Рециркуляционный измерительный преобразователь время-код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз, Советскнк Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 21077 (21) 2536176/18-21с присоединением заявки Но -(51)М, Кл,2 С 04 Р 10/04 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытийДата опубликования описания 180380(54) РециРкуляциОннц 1 измеРительнь)и ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЯ-КОД Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано в радиоизмерительных приборах для измерения временных интервалов, а также в системах телеметрии5 для аналого-дискретного преобразования.Известен измеритель временных интервалов, позволяющий получить цифровой код, пропорциональный длительности входного интервала 1).К недостаткам такого измерителя следует ознести то, что для получения результата преобразования необходимо осуществить дополнительную обработку показаний нескольких счетчиков. Это приводит к увеличениювремени преобразования и объема используемого оборудования. В этомустройстве увеличение точности достигается посредством увеличения числа отводов с измерительной линиизадержки. Число отводов не должнопревышать допустимое количество отводов, при котором сохраняются неизменными параметры измерительной линии задержки. Это обстоятельствоограничивает точностные характеристики устройства. Наиболее близким по техническойсущности является устройство длядискретного измерения временных интервалов, содержащее элементы задержки,триггеры, элементы И, ИЛИ, формирователи, которые образуют замкнутыйрециркуляционный контур 2.К недостаткам такого устройстваследует отнести малый диапазон входных измеряемых сигналов, что существенно ограничивает область применения устройства. Для увеличения диапазона измеряемых интервалов в устройстве необходимо использовать линию задержки с большим временем задержки (больше длительности максимально возможного измеряемого интервала), что приводит к ухудшению ряда метрологических характеристикиэмерителя, таких как точность ивремя измерения.Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых интер-.валов времени при сохранении тЬчности измерений,Цель достигается тем, что в преобразователь, содержащий формирователь импульсов, ко входу которогоподключена входная шина устройства,триггер, первый вход которого соедисов :.ыр,:. элемента задержки, элемент ИЛИ, два элемента И, выход первого из которых через первый элементзадержки поцключен к первому входу.за:-.:-.;лемент БЕ два зле:нта ИЛИ,младиче и старшие разряды реверсивного счетчика, причем вход Формирователя импульсов соединен непосредственно с первым входом первого элемента И и управляющими входами стар.:балх и младших разрядов реверсивногосетчика и через последовательно-.е 1 ент задержки со вторым входомв . :лелента ИЛИ,. выход которого соединен со вторым входом первого элеменИ,. выход которого подключен к-,;".-.-.мента задержки соединен со вторымь .одом триггера, выход которогоподключен к первому входу второгодополнительного элемента ИЛИ, выход-,второго соединен непосредственно со.-ходом второго элемента задержки ичерез четвертый элемент задержки совторым входом второго элемента И,выход которого подключен ко второмувходу второго дополнительного элемента ИЛИ и к счетному входу младших разрядов реверсивного счетчика,выход которых через первый дополнительный элемент ИЛИ соединен сосчетным входом старших разрядов реверсивного счетчика,На Фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Рециркуляционный измерительныйпреобразователь время - код содержит Форьирователь импульсов 1, элемент НЕ.2, триггер 3, элементы ИЛИ4-6, элементы задержки 7-10, элементы И 11, 12, младшие разряды реверсивного счетчика 13, старшие разряды реверсивного счетчика 14.Устрожство работает следующим образом,.Измеряемый интервал времени(фиг. 2 а) поступает на вход элемента НЕ "на вход элемента И 11, С в-хо(да лемента НЕ 2 (Фиг, 2 б) инвертированный сигнал задерживается элементом задержки 7 на время т и чер;:з элемент ИЛИ 5 поступает на второй всод элемента И 11. На выходе элемента И 11 Формируется импульс".ый сигнал длительностью 6 , который через элемент ИЛИ б поступает на .четный вход старших разрядов ревервяого счетчика 14. Старшие и млад- .1 не разряды реверсивного счетчика 1;.-; . -: .:-:;тт -, режиме суммироваствии измеряемого сигналареверсивные счетчики 13 и 14 устанавливаются в режим вычитания. Импульсс выхода элемента И 11, задержанныйэлементом задержки 10 на время Т, 5 поступает через элемент ИЛИ 5 на второй вход элемента И 11. Далее процессциркуляции импульса длительностью Фи с периодом обращения Т будет происходить аналогично описанному вышепервому циклу обращения (фиг. 2 в) .Срыв циркуляции произойдет в моментокончания измеряемого интервалаКоличество циклов циркуляции Фиксируется старшими разрядами реверсивного счетчика 14, По окончании изме ряемого интервалав счетчике.14 будет записан код, пропорциональный длительности измеряемого сигнала 1 = 1 Я Т.Результат измерения больше Факти ческого интервала на величину Ь(следовательно, для его уточнения необходимо из кода М старших разрядовреверсивного счетчика 14 вычесть код,пропорциональный временному интер валу Ьт . Для этого по концу измеряемого интервала формирователь 1формирует короткий импульс (фиг. 2 д).,который устанавливает триггер 3 вединичное состояние (фиг, 2 е) . В 3 О исходное состояние триггер 3 возвращается последним импульсом с выхода элемента задержки 10 (Фиг. 2 г).Таким образом на выходе триггера 3формируется импульс длительностью ЬФ, З 5 который поступает через элемент ИЛИ 4на входы двух параллельно включенныхэлементов задержки 8 и 9, Элементызадержки 8 и 9 выбираются исходя изследующих условий4 ОТ =ЬТгде Т - временная задержка, создаваемая элементом задержки 8;Т - временная задержках, созда ваемая элементом задержки 9;ЬТ - величина, определяющая дискретность измерения, выбирается исходя из допустимой погрешности измерения5 О На входы элемента И 12 поступаютимпульсные сигналы длительностьюЬй,но сдвинутые один относительно другого на время Ь.Т (фиг. 2 ж, з) . Навыходе элемента И 12 формируется у импульс длительностью М - ЬТ , который поступает на счетный входмладших разрядов реверсивного счетчика 13. Счетчики 13 и 14 работаютв режиме вычитания, так как входнойсигнал Ъ окончился,Выходной имхпульс элемента И 12 поступает также на второй вход элемента ИЛИ 4,Далее процесс циркуляции импульса взамкнутом контуре (элементы 4, 8,9, 12) происходит аналогично, причем в каждом цикле длительность им 721796фф К(-МЬТ,пульса обращения уменьшается на величину ЬТ (фиг. 2 и, к, л, м, н).Срыв циркуляции произойдет тогда,когда длительность импульса обращения т станет меньше величины Ь Т.По окончании процесса циркуляции всчетчиках 13 и 14 будет записан кодпропорциональный измеряемому интервалу где М - количество циклов обращения в контуре из элментов 4 8, 9, 12. Для обеспечения равномерности общей шкалы отсчета, т.е. стыковки шкал точного.(младшие разряды реверсивного счетчика 13) и грубого отсчета (старшие разряды реверсивного счетчика 14), значение величины должно быть кратно степени основания принятой системы исчисления.Таким образом, предложенное устройство можно выполнить полностью на цифровых микросхемах без использования элементов аналоговой техники. Это обстоятельство существенно уменьшит затраты на настройку преобразователя и увеличит надежность устройства, Улучшение метрологических характеристик предложенного преобразователя (в отличие от известных устройств) не влечет за собой никаких дополнительных затрат, так как это достигается путем уменьшения разности времени задержки ЬТ, создавае; мой элементами задержки 8 и 9. При использовании в качестве элементов задержки отрезков радиочастотного кабеля (а это наиболее часто используемый способ создания прецизионной задержки) увеличение точности путем уменьшения дискрета преобразования Ь Т осуществляется с помощью укорачивания геометрической длины кабеля в элементе задержки 8, что не вызывает дополнительных затрат. Формула изобретения Рециркуляционный измерительный преобразователь время-код, содержа 5 10 15 2 О 25 ЗО 35 4 О щий формирователь импульсов, ко входу которого подключена входная шина устройства, триггер, первый входкоторого соединен с выходом формирователя импульсов, четыре элементазадержки, элемент ЙЛИ,два элементаИ, выход первого из которых черезпервый элемент задержки подключен кпервому входу элемента ИЛИ, выходвторого элемента задержки соединенс первым входом второго элемента И,о т л и ч а ю щ.и й с я тем, что,с целью расширения диапазона измеряемых интервалов времени при сохранении точности измерений, в негодополнительно введены элемент НЕ,два элемента ИЛИ, младшие и старшиеразряды реверсивного счетчика, причем вход формирователя иМпульсов соединен непосредственно с первым входом первого элемента И и управляю.-,щими входами старших и младших разрядов реверсивного счетчика и черезпоследовательно соединенные элементНЕ и третий элемент задержки - совторым входом элемента ИЛИ, выходкоторого соединен ао вторым входомпервого элемента И, выход которогоподключен к первому входу первогодополнительного элемента ИЛИ, выходпервого элемента задержки соединен;со вторым входом триггера, вход ко"торого подключен к первому входувторого дополнительного элемента ИЛИ,выход которого соединен непосредственно со входом второго элемента Задержки и через четвертый Элементзадержки со вторым входом второгоэлемента И, выход которого подклю-.чен ко второму входу второго дополнительного элемента ИЛИ и к счетному входу младших разрядов реверсивного счетчика, выход которых черезпервый дополнительный элемент ИЛИсоединен со счетным входом старшихразрядов реверсивного счетчика. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 264229, кл.,С 10 Г 10/00, 1968.2.Авторское свидетельство СССР9 506827, кл. 6 04 Р 10/04, 1975,721796. Составитель Н, Плетневадактор Н, Каменская Техред М,Кузьма Корректор И. Муск аз 128/38 Тираж .482 БНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раущская