Устройство для измерения времени задержки

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ(56) 1.Измеритель временных интервалов И 2-26,Техническое описание иинструкция по эксплуатации,2.817,019 ТО.2 Авторское свидетельство СССРВ 113565, кл,С 04 Р )О/04,1956.3. Авторское свидетельство СССРР 983634, кл. 6 04 Р 10/041982.тель периода, блок задержки, первыи выход которого подключен ко входуисследуемого тракта, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппе"ния быСтродействия измерений и снижения их трудоемкости, в него введены генератор одиночных импульсов,элемент ИЛИ, генератор импульсов иблок стробирования, причем выходгенератора одиночных импульсов под"ключен к первому входу элемента ИЛИ,выход которого соединен со входамиизмерителя периода и блока задержки,первый выход которого соединнн спервым входом блока стробирования,второй вход которого подключен ковторому выходу блока задержки, а выход ко второму входу элемента ИЛИ.1158970 2.устройство по и.1, о т л ич а ю. щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерений и снижения их трудоемкости, блок .стробирования содержит ключ, два элемента И-НЕ,два инвертора и согласующий каскад, выход которого является выходом блока, выход первого инвертора подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении времени задержки сигнала в пассивных электрических цепях, 5Известно устройство измерениявремени задержки, в основу работыкоторого положен компенсацион.ный метод измерения временных интервалов согласно которому осуществля 0ют сравнение измеряемого интервалас эталонным, При этом. эталонныйвременной интервал задается генератором задержанных импульсов 1 ГЗИ 1,а момент компенсации измеряемого15временного интервала эталоннымфиксируется с помощью осциллографического индикатора. ГЗИ позволяетполучить два импульса с регулируемымвременным сдвигом между ними. Запус 20кающий импульс служит для запускаисследуемых устройств, задержанныйдля запуска ждущей развертки индикатора,При исследовании длинных ВЧ трактов, линий связи отраженный импульсимеет искаженный фронт по сравнениюс фронтом запускающего импульса эасчет неравномерности частотной характеристики тракта. Поэтому при измере нии появляется погрешность иэ-занеточного совмещения фронтов запускающего и отраженного импульсов.Кроме того, дополнительная погрешность появляется за счет неравенст- З 5ва амплитуд. запускающего и задержанного импульсов 11,Недостатком этого устройстваявляется низкая точность. которого через ключ соединен с общейшиной, а выход подключен к первому,входу второго элемента И-НЕ, второйвход которого является первым входомблока,а выход через второй инвертор соединен со . входом согласующего каскада, вход первого инвертора является вторымвходом вторым входом блокастробнрования,2Известно также устройство, в котором время задержки оценивается поизменению частоты автогенераторапри включении в цепь обратной связиисследуемого тракта. Точность этихустройств в основном определяетсяточностью измерителя частоты ипоэтому достаточно высока М.Недостатками этого устройстваявляются низкое быстродействие ибольшая трудоемкость измерений.., Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее внешний генератор синусоидальных колебаний, ключ, усилитель, анализаторспектра, частотомер, блок задержки,первый выход которого подключенко входу исследуемого тракта, корот.козамыкатель 31,Недостатком известного устройства является большая трудоемкостьизмерения и низкое быстродействиеЦель изобретения - повышениебыстродействия измерений и снижениеих трудоемкости. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения времени задержки, содержащее измеритель периода, блок задержки, первый выход которого подключен ко входу исследуемого тракта, введены генератор .одиночных импульсов, элемент ИЛИ, генератор импульсов и . блок стробирования, причем выход генератора один ночных импульсов подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом генератора импуль"сов, выход которого соединен со входами измерителя периода и блока задержки, первый выход которого сое" динен с первым входом блока стро бирования, второй вход которого подключен ко второму выходу блока задержки, а выход ко второму входу . элемента ИЛИ.Кроме того, блок стробирования содержит ключ, два элемента И-НЕ, два инвертора и согласующий каскад, выход которого является выходом блока, выход первого инвертора подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого через ключ соединен с общей шиной, а выход подключен к первому входу второго элемента.И-НЕ, второй вход которого является первым входом блока, а выход через второй инвертор соединен со входом согласующего каскада, вход первого инвертора явля" ется вторым входом блока стробирования.На Фиг,1 изображена Функциональна схема устройства, на Фиг.2 и 3- временные диаграммы его работы,Устройство содержит генератор 1 одиночных импульсов, элемент 2 ИЛИ, генератор 3 импульсов, блок 4 задержки, измеритель 5 периода, блок б стробирования, состоящий из инвертора 7, элементов 8,9 И-НЕ инверто" ра 10 и согласующего каскада 11, ключа 12, исследуемый тракт 3. 20 Генератор 1 одиночных импульсовпредназначен для начального запускагенератора 3.Элемент 2 ИЛИ предназначен дляпропускания сигнала запуска генератора 3 с генератора 1 одиночныхимпульсов при начальном запускеили импульса цепи обратной связи впроцессе измерения,Генератор 3 импульсов предназ .1начен для фбрмирования длительностиимпульсов и задержки их относитель-но запускающих импульсов. К генератору 3 предъявляются следующие требования: длительность импульса 0,11 мкс, обеспечение режима внешнегозапуска, наличие устройства точнойфаэовой привязки формируемых импульсов относительно запускающих, обеспечение задержки 1-100 мкс. В качестве генератора 3 .может бытьприменен стандартный генератор,1 О 5 Я 25 ЭО 35 40 45 50 55 например Г 5-60 или аналогичный попараметрам.Блок 4 задержки предназначен длясоздания задержки импульсов в цепиобратной связи автогенератора,Время задержки 1-10 мкс. Блок 4задержки реализуется последовательным соединением линий задержки потиповой схеме, Выходной каскад блока 4 задержки должен быть согласован с волновым сопротивлениемисследуемого тракта 3,Измеритель 5 периода предназна"чен для измерения периода следованияимпульсов на выходе генератора 3.Измеритель 5 периода реализуетсяпо типовой схеме в виде формирователя строба, выходной импульс которогоимеет длительность, равную сумменескольких измеряемых периодов, приэтом указанная. длительность заполняется метками кварцевого генератора, число которых Фиксируется всчетчике с индикацией результатаизмерения периода, В качестве измерителя 5 периода может быть использован стандартный, например типаЧЗ,Блок 6 стробирования предназначендля запрета прохождения падающихимпульсов на вход внешнего запускагенератора 3 импульсов в режимеИзмерение. Согласующий каскад 11выполнен в виде эмиттерного .повторителя, согласованного с волновымсопротивлением исследуемого тракта 13,Генератор 1 одиночных импульсов,элемент 2 ИЛИ, генератор 3 импульсов,блок 4 задержки и исследуемый тракт13 соединены последовательно, Выход исследуемого тракта 13 разомкнут.К входу исследуемого тракта 13 подключен первый вход блока 6 стробирования, выход которого подключенчерез второй вход элемента 2 ИЛИ ковходу внешнего запуска генератора 3ипульсовВторой вход блока 6 стробирования подключен ко второму выкоду блока 4 задержки, Измеритель 5периода подключен к выкоду генератора 3 импульсов, Процедура измерения времени задержки в данном устройстве состоит из следующих операций:- установка на блоке стробирования режимаКалибровка, отсчетпоказания 1измерителя периода- установка на блоке стробирова" ния режима Измерение", отсчет пока- зания Т, измерителя периода (15 с );- вычисление времени задержки исследуемого тракта ( 60 с).Суммарное время измерения не превышает 1,5 мин ( у прототипа с учетом демонтажа исслеуемого тракта 8-16 ч).Устройство работает следующим образом.Одиночный импульс генератора 1 .(фиг,2 а) запускает генератор 3. Импульс, задержанный в генераторе 3 (фиг2 б ) и блоке 4 задержки (фиг,2 в ) поступает на вход исследуемого трак та 13, распространяется по тракту, Далее, отражаясь от его разомкнутого выхода, импульс возвращается на вход тракта и поглощается выходным сопротивлением блока задержки. Таким образом, на входе исследуемого . тракта 13 существуют падающие иотраженные импульсы.В зависимости от положения ключа 12 (Фиг.1) устройство работает в двух режимах - "Измерение" и "Калибровка". Рассмотрим работу в каждом из этих режимов. В режиме Измерение" ключ 12 разомкнут, сигнал на входе элемента 8 И-НЕ соответствует логической "1" (фиг,2 е ). При этом на один иэ входов элемента 9 И-НЕ проходит стробирующйй импульс из блока 4 задержки (фиг.2 ж ). На первый вход элемента 9 И-НЕ поступают падающие и отраженные импульсы со входа исследуемого тракта 13 (фиг.2 в ). Поскольку временное положение строба (фиг.2 г) совпадает . с положением падающего импульса, то блок 6 стробирования запрещает прохождение падающих импульсов и на вход внешнего запуска генератора 3 поступают только отраженные им . пульсы. Т,е. в режиме "Измерение" втогенератор генерирует периодическую последовательность импульсон, которые циркулируют в цепи генератор 3-блок 4-тракт 13 туда тракт 13 обратно-блок 6-элемент 2- генератор 3. В этом режиме период Т импульсов определяется выражением иЪм"текф "бл ьа "тд э "бл.стра с или время задержки генератора 3, блока 4 задержки, исследуемого тракта13, блока 6 стробирования и элемента 2 ИЛИ соответственно. На фиг,2 ги 2 д показаны сигналы на входе и выходе инвертора 7, на фиг.2 з - сигнал с выхода элемента 9 И-НЕ и.ткол- "ген6 л. ы А+ "6 л, стр" и ли (1 Вычитая (2 ) иэ (1) получим Т - Т:2иьм кол тр изм кол г(4) Таким образом, по результатам двух измерений периода следования импульсов можно определить время задержки исследуемого тракта.Точность измерения Йремени задержки данного устройства определяется погрешностью измерителя периода и в этом отношении относится к са" мым точным устройствам аналогично" го назначения,фиг,2 и " сигнал на выходе блока 6стробировання,В .режиме "Калибровка" ключ 1210замкнут на корпус, поэтому сигнал навыходе элемента 8 И-НЕ соответствуетлогической ."1" (фиг.Зж ) независимоот состояния другого входа элемента 8 И-НЕ, При этом элемент 9 И-НЕ15пропускает как падающие так и отраженные импульсы (фиг.Зв ) навыход блока 6 стробирования ( фиг.Зи )(обозначения на фиг.З аналогичныобозначениям фиг,2 ), На вход внешнегозапуска. генератора 3 также постуилают падающие и отраженные импульсы,В режиме "Калибровка" необходимо,чтобы генератор 3 запускался толькопадающими импульсами. Принцип построения генератора 3 выбран таким,что при выполнении условия 2 Т с 7генератор запускается только первымиимпульсами из пары, поступающей наего вход, т.е, только падающими.Поэтому задержка генератора 3 выЭф бирается заведомо больше величины2 тр те. Указанная особенность запуска генератора является типичной длябольшинства стандартных генераторов.В режиме "Калибровка" период Ткал33 следования импульсов автогенератораопределяется выражением,1158970 д оставитель Л.Плетневхред М.Кузьма аказ 3585/46 Тираж ВНИИПИ Государственног ло делам изобретений 113035,Москва, Ж,Ра