Стробоскопический измеритель временных интервалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик рц 1 0030 1 1 Щас р(22) Заявлено 2 б.10.81 (21) 3350285/18-21с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Опубликовано 070383. Бюллетень Ио 9Дата опубликования описания 070383 51) М. Кп. С, 04 Г 10/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий( 54) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ 10 15 20 25 30 Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике и может быть использовано при измерении периодической последовательности нано- и пикосекундных интервалов времениаИзвестен измеритель временных интервалов, содержащий формирователи строб-импульсов, стробоскопические смесители, генераторы, блоки сравнения, формирователи импульсов запуска, использующие стробоскопическое преобразование частоты исследуемого сигнала и измерение путем времяимпульсного преобразования временного интервала между моментами достижения транспортированным сигналом заданных уровней отсчета 1 1.Данный стробоскопический измеритель временных интервалов имеет недостаточно высокую точность и быстродействие, характерные для время- импульсного преобразования и стробосФэпического преобразования частоты.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель временных интервалов, содержащий детектор сигнала биений, два кварцевых генератора, два стробоскопических смесителя, формирователь строб-импульсов, два усилителя, блок управления, два блока измерения амплитуд, два коммутатора, два блока сравнения, два триггера, блок задержек, формирователь импульсов запуска н блок отсчета 1.2 ,Недостатками известного измерителя временных интервалов являются низкое быстродействие, разрешаюп эя способность и точность измерений, так как для измерения с разрешающей способностью, равной Ьс временного интервала с = пас, необходимо время измерения, превышающее пТ, где Т - период строб-импульсов, Ь с - разность периодов частот кварцевых генераторов, и - количество точек считывания в измеряемом интервале. Быстродействие измерений временного интервала определяется количеством точек считывания в измеряемом временном интервале и обратно пропорционально требуемой раэ решающей способности. С увеличением разрешающей способности пропорцио" нально увеличивается время измерений. Низкая точность измерений обусловлена применением времяимпульсного преобразования и отсутствием65 статистической обработки результатов измерения.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерений,Поставленная цель достигается тем, что н стробоскопический иэмери тель временных интервалов, содержащий два стробоскопических смесителя, первые входы кбторых подключены к соответствующим входным шинам измерителя, первый и второй блоки измерения 10 амплитуд, выходы которых соединены с первыми входами соответственно пер-, вого и второго блоков сраннения,кнарцевый генератор, выход которого соединен с входом формирователя импульсов запуска, Формирователь строб- импульсов, выход которого подключен к второму нходу первого стробоскопического смесителя, введены второй формирователь строб-импульсон, генератор высокой частоты, Фазометр, два блока управляемой задержки и два дополнительных стробоскопических смесителя, первые входы которых подключены к выходу генератора нысокой частоты, а выходы - к входам фазометра, первые входы первого и второго блоков управляемой задержки соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго стробоскопических смесителей соответственно, выход кварцевого генератора подключен к вторым входам блоков управляемой задержки и управляющим нхо- З дам блокон измерения амплитуд, входы которых соединены с соответствующими входными шинами измерителя, выход первого блока управляемой задержки через первый формирователь строб-им О пульсов подключен к нторому входу первого дополнительного стробоскопического смесителя, выход второго блока управляемой задержки через второй формирователь строб-импульсов соединен с вторым входом второгостробоскопического смесителя и вторым Входом второго дополнительного стробоскопического смесителя. На фиг. 1 приведена схема стробо 5 О скопического измерителя временных интервалов;"на фиг, 2 - временные диаграммы.Измеритель содержит стробоскопические смесители 1 и 2, блоки 3 и 4 измерения амплитуд, формирователи 5 и 6 строб-импульсов, дополнительные стробоскопические смесители 7 и 8, блоки 9 и 10 сравнения, кварцевый генератор 11, блоки 12 и 13 уп- бО равляемой задержки, формиронатель 14 импульсов запуска,генератор 15 высокой частоты и фаэометр 16.Устройство работает следующим образом,На входы блоков 3 и 4 измеренияамплитуд и на первые входы стробоскопических смесителей 1 и 2 поступают исследуемые сигналы (фиг. 2 а),формируемые схемой ( на фиг. 1 непоказана ), которая запускается формирователем 14 импульсов запуска,синхронизируемым сигналом кварцевогогенератора 11 (фиг, 2 б). На первыевходы дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8 поступаетсигнал генератора 15 высокой частоты( фиг 2 ж ). На вторые входы всех стробоскопических смесителей подаютсякороткие строб-импульсы (Фиг,2 д,е),формируемые иэ выходного сигналакварцевого генератора 11, задержанного блоками 12 и 13 управляемой задерж.ки (фиг. 2 н, г), Таким образом, выходными импульсами каждого формирователя строб-импульсов осуществляется одновременНое стробирование сигнала генератора 15 высокой частоты имгновенных значений исследуемогосигнала, определяемых временами задержек блоков 12 и 13 управляемых задержек. Фазовый сдвиг выходных оигналон блоков 12 и 13 управляемой задержки, из которых формируются стробимпульсы, равен=я Ь- "1) (1)где Я - частота кварцевого генератора 11,Ч, - время задержки блока 12 уп 1равляемой задержки)Т - время задержки блока 13 уп 2равляемой задержки.Фазовый сдвиг г 1 сигналов на выходе дополнительных стробоскопическихсмесителей 7 и 8, измеренный Фаэометром 16 (фиг. 2 з, и ), равенУ 1 = "Ч, (2 )где щ: -- коэфФициент умножения фа"Щзового сдвига;ы - частота генератора высокой частоты со )Я,Частота иг на выходах дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8 равна(ф:ш -гпту (3)при теоретически имеет максимальноезначение до й /2, В моменты времени, опрделяемые воздействиемфронта и среза сигнала кварцевогогенератора 11 на управляющие входыблоков 3 и 4 измерения амплитуд, вних осуществляется измерение и запоминание амплитудного и нулевогоуровней исследуемого входного сигнала, После измерения и запоминанияуровней в блоках 3 и 4 измеренияамплитуд осуществляется определениеамплитуды исследуемого, сигнала( разности измеренных уровней)и фиксация соответствующих уровней началаи конца отсчета интервала. Их уровни выставляются при помощи переключателя. В блоках 9 и 10 сравнения происходит определение знака и уровня разности сигналов, задаваемых в блоках 3 и 4 измерения амплитуд и эна чения сигналсз, поступающих с выходов стробоскопических смесителей. Выходные сигналы блоков 9 и 10 сравнения поступают на управляющие входы блоков 12 и 13 управляемой задержки и 10 изменяют время задержкипроходящего через них сигнала кварцевого генератора 11, из которого формируются строб-импульсы до равенства значений входных напряжений блоков 15 9 и 10 сравнения, Таким образом осуществляется временная "привязка" строб-импульсов к заданным уровням отсчета исследуемых сигналов, при этом измеренный временной интервал между заданными уровнями отсчета становится равным временному интервалу между строб-импульсами и равным разности времен задержек блоков 12 и 13 управляемой задержки 25фиэм "1 "2Фазовый сдвиг, измеренный фазометром 16, связан с измеряемым временным интервалом соотношениями ( 1 ) и2 ). При стробировании сигнала генератора 15 высокой частоты строб- импульсами, временное положение которых привязано к отсчетным точкам измеряемого временного интервала, на выходах дополнительных стробоскопи ческих смесителей 7 и 8 формируются низкочастотные напряжения, разность Фаз между которыми определяется как измеряемым временным интервалом, так и отношением частот кварцевого гене ратора 11 и генератора 15 высокой частоты. Таким образом, при стробировании сигнала генератора 15 высокой частоты осуществляется умножение разности Фаз в т раэ,.что эквивалентно 45 повышению разрешающей способности также в ъ раэ. Время измерения временного интервала предлагаемым измерителем составляет 5-10 периодов строб-импульсов для осуществления временной "привязки" строб-импульсов к заданным уровням отсчета исследуемого сигнала плюс один период выходной частоты дополнительных стробоскопических смесителей для измерения фазового сдвига, пропорционального измеряемому временному интервалу. Период выходного сигнала дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8 согласно уравнению 3 ) можеа быть выбран соизмеримым с пе риодом строб-импульсов,Учитывая то,что предлагаемый измеритель имеет значительно меньшее время измерения по сравнению с известным и более высокую разрешаю щую способность, при заданном времени измерения в нем может быть выделено значительное время на статистическую обработку результатов измерения, в результате чего достигается значительно более высокая точность измерения.Предлагаемый измеритель может найти широкое применение на заводах- изготовителях микросхем, на приборостроительных предприятиях при осуществлении входного контроля комплектующих интегральных микросхем.Формула изобретенияСтробоскопический измеритель временных интервалов, содержащий два стробоскопических смесителя, первые входы которых подключены к соответствующим входным шинам измерителя, первый и второй блоки измерения амплитуд, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков сравнения, кварцевый генератор, выход которого соединен с входом Формирователя импульсов запуска, Формирователь строб- импульсов, выход которого подключен к второму входу первого стробоскопического смесителя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, в него введены второй формирователь строб-импульсов, генератор высокой частоты, фазометр, два блока Управляемой задержки и два дополнительных стробоскопических смесителя, первые входы которых под". ключены к выходу генератора высокой частоты, а выходы - к входам фаэометра, первые входы первого и второго блоков управляемой задержки соединены с выходами соответственно пер-, вого и второго блоков сравнения, вторые входы которых соединены с выходами первого и второго стробоскопических смесителей соответственно, выход кварцевого генератора подключен к вторым входам блоков управляемой задержки и управляющим входам блоков измерения амплитуд, вход 1 которых соединены с соответствующимй входными шинами измерителя, выход первого блока управляемой задержки через первый формирователь строб- импульсов подключен к второму входу первого дополнительного стробоско" пического смесителя, выход второго блока управляемой задержки через второй формирователь строб-импульсоВ соединен с вторым входом второго стробоскопического смесителя и вторым входом второго дополнительного стробоскопического смесителя.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 600454, кл, С 04 Г 10/04, 1978.2. Авторское свидетельство СССР М 699439 кл. С 04 Р 10/02 1979Заказ Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,9 Тираж 409 ИИПИ Государственно по делам изобретен 35, Москва, Ж, Р Подписнокомитета СССРи откритийская наб., д. 4/5