устройства,Для этого в него введены последовательно включенные дополнительныйтриггер, формирователь и элемент задержки, второй элемент задержки, через который второй вход схемы совпадения первого преобразователя дробных отрезков времени в число импульсов подключен к выходу генераторасчетных импульсов, дополнительная схема ИЛИ, два входа которой подключенысоответственно к выходам преобраэова телей, а.выход - к входу дополнительного триггера, схема совпадения, выход которой подключен ко второму входу первой схемы ИЛИ, причем счетчикигрубого и точного отсчетов являютсяреверсивными счетчиками, при этом навычитающий вход счетчика грубого отсчета включен выход первого элементазадержки,на вычитаюцдй вход счетчикаточного отсчета - выход схемы совпаЗОдения второго преобразователя,на сум мирующий вход - выход схемы совпадения первого преобразователя и первый вход дополнительной схемы совпадений, второй вход которой включен навыход счетчика точного отсчета, входЯ этого счетчика объединен с выходомВ дополнительного триггера и подключен к первой клемме устройства.На фиг, 1 изображена структурнаясхема цифрового измерителя временных 40интервалов; на фиг 2 - временные диаграммы его работы, где 1, 2 - входныеклеммы устройства, 3 - генератор счетных импульсов, 4 - триггер, 5 - схемасовпадений,б - триггер,7 - реверсивный счетчик грубого отсчета, 8, 9преобразователи дробных отрезков времени в числоимпульсов, 10 - формирователь первого преобразователя, 11расширитель первого преобразователя,12 - схема совпадений первого преобразователя, 13, 14, 15 - соответствен-.но формирователь, расширитель и схе-ма совпадений второго преобразователя,16, 17, 18, 19, - входы формирователейв схему совпадения второго преобразователя, 20 - реверсивный счетчик точного отсчета, 21 - элемент задержки,22 - схема совпадений, 23 - элементзадержки, 24 - формирователь, 25триггер, 26 - схема ИЛИ, 60Вход, Я ВЯ-триггера 4 подключен кпервой входной клемме )на которую подается старт-импульс, а вход В " квторой входной клемме 2, на которуюподается стоп-импульс, Выход ВЯ-триггера 4 подключен к одному иэ входов каскада 5 совпадений, другой вход которого соединен с выходом генератора 3 счетных импульсов, а выход - с одним из входов каскада б ИЛИ, Выходкаскада б ИЛИ подключен непосредственно к суммирующему входу реверсивногосчетчика 7 грубого отсчета. Во второмпреобразователе 8 дробного отрезка времени М 2 в число счетных импульсов вход 16 формирователя 10 импульсов подключен к выходу генератора 3 счетных импульсов, а выход 17 - к второй входной клемме 2. К выходу формирователя 10 импульсов подключен расширитель 11 импульсов, выход которого соединен непосредственно с одним из входов каскада 12 совпадений, другойвход которого через элемент 21 задержки соединен с выходом генератора 3счетных импульсов, а выход - непосредственно с суммирующим входом реверсивного счетчика 20 точного отсчета, В первом преобразователе 9 дробного отрезка времени 64 в число счетных импульсов вход 18 формирователя 13 импульсов подключен к выходу генератора3 счетных импульсов, а выход 19 - кпервой входной клемме 1. К выходу формирователя 13 импульсов подключен расширитель 14 импульсов, выход которого соединен непосредственно с одним из входов каскада 15 совпадений, другой вход которого подключен к выходу генератора 3 счетных импульсов, а выход - к вычитающему входу реверсивного счетчика 20,вход Я последнего подключен к первой взводной клемме 1, а выход - к одному иэ входов каскада 22 совпадений, другой вход которого соединен непосредственно с его же суммирующим входом, Выход каскада 22 совпадений соединен непосредственно с другим входом каскада 6 ИЛИ канала гру- .бого измерения. Вычитающий вход реверсивного счетчика 7 грубого отсчета через последовательно включенные второй элемент 23 задержки и формирователь 24 одиночного импульса подключенк выходу второго ВЯ-триггера 25, входВ которого подключен к первой входнойклемме 1, а вход Я - через второй каскад 26 ИЛИ к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика 20 точного отсчета.В исходном состоянии реверсивный счетчик 7 грубого отсчета, реверсивный счетчик 20 точного отсчета, ВЯ- триггер 4 и преобразователи 8 и 9 отрезков времени 114 и Л 1 находятся в нулевом состоянии, Генератор 3 вырабытывает непрерывную последовательность счетных импульсов с периодом Т,При поступлении на клемму 1 старт- импульса ВЯ-триггер и реверсивный счетчик 20 точного отсчета устанавливаются в единичное состояние, а В триггер 25 - в нулевое, Пока ВЯ-триг-. гер 4 находится в единичном состоянии(до поступления стоп-импульса), счет- обеспечивает прохождение счетных имт а 3 заде жанныхные импульсы с генератора 3 проходят пульсов с генератора , д рт 21 за е жки на поче ез каскад 5 совпадений и каскад б с помощью элемента зад рИЛИ на суммирующий вход реверсивного ловину периода 9, рчери а Т че ез каскад 12счетчика 7 грубого отсчета и подсчиты- совпадений на суммирующий вход реверЙ 20 точиого отсчета.ваются им, При этом входной временной сивного счетч каимп льсов на О 5 тинтервал измеряется с точностью ьТ - - 5 Задержка счетных уисключает одновременное воздействиеПри поступлении старт-импульса в счетных импульсов на суммирующем икан тал очного измерения на вход 19 вычитающем входах реверсивного счете ова-,Формирователяя 13 импульсов и первого чика 20 точного отсчета и, сл дн т в аботе поза ним счетного импульса с генерато тельно, неопределенность в ра Оте поа 3 навход 18 этого же формировате" следнего. Под действием счетных имля он вырабатывает импульс с длитель- пульсов, поступающих на суммиругщийкостью ь. Этот импульс поступает вход, число, записанное в счетчикена расширитель 14 импульсов, ктобй 20 увеличивается на П Т (см.фиг,вырабатывает импульс с длительностью (5 А-П ). При возрастании числа счетных(д 1 , где к - коэффициент преобразо- импульсов, поступающих на суммируювания масштаба времени, Расширенный щнй вход реверсивного счетчика 20,импульс с расширителя 14 поступает на может возникать переполнение его.Водин из входов каскада 15 совпадений ,этом случае необходимо увеличиватьо время своего существования обес- показания реверсивного счетчика20печивает прохождение счетных импуль грубого отсчета на единицу, С этойнератора 3 через каскад 15 целью выход реверсивного счетчика 20,йсовпадений на вычитающий вход ревер- на котором вырабатывается высокисивного счетчика 20 точного отсчета . уровень напряжения при установлении(см. иг, 2,ж), в котором после посту- всех триггеров счетчика 20 в единичпления старт-импульсат-импульса было записано 25 ное состояние, подключен к одному изв ний научисло, равное еое единице грубого (цело- выходов каскада 22 совпадени , на друго) отсчета. од де ствП ействийм счетных гой вход которого подаются счетныеимпульсов, поступающих на вход, чис- импульсы с суммирующего входа этоголо, записанное в счетчикеч тчике 20 умень- же счетчика, При переполнении ревер - Под действием 30 сивного счетчика 20 точного отсчеташается иа,в = -од де.спервого счетного импульса, появляюще- на выходе каскада сов ад рычитающем входе реверсивного батывается одиночный счетный импульс,счетчика 20 точного отсчета, ВБ-триг- который через каскад б И И угер 25 устанавливается в единичное на суммирующий вход реверсивного счетсостояние, ерепад напряП жения возни чика 7 грубого отсчета и увеличивает/кающий на выходе ВЯ-триггера 25, обес- его показания на единицу,печивает срабатывание формирователя я сл чая ЬТ= 0 на вычитающий24, на выходе которого вырабатывается вход счетчика 20 не поступит ни одноодиночный счетный импульс (см. Фиг,2, го счетного импульса, а первый жез-к). Этот импульс с формирователя 40 счетный импульс, поступивший на сум 4 вто ой элемент 23 задержки мирующнй вход этого счетчика, вызоветпоступает на вычитающий вход реверсив- его переполнение, и в результате ченого счетчика 7 грубого отсчета и рез каскад 22 совпадений прибудетуменьшает записанаЕт записанное в нем число на один счетный импульс на суммирующийчи 7 т е.едннИЦУЧТО КОМПчто компенсирует число (еди- вход реверсивного счетчика, т,е.45и г бого отсчета), записанное при возникает ошибка в измерении на единицу гру ого отсч Лля исключенияпоступуплении старт-импульса в реверсив- ницу грубого отсчета. Ллчином счетчике 20 точного отсчета. Вы- такой ошибки счетные импульсы с вычитание единицы грубого отсчета при тающего и суммирующего входов реверх тя бы одного импульса сивного счетчика 20 точного отсчета6 ИЛИ по аютсяна вычитающий вход реверсивного счет через второй каскад 2 подаютсячика 20 точного отсчета позволяет на вход Я ВБ-триггера 25, под действиимость индикации зна- ем выходного напряжения которого выисключить необходимость и1 Плюсф 1 или Минусф в резуль" ра атывается орб ф мирователем 24 одиночк ов Плю.с или иный счетный импульс, поступающий четатах точного измерения,т 23 за ержки на вычитающийП и поступлении стоп-импульса в карез элемент заден вхо 17 Фор- вход реверсивного счетчика 7 и уменьния на единицу. Такимми ователя 10 импульсов и первого за шает его показания на единицу. амирователя имп3 об азом исключается появление систеним счетного импульса с генератора о разимпульс матической погрешности измерения, равна его вход 16 онвырабатывает импульсс длительностью Ь, Этот импульс по" 60 ной единице грубого отсчетаступает на расширитель 11 импульсов,который вырабатывает импульс с длиФормула изобретениятельностью 1 Ь . Расширенный имгпульс Р Рс асши ителя 11 поступает наЦифровой измеритель временных инодин иэ входов каскада12 совпадений65 е жа й генератор счети во время своего существования 1 Ь 12тервалов, сод ржащи е7 6629 ных импульсов, канал грубого измерения в составе последовательно включенных ВБ триггера, вход Я которого подключен к первой входной клемме, а вход В - ко второй входной клеммекас- када совпадений, второй вход которого подключен к выходу генератора счет ных импульсов, каскада ИЛИ и счетчика грубого отсчета, канал точного измерения в составе первого и второго преобразователей дробных отрезков времени в число импульсов, в каждом иэ 10которых последовательно включены формирователь импульсов, первый из входов которого подключен к выходу генератора-счетных импульсов, расширитель импульсов и каскад совпадений, и счетчика точного отсчета, причем вторые входы формирователей преобразователей дробных отрезков времени в числоимпульсов подключены на первый и второй, входы устроиства, а второй вход схемы совпадения второго преобразователя дробных отрезков времени в число импульсов подключен к выходу генератора счетных импульсов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства,25 в него введены последовательно включенные дополнительный триггер, формирователь и элемент задержки, второй элемент задержки, через который второй вход схемы совпадения первого 30 преобразователя дробных отрезков вре 06 8мени в число импульсов подключен к выходу генератора счетных импульсов, дополнительная схема ИЛИ, два входа1которой подключены соответственно к выходам преобразователей, а выходк вхоцу дополнительного триггера, схема совпадения, выход которой подключен ко второму входу первой схемы ИЛИ,причем счетчики грубого и точного отсчетов являются реверсивными счетчиками,при этом на вычитающий вход счет чика грубого отсчета включен выход первого элемента задержки,на вычитающий вход счетчика точного отсчета -. выход схемы совмещения второго преобразователя,на суммирующий вход - выход схемы совпадения первого преобразователя и первый вход дополнительной схемы совпадения, второй вход которой включен на выход счетчика точного отсчета, выход Б этого счетчика объединен с выходом в дополнительного триггера и подключен к первой клемме устройства. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Денбновецкий С, В Шкуро А, Н,Принципы устранения неоднозначностив цифровых измерителях временных интервалов. Приборы и техника эксперимента, 1975, Р 6, с. 7-16,2, Авторское свидетельствоР 368583, кл, 604 Г 10/04, 1975,К,б ЦЯИИПИ Заказ 2693 Тираж 501. ПодписиФилиал ППП Патент г.ужгород,ул.Проектн