Интерполяционный измеритель вре-менных интервалов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСВУСфез Советских Сецналнстических Реслублик(22) Заявлено 0305.79 (23) 27 б 3303/18-21с присоединением заявки йо)М. Ка.з 6 04 Г 10/04 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(54) ИНТЕРПОЛЯЦИОННЬЯ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВИзвестны цифровые интерполяционные измерители временных интервалов, используемые в цифровых измерительных системах, основанные на сочетании .метода последовательного счета для грубого измерения временного интервала с одним из методов преобразования масштаба времени для точного измерения отрезков времени между старт (стоп)-импульсом и последующим мерным импульсом, которые содержат генератор мерных импульсов, канал стартового импульса, канал стопового им:,пульса, схему формирования временных ворот грубого счета со счетчиком грубого измерения и схему однозначного сложения результатов точного измерения каналами стартового и стопового импульсов (11. Однако им присущ недостаток, приводящий к появлению погрешности, обусловленной конечными значениями длительностей как старт . (стоп)-импульсов, так и мерных им-. пульсов, когда стартовый либо стоповый импульсы находятся в зоне мерв ых. 3 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в цифровых измерителях ин тервалов времеви. Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является ин-.терполяционный измеритель временных 5,интервалов, содержащий канал стартового импульса и канал стопового импульса, состоящие из триггеров, ключей, линий з;:держки, одновибраторов, преобразователей масштаба времени и счетчиков точного измерения, а также счетчик грубого измерения с ключом. на входе, генератор мерных импульсов,и схему однозначного сложения, состоящую из триггера и ключа 23. Однако в этом устройстве велики погреш ности измерения временных интервалов,так как во-первых импульсы переполнения со счетчика точного измерения мо. Гут совпасть по времени с импульсами, поступающими на счетчик грубого иэ мерения, в результате чего возникаетнеоднозначность отсчета счетчика грубого измерения и, во-вторых, поскольку работа канала стопового импульса идентична работе канала стартового импульса, может возникнуть момент, когда преобразователь масштаба времени канала стопового импульса закончил формирование отрезка времени и выдал разрешение на проведение опе рации однозначного сложения, а формирование отрезка времени преобразователем масштаба времени канала стартового времени еще не закончилось, что приводит к неоднозначности отсчета счетчика точного измерения, т,е. к возникновению погрешности.Целью изобретения является повышение точности измерения, эа счет устранения случайной погрешности,возникающей в результате неоднозначности отсчета счетчиками грубого и точного измерений.Поставленная цель достигается тем, что в интерполяционный измеритель временных интервалов, содержащий два каналастартового и стопового импульсов, каждый из которых состоит иэ по следовательно соединенных первого триггера, первого ключа, линии задержки, второго триггера, одновибратора, второго ключа, преобразователя масштаба времени, третьего ключа и 20 счетчика точного измерения, а также генератор мерных импульсов, первый выход которого соединен со вторыми входами первых и вторых ключей каждого канала и первым входом ключа им-пульсов грубого измерения, второй и третий вход которого связаны соответственно с прямым выходом вторых триггеров каждого канала, а выход ключа импульсов грубого измерения соединен со входом счетчика грубого измерения, при этом вторые входы счетчиков точного измерения каждого .канала соединены между собой и подключены к выходу ключа однозначного сложения, первый вход которого соединен со вторым выходом генератора мерных импульсов и вторыми входами третьих ключей каж.дого канала, а второй вход через триггер однозначного сложения соединен с выходом счетчика точного измерения 40 канала стопового импульса, а в каждом канале вход первого триггера соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени, дополнительно введены два триггера и три ключа, одновибра тор, формирователь импульса, линия задержки и два триггера, вход первого. иэ которых соединен с выходом счетчика точного измерения канала стартового импульса и первым входом первого дополнительного ключа, второй вход которого связан с выходом триггераоднозначного сложения. Выход первого дополнительного ключа соединен совторымвходом счетчика грубого измерения. Выход первого дополнительного 55триггера соединен с первым входомвторого дополнительного ключа и счетньщ входом второго дополнительноготриггера, выход которого связан спервым входом третьего дополнительного ключа. Выходы второго и третьего дополнительных ключей соединенысоответственно в третьим и четвертымвходом счетчика грубого измерения,а вторые входы второго и третьего 65 дополнительных ключей-с выходом формирователя импульсов и входом дополнительной линии задержки, выход которой связан с установочным входомтриггера однозначного сложения.Вход формирователя импульсов соединен с выходом дополнительного одновибратора, вход которого соединен совторым входом преобразователя масштаба времени канала стопового импульса.На чертеже представлена функцио-нальная схема устройства,Измеритель временных интерваловсодержит генератор 1 мерных импульсов, счетчик 2 грубого измерения,счетчики 3, 4 точногО измерения,ключ 5 импульсов грубого измерения,первые ключи 6, 7, преобразователи8, 9 масштаба времени, вторые ключи10, 11, одновибраторы 12, 13, первые триггеры 14, 15, линии задержки 16, 17, третьи ключи 18, 19, вторые триггеры 20, 21 ключ 22 однозначного сложения, триггер 23 однозначного сложения, дополнительные триггеры 24, 25, дополнительные ключи 26,27, 28, дополнительный одновибратор29, дополнительную линию задержки 30и формирователь 31 импульсов. Устройство работает следующим образом,С приходом старт импульса триггер 14 перебрасывается, открываяключ 6. Первый из мерных импульсов,следующих с периодомс генератора 1, прошедший через ключ 6 и. задержанный линией 16 задержки на 0,2 ь 0перебрасывает триггер 20. Ключ 5 приэтом открывается, обеспечивая пропускание мерных импульсов на счетчик 2грубого измерения. Одновременно передним фронтом триггера 20 запускается одновибратор 12, формирующий импульс с длительностью 0 . При этомчерез ключ 10 на преобразователь 8масштаба времени проходит только первый мерный импульс из прошедших всчетчик 2 грубого, измерения. Преобразованный в М раз отрезок временис, ограниченный стартовым и мернымимпульсами, заполняется в ключе 18мерными импульсами с генератора 1.Число импульсов на выходе, ключа 18фиксируется счетчиком 3 точного измерения с емкостьюь 0. В связи стем, что величина отрезка времени снаходится в пределах от р до 2 фо,а в реальном случае, учитывая перехбдные процессы элементной базы, ко"нечные длительности стартового имерных импульсов, даже может несколько превышать 2 ь 0, на выходе счетчика 3 точного измерения может возникнуть один или два импульса переполнения, Импульсы переполнения фиксируются триггерами 24, 25, влюченными новследовательно.Формула изобретения Интерполяционный измеритель временных интервалов, содержащий дваканала стартового и стопового импульсов, каждый из которых состоит изпоследовательно соединенных первоготриггера, первого ключа, линии задержки, второго триггера, одновибратора, второго ключа, преобразователямасштаба времени, третьего ключа и счетчика точного измерения, а такжегенератор мерных импульсов, первыйвыход которого соединен со вторыми входами первых и вторых ключей каждого канала и первым входом ключа импульсов грубого измерения, второй и третий вход которого связаны соответственно с прямым выходом второго триггера каждого канала, а выход ключа импульсов грубого измерения соединен со входом счетчика грубого измерения, при этом вторые входы счетчиков точного измерения. каждого канала соединены между собой и подключены к выходу ключа однозначного сложения, первый вход которого соединен со вторым выходом генератора мерных импульсов и вторыми входами третьих ключей каждого канала,. а второй вход через триггер однозначного сложения соединен с выходом счетчика точного измерения канала стопового импульса, причем в каждом канале вход первого триггера соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены три ключа, одновибратор, формирователь импульсов, линия задержки и два триггера, вход первого из которых соединен с выходом счетчика точного измерения канала стартового импульса и первым входом первого дополнительного ключа, второй вход которого связан с выходом триггера однозначного сложения, а выход первоС приходом стоп-импульса триггер 15 перебрасывается, открывая ключ 7, Первый из мерных импульсов с генератора 1, прошедший через ключ 7 и задержанный линией 17 задержки на0,2 то, перебрасывает триггер 21; Ключ 5 при этом закрывается и прекращается прохождение мерных импульсов на счетчик 2 грубого измерения. Кроме того, передним фронтом триггера 21 запускается одновибратор 13, формирующий импульс с длительностьюьо . При этом через ключ 11 проходит только один мерный импульс, следующий за первым импульсом прошедшим через ключ 7. Преобразованный преобразователем 9 масштаба времени в раз отрезок времени с , ограниченныйстоповым и мерным импульсами, заполняется в ключе 19 мерными импульсами с генератора 1, и число импульсов на выходе ключа 19 фиксируется счет чиком 4 точного измерения с емкостью 3. М То, По окончании фиксации числа импульсов счетчиками. 3, 4 точного измерения производится перенос информации, записанной в триггерах 24, 25 25, соответственно в первую или вторую ячейки счетчика 2 грубого измерения. Для этого импульсом "Стоп" запускается одновибратор 29, формирующий импульс с длительностью 3 т,е. превышающий максимальное значение с, По спаду импульса одновибратора 29 формирователь 31 формирует импульс, поступающий на ключи 27, 28 и осуществляющий перенос информации из триггеров 24, 25. Одновременно импульс поступает на вход линии 30 задержки, величина задержки которой превышает время, необходимое для установления переходных процессов в результате переноса информации иэ 40 триггеров 24, 25 в счетчик, 2 грубого измерения. При поступлении задержанного импульса с выхода линии 30 задержки начинается процесс однозначного сложения отрезков времени Е 1 и 4При этом перебрасывается триг 2гер 23 в состояние, открывающее ключи 22, 26. Мерные импульсы с генератора 1 через ключ 22 поступают одновременно на счетчики 3, 4 точного измерения. Так как емкость счетчи-, ка 4 составляет ЗЪО, то отрезок 1 г = 3 - Ес составляет количестЯ. 0во импульсов, недостающее до полного заполнения счетчика 4. По мере эапрлнения счетчика 3 может возникнутьимпульс переполнения, который поступает через ключ 26 в счетчик 2 грубого измерения. При переполнении счетчика 4 импульс переноса опрокидывает триггер 23 в исходное состоя ние, при котором ключи 22, 26 закрываются, тем самым завершая процесс измерения временного интервала сх. Информация в двоичном коде, пропорциональная временному интервалу С, б 5 ограниченного входными импульсами"Старт", "Стоп", снимается с выходовсчетчика 3 точного измерения и счетчика 2 грубого измерения, причем цена младшего разряда счетчика 3 равнаьо/, а цена младшего разряда счетчика 2-о,Преимущество предлагаемого измерителя эаключ ется в том, что полностьн исключается воэможность возникновения неоднозначностей отсчета счетчиками грубого и точного измерения, а, следовательно, устраняется воэможность появления случайных погрешностей при измерении временного интервала,суммарная величина которых может быть равной трем периодам 0-частоты генератора мерных импульсов.Заказ 1382/ Тираж 457 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и от 3035, Москва, Ж, РаушскаПодписно ета СССРытийнаб., д. илиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектна го дополнительногб ключа соединен совторым входом счетчика грубого измерения, выход первого дополнительного триггера соединен с.первым входомвторого дополнительного ключа и счетным входом второго дополнительноготриггера, выход которого связан спервым входом третьего дополнительно-.го ключа, выходы второго и третьегодополнительных ключей соединены соответственно с третьим и четвертым входами счетчика грубого измерения, авторые входы второго и третьего дополнительных ключей соединены с выходом формирователя импульса и входом дополнительной линии задержки.выход которой связан с установочным входом триггера однозначного сложения, при этом вход формирователя им-:пульсов соединен с выходом дополнительного одновйбратора, вход которого соединен со вторым входом преобразователя масштаба времени каналастопового импульса. Источники информации,принятые во внимание при экспертизео 1, Авторское свидетельство СССР9 368583, кл. 6 04 Г 10/04.2. Нучно-технический сборник "Техника средств связи", серия "Радиоиэмерительная техникаф, вып. 3, 1976,с. 123, 126 (прототип),