Измеритель временных интервалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХсоцидлистичеснихРЕСПУБЛИК Эд) 6 04 Г 1004 НИЕ ИЗ Н АВ не венныи лачала А.В тель врндногостанданика зк еШирокоди еобразовПрибо 1977,зо ль ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЙО делАм изОБРетений и ОтнРытии ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Басиладзе С.Г., ТШестиканальный преобразовменных интервалов наносекдиапазона в цифровой кодте "КАМАК".-"Приборы и тримента", 1975, Р 5.2. Аульченко В.М.ный время-цифровой прс высоким разрешениемтехника эксперимента"(54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий генератор тактовойпоследовательности, первый выход которого подключен к первому входусинхронизатора, старт-стоповый триггер, первый вход которого подключенк шинестарт-импульсов, входной триггер, первый блок разрешения, двапересчетных блока, первый Формирователь импульсов, преобразователь время - амплитуда, выход которого черезусилит ль подключен к первому входуаналого-циФрового преобразователя,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерений, в него введены второй блок разрешения, элемент ИЛИ, второй и третий Формирователи импульсов, двакоммутатора, блок сложения - вычитания и блок формирования команд,причем второй выход генератора тактовой последовательности подключенк входам первого блока разрешенияи второго . Формирователя импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первым входом первого формирователяимпульсов и управляющим входом треть 3(,)1013904 А его формирователя импульсов, вход которого подключен к третьему выходу генератора тактовой последовательности и входу второго блока разрешения, управляющий вход которого соединен с вторым входом синхронизатора, управляющим входом первого блока разрешения и выходом стартстопового триггера, второй вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, входу преобразователя время - амплитуда и второму входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом блока формирования команд, а информационные выходы подключены к первой группе входов Е блока сложения - вычитания, вторая группа входов которого соединена с выходами первого коммутатора, первая и вторая группы входов ко- Се торого соединены с выходами разрядов первого и второго пересчетного блоков соответственно, установочные ,юМ входы которых объединены и подключены к шине старт-импульсов, первому .входу элемента ИЛИ, первому входу Мй входного триггера и установочному входу блока Формирования команд, выходы которого подключенык третьей 1 ф группе входов блока сложения - вычитания, второй вход блока Формирования команд, соединен с шиной стоп аЬ импульсов, вторым входом элемента ИЛИ, и вторым входом входного триггера, выход которого подключен к запре" щающемувходу старт-стопового тригге ра, выходы второго и третьего формирователей импульсов подключены соответственно к первому и "торому входам второго коммутатора,.третий вход которого соединен с входом первого коммутатора и выходом сиихронизатора, выход второго коммутатора подключен к второму входу первого формирователя импульсов, выходы пер101390415 40 ногои второго блоков разрешениясоединены с счетными входами соотИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов быстропротекающих и быстро- :повторяющихся процессов, а также в 5 системах автоматического регулирования.. Известно устройство, позволяющее измерять с высокой точностью временменные интервалы, содержащее старто вый триггер, генератор тактовф час" тоты, временной экспандер,дискриминатор, схему разрешения, пересчетное устройство и схему переполнения Г 13Однако известное устройство об, ладает низким быстродействием преобразонания временного интервала между импульсами старт и стоп в цифровой код и "низкой точностью.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является время-цифровс:й преобразователь, в котором используется преобразование вида время - амплитуда - код, 25 содержащий соединенные последовательно генератор тактовой частоты, синхронизатор, два преобразователя время. - цифра и электронную вычислительную машину. Каждый из преоб разователей, имеющих один общий вход, соединенный с выходом синхронизатора, а на другой нход которых поступают соответстненно сигналы "Стоп 1" и "Стоп 2", соответствующие началу и концу измеряемого временного интервала, состоит иэ синхронизатора, к одному иэ выходов которого подключены соединенные последовательно схема запрета и первая пересчетная схема, которая осуществляет .счет целого количества импульсов тактовой частоты, соответствующего измеряемому интервалу, а к второму выхо ду подключены соединенные последо. ваТельно время-амплитудный преобразователь, усилитель, аналого-цифровой преобраэонатель,.вторая пересчет-, ная схема, в которую записывается число, пропорциональное величине временной добавки измеряемого интер-. 50 вала, не учтенной в первой пересчетной схеме 2.Однако известное устройство измерения временных интервалов не позволяет точно измерять временные ха-, рактЕристики быстроповторяющихся ветственно первого и второго пересчетных блоков.мента ИЛИ, первому входу входноготриггера и установочному входу блока формирования команд, выходы ко-торого подключены к третьей группе.входов блока сложения . - вычитаниявторой вход блока формирования команд соединен с шиной стоп-импульсов,вторым входомэлемента ИЛИ и вторымвходом входного триггера, выход которого подключен к запрещающему входустарт-стопового триггера, выходы второго и третьего формирователей импульсов йодключены соответственно кпервому и второму входам второгокоммутатора, третий вход которогосоединен с входом первого коммутатора и выходом синхронизатора, выходвторого коммутатора подключен к второму входу первого Формирователя импульсов, выходы первого и второгоблоков разрешения соединены с счет-.ными входами соответственно первого 20и второго пересчетных блоков.На чертеже приведена блок-схема .измерителя временных интервалов.Измеритель содержит старт-стоповый триггер 1, первый формирователь 252 импульсов, первый 3 и второй 4блоки разрешения, генератор 5 тактовой последовательности, первый би второй 7.пересчетные блоки, первыйкоммутатор 8, блок 9 сложения - вычитания, элемент 10 ИЛИ, второй 11и третий 12 Формирователи импульсов,второй коммутатор .13, преобразователь 14 время - амплитуда, усилитель 15, аналого-цифровой преобразователь 1 б, блок 17 Формированиякоманд, синхронизатор 18 и входнойтриггер 19,Общий принцип работы измерителя.состоит в измерении измеряемого интервала с точностью до периода импульсов тактовой частоты путем пода-.чи на вход пересчетных блоков этихимпульсов и в дополнительном измерении временных отрезков между импульсом "Старт" и вторым сосчитанным импульсом тактовой частоты, атакже импульсом "Стоп" и вторым сосчитанным импульсом тактовой частоты.При этом, для изменения используются два йезависимых канала, на входы 50которых подаются сдвинутые на половину периода одна относительно другой тактовые последовательности. Припоследующем выборе одного из каналовэто позволяет полностью исключить 55неопределенность в результате изме-рения, возникающую при совпадениисчетного Фронта импульсов тактовойчастоты и стартового импульса. Временной интервал й определяется Формулой=М Т +Т -Т "Т щ (М) Т 0 + Т 1-Т 2,где Т,Т- длительности первого и второго импульсов на выходеформирователя 2; 65 Т - период тактовой последовательн 9 стиуМ - код пересчетного блока б,Если стартовый импульс попадает на Фронт последовательностей, поступающих на синхронизатор, он случайным образом выберет .канал, но в этом случае оба канала будут достаточно далеки от сбойных ситуаций.Устройство работает следующим образом.Поступающий на измеритель импульс "Старт" перебрасывает в единйчное состояние триггеры 1 и 19 а также через элемент 10 ИЛИ осуществляет запуск Формирователя 2Также этим импульсом обнуляются блоки б, 7 и 17. Высокий уровень с выхода. триггера 1 дает разрешение на блок 3 и 4, а на вход блоков б и 7 начнут поступать импульсы с выходов генератора 5. Импульс "Стартфчерез элемент 10 ИЛИ разрешит также работу формирователей 11 и 12, на другие входы которых поступают те же (соответственно последовательности, что и через блоки 3 и 4 на входы перес- четных блоков б и 7. При этом, на выходе. формирователей 11 и 12 сформируются Импульсы, которые будут соответствовать второму после импульса "Старт" счетному Фронту поступающих наих входы тактовых импульсов. Пересчетный блок 7 может как сосчитать импульс с совпадающим счетным фронтом, так и не сосчитать, т.е, в конечном результате появится неопределенность, избавиться от ко- торой позволяет синхронизатор 13, на входы которого вместе с высоким уровнем с выхода триггера 1 поступает тактовая последовательность с генератора 5. Если положительный Фронт импульса с выхода триггера 1 совпадает с высоким уровнем последовательности, поступающей на вход синхронизатора, синхронизатор 18 принимает решение, что наиболее далек от ситуации неопределенности канал, в который входят блок б и формирователь 11, и подает, на входы коммутаторов 8 и 13 высокий, уровень, что соответствует тому, что на выходы коммутаторов 8 и 13 подключаются выходы соответственно бло. ка б и формирователя 11. Если бы положительный Фронт импульса с выхо да триггера 1 совпал с низким уровнем последовательности, поступающей на вход синхронизатора 18, синхронизатор принял бы противоположное решение и к выходам коммутаторов 8 и 13 были бы подключены выходы пере- счетного блока 7 и формирователя 12 Если положительный фронт импульса с выхода триггера 1 попадает на фронт последовательности, поступающей на вход синхронизатора 18, уро 1013904вень на выходе синхронизатора 18 может быть как низкимтак и высоким,соответственно коммутаторы 8 и 13могут находиться в любом из двухсостояний, но в этом случае оба канала будут далеки от неопределенных,состояний. ОтрицательнымФронтом импульса с выхода коммутатора 13 Формирователь 2 устанавливает на входенизкий уровень. Таким образом, наего выходе сформировался импульс,длительность которого определяетсяФимпульсом "Старт" и вторым счетнымимпульсом тактовой последовательности, для которой исключена неопределенность, С выхода Формирователя 2 импульс поступает на йреобразователь 14 время - амплитуда, на выходе которого появится уровень, соответствующий длительности входногоимпульса, Этот уровень усиливается 20усилителем 15 и поступает на аналогоцифровой преобразователь 16, которыйпреобразует его в двоичный код. Кодв дальнейшем поступает в блок 9 сложения - вычитания и там запоминается.В дальнейшем импульс "Стоп" через элемент 10 ИЛИ снова осуществляет запуск формирователя 2, а такжеразрешает работу формирователей 11 ЗОи 12. Синхронизатор 18 по импульсу"Стоп" не работает, поэтому измеритель продолжает работать по ранеевыбранной тактовой последовательности. Снова отрицательнЫм Фронтомимпул=с выхода Формирователя 11через ксммутатср 13 сбрасывает Формирователем 2, и;лдульс с выхода которого з свою очередь своим отрицательным Фронтом сбрасывает триггер 1,тат ка щ-,уьс 11 Стонц сбросит триггер 19, который снимает запрет стриггера 1, Низкий урзень с выхода1 запрещает дальнейшее прохождениетактовых импульсов через блоки 3 и4 на входыпересчетных блоков 6 457. Их счет рекращается, Импульсвыхода фор-лчрователя 2 поступаетпреобразователь 14, где "его длильность преобразуется снова в уронь, который далее усиливается и 50еобразуется в преобразователе 16двоичный код, который в дальнейзм снова. поступает в блок 9 сложения - вычитания, где над ним производятся соответствующие математические операции. Для импульса "Стопфситуации неопределенности быть неможет, так как пересчетные блоки 6и 7 продолжают счет независимо отприхода импульса "Стоп". Неопределенность может возникнуть толькодвух случаях, т.е, возможны два варианта Формирования импульсов навыходах формирователей 11 и 12,при которых отрицательные фронтысформированных импульсов будут отстоять друг от друга на периодтактовой частоты. В любом случаеименно отрицательным фронтом этихимпульсов определяется Остановкасчета блоков 6 и 7, поэтому оба варианта учитываются пересчетнымиблоками 6 и 7.Елок 17 формирования команд работает следующим образом,После того, как в аналого-цифровом преобразователе 16 заканчивается процесс преобразования, на одном иэ его выходов появляется импульс записи,который поступает навход блока 17 По его приходу навыходе блока 17 Формируется командасоответствующая запоминанию инфор-мации, поступающей на вход блока 9с выхода преобразователя 16. Поприходу на один иэ выходов блока 17импульса "Стоп" на его выходе Формируется команда на сложение кодовой комбинации, поступающей с выхода коммутатора 8 и ранее хранимой.Наконец, по приходу второго импульса записи с выхода преобразователя16, на выходе блока 17 формируетсякоманда на вычитание из результата,который находился в блоке 9 до этого, двоичной комбинации, поступающейна блок 9 с выхода преобразователя16. Окончательный результат следующий:+ 1 г 3)где И - двоичный код пересчетного1блока;й,й - первая и вторая соответственно двоичные кодовыекомбинации на выходе препобразователя 16,2 - число, которым кодируетсяв преобразователе 16 временной интервал, равныйпериоду тактовой частотыК - коэффициент преобразования, который определяетсяпри калибровке измерителя.Калибровка аналогична описанной в известном устройстве. Такимобразом, получается число Ч, пропорциональное измеряемому интервалумежду импульсами "Старт" и "Стоп",Предлагаемый измеритель позволяетповысить точность измерения временных интервалов, он технологичен,большинство узлов может быть выполнено полностью по интегральной технологии в виде БАС легко сопрягается с ЗБХ,/55 Тираж 409 ВНИИПИ Государственпо делам изобрете 3035, Москва, Ж,Подписноеого комитета СССРий и открытийРаущская наб., д. 4/5