Цифровой измеритель временных интервалов

, 1228065 09) 5 ц 4 6 04 Е 10 НИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ(57) Изобретете относится к импульснойтехнике, может использоваться в радиотехнике, автоматике и телемеханике, цифровой и вычислительной технике, системах управления и аналого-цифровых комплексах для измерения временных интервалов. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений и функциональных возможностей, достигается путем определения очередности прихода сигналов при сохранении малого мертвого времени. Для достижения поставленной цели в цифровой измеритель введены блок 1 переменной задержки, блок 4 определения знака, интерполяторы 5 и 6, элемент пропускания 9 и арифметический блок 12. Кроме того, измеритель содержит триггеры 2, 3, 7 и 8, генератор 10 тактовых импульсов, счетчик 1 . Состав блоков: переменной задержки 1, определения знака 4, арифметического 12 и интерполяторов 5 и 6, а также их функциональные схемы приводятся в описании изобретения, 3 з.п. ф-лы, 5 ил.50 55 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радио- измерительной, цифровой и вычислительной технике, автоматике и телемеханике, а также системах управления и аналого-цифровых комплексах для измерения временных интервалов.Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона измерения и функциональных возможностей устройства за счет возможности определения очередности прихода сигналов при сохранении малого мертвого времени.На фиг. 1 представлена функциональная схема измерителя; на фиг. 2 - схема блока переменной задержки; на фиг, 3 - схема блока определения знака; на фиг. 4 - схема интерполятора; на фиг. 5 - схема арифметического блока.Цифровой измеритель временных интервалов содержит блок 1 переменной задержки триггеры 2 и 3, блок 4 определения знака, интерполяторы 5 и 6, триггеры 7 и 8, элемент 9 пропускания, генератор 10 тактовых импульсов, счетчик 11, африметический блок 12, На вход блока 1 по первой входной шине поступает один из импульсов, его выход соединен с первым триггером 2, второй импульс поступает на вход второго триггера 3 по второй входной шине измерителя, выходы триггеров 2 и 3 соединены с блоком 4 определения знака, выходы блока 4 соединены соответственно с интерполяторами 5 и 6 и информационными входами триггеров 7 и 8. Выходы триггеров 7 и 8 соединены с вторыми входами соответственно стартового 5 и стопового 6 интерполяторов и элемента 9 пропускания, выход генератора 10 тактовых импульсов соединен с синхровходами триггеров 7 и 8 и информационным входом элемента 9 пропускания, выход которого соединен со счетным входом счетчика 11, второй выход блока 1, знаковой выход блока интерполяторов 5 и 6 и счетчика 11 соединены с соответствую шими входами арифметического блока 12, выход которого является общим выходом измерителя и служит для вывода информации либо на магистраль КАМАК, либо в специальную память. Приведение устройства в исходное состояние осушествляется по шине 13 сброса.Блок 1 переменной задержки (фиг. 2) содержит счетчик 14, линию 15 задержки с отводами, дешифратор 6 и восемь элементов совпадения 17 - 24. Выходы элементов совпадения объединены монтажным ИЛИ, вход блока 1 является входом счетчика 14 и линии задержки 15, выходами блока 1 являются выход счетчика 14 и выход монтажного ИЛИ.Блок 4 определения знака (фиг. 3) содержит триггер 25 (собственно определения знака), два элемента 26 и 27 пропускания и элемент 28 совпадения и элемент И - НЕ 29. Первый вход блока 4 подключен к информа 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 ционному входу триггера 25 и входу элемента 27 прямой выход которого соединен с первым входом элемента 28, выход которого является выходом блока 4, а стоп-выход соединен с выходом элемента И - НЕ 29, первый и второй входы которого подключены к инверсным выходам элементов 26 и 27 пропускания, второй вход блока 4 соединен с синхровходом триггера 25 и входом элемента 26 пропускания, прямой выход которого соединен с входом элемента 28, третий вход блока подключен к установочному входу триггера 25, выход которого является знаковым выходом блока.Интерполяторы 5 и 6 (фиг. 4) выполнены одинаково, Они содержат линию 30 задержки с отводами, восемь триггеровзащелок 31 - 38 и приоритетный шифратор 39. Входом каждого интерполятора является вход линии задержки, другой вход интерполятора подключен ко вторым входам триггеров 31 - 38, первые входы которых соединены с соответствующими отводами линии задержки, выходы триггеров 31 - 38 соединены с входами приоритетного шифратора 39, выходы которого являются выходом интерполятора.Арифметический блок 12 может быть выполнен как показано на фиг, 5. Он содержит коммутатор 40 входных сигналов, двенадцатиразрядный сумматор 41, регистр 42 резуль. тата и блоки 43 выходных ключей (в блоке 43 объединено 12 выходных ключей). Ко входам сумматора 41 через коммутатор 40 подключены входы блока 12.Устройство работает следующим образом.Установка в исходное состояние осуществляется сигналом, пришедшим по шине 13 сброса. Непрерывно вырабатываемые генератором 1 О импульсы тактовой частоты поступают на синхровходы триггеров 7 и 8, а также на третий вход элемента 9 пропускания. Измеритель временных интервалов готов к приему сигналов.Если сигнал по первому входу приходит раньше, чем по второму - сигнал поступает на блок 1, к содержимому счетчика 14 блока 1 прибавляетсяи одновременно начинается распространение сигнала по линии 15 задержки (блока 1). В зависимости от нового кода счетчика 14 на соответствующем выходе дешифратора 16 появляется сигнал Разрешение и один из элементов 17 - 24 совпадения оказывается открытым и пропускает сигнал с линии 15 задержки на выход блока 1, т. е. на синхровход триггера 2. Триггер 2 взводится,и сигнал с его выхода. поступает на вход блока 4 знака(на вход элемента пропускания 26 и на синхровход триггера 25). В описываемой ситуации триггер 25 остается сброшенным, поскольку на его информационном входе поддерживается потенциал, соответствующий О.5 10 15 триггера 7 непрерывно подаются импульсы генератора 10 и по первому положительному фронту импульса этого генератора, следующего за подачей сигнала на информационный вход триггера 7, происходит взвод триггера 7 в состояние, соответствующее 1.Таким образом, момент взвода триггера 7 в состояни 1, оказывается синхронизованным с импульсами генератора 10. Сигнал с выхода триггера 7 открывает элемент 9 про- р 5. пускания и разрешает прохождение импульса генератора на вход счетчика 11,Для изменения части периода тактовой частоты между сигналом Старт и моментом взвода в 1 триггера 7 используется интерполятор 5. В интерполяторе 5 импульс 30 Старт, распространяясь по линии 30 задержки с отводами, последовательно поступает на информационные входы триггеров 3Сигнал с прямого выхода элемента 26 пропускания через элемент 28 совпадения подается на стартовый выход блока 4, а сигнал с инвертирующего выхода элемента 26 открывает элемент 29. Если теперь на второй вход (на второй триггер 3) поступит сигнал, он взведет входной триггер 3, сигнал с которого поступит на второй вход блока 4 и через элементы 27 пропускания и И - НЕ 29 на стоп-выход блока 4 определения знака.Таким образом, на выходах блока 4 появляются сигналы Старт, Стоп, и сигнал знака, определяемый состоянием триггера 25.Сигнал Старт поступает одновременно на информационный вход триггера 7 и на вход интерполятора 5. На синхровход защелок 31 - 38, на управляющие входы которых подается сигнал с выхода триггера 7. Фиксация информации в триггерах-защелках 31 - 38 происходит в момент взвода триггера 7 старта в состояние 1.Таким образом, информация в триггерах- защелках 31 - 38 соответствует части периода между импульсом Старт и взводом триггера 7 старта. Эта информация, будучи преобразованной в двоичный код приоритетным шифратором 39, поступает на вход арифметического блока 12.Аналогичные операции происходят в триггере 8 стопа и интерполяторе 6 стопа, но взвод триггера 8 стопа в 1 закрывает элемент 9 пропускания и прекращает подачу импульсов тактовой частоты на счетчик 11.Таким образом, содержимое счетчика 11 соответствует целому числу периодов тактовой частоты в интервале между входными сигналами; информация, находящаяся в стар. товом интерполяторе 5 соответствует временному интервалу между первым сигналом и первым сосчитанным счетчиком 11 импульсом тактовой частоты, а информация, находящаяся в стоповом интерполяторе 6, соответствует временному интервалу между вторым входным сигналом и последним сосчитан 35 40 45 50 55 ным счетчиком 11 импульсом тактовой частоты.Критерием того, какой сигнал пришелпервым, является состояние триггера 25 блока 4 определения знака, выход которого также соединен с соответствующим входомблока 12.Если сигнал по второму входу приходитраньше, чем по первому, первым взводитсявходной триггер 3, сигнал которого подается на второй вход блока 4 определениязнака.В блоке 4 (фиг, 4) этот сигнал поступаетна информационный вход триггера 25 и навход элемента 27 пропускания. С прямого выхода элемента 27 пропускания сигнал далеепоступает через открытый элемент 28 пропускания на выход Старт блока 4 определения знака.С инвертирующего выхода элемента 27пропускания сигнал поступает на элемент29 И - НЕ и открывает его.Если теперь на первый вход цифрового измерителя временных интервалов поступитсигнал, то он, пройдя блок 1 переменной задержки, взведет входной триггер 2 в состояние 1,Сигнал с выхода триггера 2 поступаетна первый вход блока 4, в котором этот сигнал поступает на синхровход триггера 25 ивзводит триггер 25 в 1, поскольку к этомувремени на его информационном входе находится потенциал, соответствующий 1.Кроме того, этот сигнал через элемент 26пропускания и открытый элемент И - НЕ 29поступает на выход блока 4.С этого момента работа аналогична описанному.Арифметический блок 12 из пяти кодов,поступающих с блока 1 переменной задержки (Ы, ), блока 4 (1 М 4), стартового и нтерполятора 5 (Х), стопового интерполятора 6(Х ) и счетчика 11 (И), формирует кодвременных интервалов. Результат измеренийопределяется по формуле:%=2048+ И 1 (%1+ % - ф 6),где 2048 - константа, а + или - зависитот М 4.Формула изобретения1, Цифровой измеритель временных интервалов, содержащий генератор тактовых импульсов, четыре триггера Я-входы которых подключены к шине сброса и установочному входу счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона и функциональных возможностей устройства, в него введены блок переменной задержки, блок определения знака, два интерполятора, элемент пропускания и арифметический блок, причем первая входная шина устройства соединена1228065 ЯУ 1 Р ггеру Я т глел ору Йпор устро няерпоиящоруриггеру ао с входом блока переменной задержки, первый выход которого соединен с синхровходом первого триггера, а второй выход подключен к первому входу арифметического блока, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго интерполяторов, вторая входная шина измерителя подключена к синхровходу второго триггера, информационный вход которого соединен с шиной логической единицы, информационным входом первого триггера, а 10 выход - с первым входом блока определения знака, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, старт-выход блока определения знака подключен к первому входу первого интерполятора и информационному входу третьего триггера, выход кото 15 рого соединен с вторым входом первого интерполятора и разрешающим входом элемента пропускания, информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и синхровходами треть его и четвертого триггеров, информационный вход последнего из которых подключен к стоп-выходу блока определения знака и первому входу второго интерполятора, второй вход которого соединен с выходом четвертого триггера и запрещающим входом эле 5 мента пропускания, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с четвертым входом арифметического блока, пятый вход которого соединен со знаковым выходом блока определения знака, третий вход которого подключен к шине сброса.2, Измеритель по п. 1 отличающийся тем, что блок переменной задержки содержит счетчик, дешифратор, линию задержки с отводами, элементы совпадения и монтажное ИЛИ, причем вход блока подключен к входам счетчика и линии задержки, отводы которой подключены к первым входам соответствующих элементов совпадения, вторые входы которых подключены к выходам дешифратора, входы которого подключены к выходам разрядов счетчика и являются вторым выходом блока, выходы элементов совпадения через монтажное ИЛИ подключены к первому выходу блока,3. Измеритель по п. 1. отличающийся тем, что блок определения знака содержит два элемента пропускания, триггер, элемент совпадения и элемент И - НЕ, причем первый вход блока определения знака подключен к информационному входу триггера и входу первого элемента пропускания, прямой выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, выход которого является старт-выходом блока, а стоп-выход соединен с выходом элемента И - НЕ первый и второй входы которого подключены к инверсным выходам элементов пропускания, второй вход блока соединен с синхровходом триггера и входом второго элемента пропускания, прямой выход которого соединен с входом элемента совпадения, третий вход блока подключен к установочному входу триггера, выход которого является знаковым выходом блока.4, Измеритель по п. 1 отличающийся тем, что каждый интерполятор содержит линию задержки с отводами, триггеры по числу отводов линии задержки и шифратор, причем первый вход интерполятора соединен с входом линии задержки, отводы которой соединены с первыми входами соответствующих триггеров, вторые входы которых соединены с вторым входом интерпол ятора, а выходы - с входом шифратора, выходы которого являются выходом интерполятора.олятор тавитеед И.ж 398 Черни ес ошу венног етени 5, Р Ужтгрпопятощ столоо Редактор К. Во Заказ 2006/47 ВСо к Тех Тир ИИПИ Государст по делам изобр 5, Москва, Ж - 3 ППП Патент, г