Устройство для измерения времени задержки

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯНИ ЗАДЕРЖКИ(57) Изобретение оной технике и можено для измерения всигналов стробиров ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕ к импульсоситсбыть спользоваадержки ме осекунд" ия н Фие, 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР двтоеСноюю свиДятЕЛьСтв(56) Авторское свидУ 1000999, кл. С 0 ного диапазона и является дополнительным к а.с. У 1000999. Целью изобретения является повышение точностиизмерения. В устройстве для измерения времени задержки цель достигается за счет введения блока 11 слежения, Устройство также содержит управляемый генератор 1 импульсов, генератор 2 импульсов, блок 3 формирования временного сдвига, блок 4расширения времени задержки, блок 5формирования временного интервала,блок б обработки и регистрации информации, блок 7 совпадения, блок 8 управления, блок 9 формирования сигнала, исследуемый элемент 10. 3 ил.Изобретение относится к еяепульСнай технике и мажет быть использавано для измерения времени задержкисигналов страбирсвания наносекундногоциаЕазсваЦелЕВ 11 зсбретения - псвьпцение точНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ,Иа фиг,1 пре 5 еставпена блок-схемаустройства для измерения 1-ремени за -держки; на фиг - Временные диаграмм.,1 110 ясняЕсшие расс ту устройства дляизмерения Времени задержки на фиг,З-,схемы блока слежения и блока савпадеНИЯ,. 15Устройство для измерения времени задержки ,феЕГ,1) содержит управляе 1, - 111 Г .11 ератср 1 51 МГЕульсав, генераl тор 2 импульсов. блок 3 формирования врсменного сцвегга., блок 4 расширения времепи зацержки,. бпск 5 формирования временного интервала, блок 6 абраоотки и регистрации информации, блок 7 совпадения, блок 8 управления блок 9 йарь 1 иасвчния сигнала, исследуеепей 25 элемент 10 и блок 11 слежения.Выход уГЕравлЯемаГО Генера.тара 1 соединен с осъединенными первыми Входами блоков 3, 7 и 11,. ВьЕход генератора 2 соединен с объединенными вторьемее Входами блоков 3, 7 и 11 и тактавьм Входам блока 6 обработки и реГистрации информации управляюший вход катарсга соединен с выходом блока 5 формирования временного интерХ 5 вала и входом разрешения блока 8 уп-, равления Выход котсрОГО соединен с Входами сброса блока 3 фармирсваниЯ временного сдвига, блока е расширения времени зацержки, .блока 9 фарми- щ равания сигналов и блока 6 обработки и регистрации информации,. ИнформаПЕЕСЕЕНЬ 1 И ВХОП КОТОРОГО СОЕПИЕЕЕН С ВЫ ходом исследуемого элемента 0 Входы которого саединень 1 с выходами формирователей Входного сигнала и сигнала стра биааванчя блска 9, упраГл 5110 Ций вход Есотарого соединен с первым выхсдам блока 3 и первым входам блока.Второй вход котарога соединен с вторым выходам блока 3 и входом стрсбе 1 рован., блока 9 выход блока . совпадения соединен с входом запуска бл 01:а 8 И третьи 4 Входам блока 1 з СЛЕЖЕЕЕИЯВЫХО ч КОТОРО 1 О СОЕДИНЕН СГ" треть 11 м Входам слака 7 совпадения,Блок 7 савгадения ссдеоже 1 т Э-тпиг- гер 12 и элемент И 13, Выход которого сае.инее 1 с Е-входом триггера 12.,С- и 0 - входы которого являются перВым и вторым входами блокасовпадения, прямой выход 0-триггера 12является выходом блока 7, третий входкоторого соединен с первым входом.элемента И 13, второй вход которогосоединен с инверсным выходом П-триггера 12,Блок 11 слежения (ФИГ.З) содержит инвертор 14 и В-триггер 15, Ви С-Входы которага являются соответственно первым и вторым входами блока 11, третьим входом которого является вход инвертора 14, выход которого соединен с К-входо 11 11-триггера 15, прямой выход которого является Выходам блока 11 слежения,УГЕравляемый генератор 1 импульсоввыполнен в виде кварцевого генераторас плавной подстройкой частоты. Блок3 формирования временного сдвига содержит цва независимых двоичных счетчика и триггер разрешения, блок 4расширения времени задержки представляет собой два независимых двоичных счетчика. Блок 5 формированияВременнога интервала выполнен в видетриггера, формирующего прямоугольный импульс,. Начало которого совпадает с передним фронтам импульса напервом выходе блока 4 расширения вре"мени задержки, а конец - с переднимфрантам импульса на втором выходетого же блока, Блок 6 обработки и регистрации инфсрмце 1 и содержит двоична-десятичный счетчик, буферный регистр, элементы дешифратсров и индикатова для визуального наблюдения величинь 1 измеряемого времени задержкии состояния выходной информации исследуемого элемента 10,Блок 8 управления содержит триггер разрешения и элемент останова.Блок 9 формирования сигнала выполнен в виде Формирователя сигналастрабиравания крутым передним фронтом, формирователя сигнала с малым:утренним сопротивлением, формирую 1 цега входной сигнал с крутым передним 11 рантом 1: элемента 0-танова Формирования сиГналаВ;устройства дпя измерения временизадержки работает ледующим образом,Плавная подстройка частоты позволяет установить частоту сигнала уп-,равляемого генератора импульсов, равную или меньшую частоты следованиясигнала на Вьг;оде генератора 2 имз145пульсов. При этом максимальная разница между периодами этих сигналовв несколько раз меньше величины периодов этих сигналов, Прямоугольныеимпульсы с выходов управляемого генератора 1 и генератора 2 поступаютна первые и вторые входы блока 11слежения и блока 7 совпадения соответственно,При совпадении передних фронтовсигналов генераторов 1 и 2 блок 7совпадения вырабатывает сигнал запуска, который поступает на вход запуска блока 8. Передний фронт этогосигнала формирует сигнал управлениясхемой останова блока 8 управления,а задний фронт переводит триггер разрешения блока управления в состояние,запирающее дальнейшее прохождениесигнала запуска на вход элемента останова блока 8 управления. Сигналуправления на выходе блока 8 управления, сформированный элементом останова этого блока, устанавливает внулевые состояния счетчики блока 3формирования временного сдвига, блока4 расширения времени задержки, блок6 обработки и регистрации информа".ции, переводит элемент останова блока 9 формирования сигналов на ждущийрежим и устанавливает триггер разрешения блока 3 формирования временного сдвига в открытое состояние,разрешающее проход импульсов с выходов управляемого генератора 1 и генератора 2 на входы двоичных счетчиковтого же блока 3, в которых число укладывающихся счетных импульсов одинаково и равно И. Если Тс - период сигнала генератора импульсов 2, а Тс ++ 11 - период сигнала управляемогогенератора 1 импульсов, то временнойсдвиг между началами импульсов на выходах блока 3 формирования временного сдвига после полного заполнениясчетчиков 1640 50 55 где аЕ - прирост периода сигнала генератора 1 после его подстройки;" гистерезис совпадения неиредних фронтов импульсовгенераторов 1 и 2Для аннулирования слагаемого ЬС. в выражении (1) применяется блок,11 слежения, выходной сигнал которого 5 10 15 20 25 30 ЗЬ 40 45 управляет запуском - блокированием блока 7 совпадения. На фиг,2 показано, что временной интервал между передними Фронтами сигналов генерато" ров 1 (фиг.2 а) и 2 (фиг.26) периодически уменьшается, т,е. происходит периодическое приближение во времени передних фронтов (интервалы Д, АСна фиг.2). Блок 11 слежения опре" деляет момент времени(фиг.26), при котором. передний фронт сигнала генератора 2 совпадает с высоким логическим уровнем сигнала генератораПосле ог 1 ределения момента йблок 11 устанавливается в режим блокирования. При этом передний фронт сигнала генератора 1 совпадает с низким логическим уровнем сигнала генерато-, ра 2. Укаэанное совпадение (фиг.26) продолжается до момента времени 1 определяющего совпадение передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2, Следовательно, блок 11 слежения определяет момент времени после которого передний фронт сигнала генератора 1 приближается к переднему фронту сигнала генератора 2. В моменте й, блок 11 на выход вырабатывает высокий логический уровень напряжения, запускающий блок 7 совпадения, Поскольку после момента С, передние фронты сигналов генераторов 1 и 2 приближаются друг к другу строго с одной стороны, момент совпадения С определяемый блоком 7 совпадения, не характеризуется гистерезисом и ьТ = О. В момент й, в блок 7 вырабатывает сигнал запуска, после чего блок 11. устанавливается в ждущий режим, а блок 7 - в режим блокирования.Выражение (1) можно записать в вицеьть я Сг,+ье) - ы т, (2)Импульсы с выходов блока 3 поступают на блок 9 формирования сигналов, где формируются для исследуемого элемента 10 входной сигнал исигнал стробирования с крутыми передними фронтами, временной сдвиг мездукоторыми равен ЬТ, после чего элемент останова формирования сигналовблока 9 переводится в закрытое состояние, запрещающее дальнейшее прохождение импульсов с выходов блока 3Формирования временного сдвига наформирователи сигналов блока 9 Сформированные сигналы поступают на со 1451640 бответствующие шины входа и стробирования исследуемого элемента 10, который перевозбуждается в начале перепада входного сигнала. ПереднийФронт этого сигнала при подстройкечастоты следования импульсов управляемого генератора 1 задерживаетсяпо сравнению с передним фронтом сигнала стробирования на величину Т,которая зависит от прироста периодасигнала генератора 1 после подстройки его частоты, Если при этомвремя задержки сигнала стробирования исследуемого элемента 10 большесформированного временного сдвига1 Т между передними фронтами перепада. входного сигнала и сигнала стробирования, то компонснт стробированияэлемента 10 зафиксирует сигнал, соответствующий сформированному блоком9 входному перепаду. В противном случае компонент стробирования Фиксирует сигнал, соответствующий нулевомуначальному входному уровню, так каксигнал стробирования появляется раньше на выходе компонента стробирования, чем перепад входного сигналадостигает уровня логического напряжения, т.е, такого уровня, которыйкомпонентом стробирования исследуе"мого элемента 10 уже применяется как1." или соответственно Сигнал, зафиксированный компонентом стробирования после появления его на выходеэлемента 10, дешифрируется, записывается в буферный регистр блока обработки и регистрации информации 6 ивыдается на индикаторы того же блокаб для визуального наблюдения, Малоевнутренее сопротивление Формирова"теля входного сигнала бпока 9 уменьшает влияние входной емкости элемента 10 на время достижения входнымсигналом уровня логического напряжения,"Указанное влияние уменьшаетсяеще и тем, что элемент 10 перевозбуждается входным сигналом с крутым передним фронтом в начале его перепада, При этом временной сдвиг ЬТ навыходе блока 3 равен времени задержкисигнала стробирования исследуемогоэлемента 10 в момент начала изменения состояния ее выходной информации,что свидетельствует о том, что компонентом стробирования фиксируетсяначало перепада входного сигнала. Импульсы, временнойсдвиг между передними фронтами которых Т с выходов блока 3 Формирования временного сдвига поступают на входы двоичных счетчиков блока 4 расширения времени задержки, в которых число укладывающихся счетных ийпульсов одинаково и равно М, Временной сдвиг между началами импульсов на выходах счетчиков после полного их заполнения10Т (3)На выходе блошка 5 формированиявременного интервала этот временнойсдвиг КТ трансформируется в прямо%угольный импульс шириной АТ. Передний Фронт этого импульса открываетвход для поступления счетных импульсов с выхода генератора 2 импульсовна двоично"десятичный счетчик блока 206 обработки и регистрации информации. Задний фронт импульса на выходеблока 5 формирования временного интервала закрывает прохождение счетных импульсов на двоично-десятичныйсчетчик блока 6, записывает информацию с этого счетчика в буферныйрегистр блока 6 обработки и регистрации информации триггер разрешенияблока 3 формирования временного сдвига переводит в закрытое состояние, атриггер разрешения блока 8 управления - на ждущий режим. Информация набуферном регистре блока 6 дешифрируется и выдается на индикаторы тогоже блока б для визуального представЗ 5 ления измеряемого времени задержкисигнала стробирования, При определении блоком 11 момента с, и блоком7 момента йначинается новый цикл.измерений, Число записанное на дво"ично-десятичном счетчике блока 6 обработки и регистрации информации:К= -=1 ТЬ,Т М14)Т -х45Временной сдвиг Ь Т являетсяэквивалентным измеряемому времени задержки сигнала стробирования в компоненте стробирования исследуемойстробируемой интегральной схем. Если выбрать отношение М/Т = 10 , то,-сизмеренное время задержки выражаетсяв наносекундах.Таким образом, применение блока11 слежения в известном устройствепозволяет свести к нулю гистерезис 55совпадения передних Фронтов сигналовгенераторов 1 и 2, Поскольку гисте-.резис является источником погрешности, блок 11 способствует увеличениюточности измерений времени задержкисигналов стробирования в компонентахстробирования интегральных схем,Формула изобретенияУстройство для измерения времени задержки по авт.св. М 1000999, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьп.ения точности, в него вве - ден блок слежения, первый вход которого соединен с выходом управляемого 5генератора импульсов второй вход блока слежения соединен с выходом генератора импульсов, третий вход блока слежения соединен с выходом блока совпадения, третий вход которого соединен с выходом блока слежения,