Измеритель длительности фронтов импульсов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИ 1 Н 29/02 РЕТЕНИЯ ЕТЕП СКОМУ КА-24 Бюл, М 36ников5(088.8)свидетель0 01 Н 29/видетельстС 01 Н 29/ тво СССР 2, 1969. о СССР 2, 1971,тоян 8 со ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГННТ СССР ИСАНИЕ ИЗ(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ФРОНТОВИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-зовано для измерения параметров импульсов в автоматических контрольноизмерительных системах, Цель изобретения - повышение точности измеренияи увеличение быстродействия, Импульспроходит через повторитель 1 напряжения и поступает на инвертирующийвход компаратора 2 и инвертирующийвход компаратора ЗЭтот же сигнал,задержанный линией 4 задержки, поступает на инвертирующий вход компаратора 2 и неинвертирующий вход компаратора 3. Импуяьсы с выхода линии 24 задержки поступают на линию 5 за - держки, Сигнал с линии 5 задержки поступает на инвертирующий вход компаратора 6 и неинвертирующий вход компаратора 7. На неинвертирующий вход компаратора 6 и инвертирующий вход компаратора 7 сигнал приходит с выхода линии 4 задержки. Когда на выходе компараторов 2 и 6 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное, происходит перепад напряжения из нулевого сос ия в единичное и на выходе схемы впадения. На выходе схемы 8 совпадения формируется импульс, длительность которого равна длительностифронта измеряемого импульса, Этотимпульс поступает на вход цифровогоизмерителя 10, Когда на выходе компараторов 3 ипроисходит перепаднапряжения из нулевого состояния вединичное, происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное и на выходе схемы 9 совпадения,На выходе схемы 9 совпадения формируется импульс, длительность которогоравна длительности спада исследуемо1573 50 го импульса, Этот импульс поступаетна вход цифрового измерителя 11, Таким образом, в цифровых измерителях Изобретение относится к измери Отельной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматических контрольно-измерительных системах.Цель изобретения - повьппение точности измерения и увеличение быстродействия,На фиг. 1 приведена структурнаясхема измерителя длительности фронтов импульсов; на фиг, 2 - временные 20диаграммы, поясняющие работу измерителя,Измеритель длительности фронтовимпульсов содержит повторитель 1 напряжения, выход которого соединен снеинвертирующим входом первого компаратора 2, с инвертирующим входомвторого компаратора 3 и с входомпервой линии 4 задержки, выход ко -торой подключен ко входу второй линии 5 задержки, к неинвертирующимвходам второго компаратора 3 и тре -тьего компаратора 6 и к инвертирующим входам первого компаратора 2 ичетвертого компаратора 7, выход 35второй линии 5 задержки соединен синвертирующим входом третьего компаратора 6 и неинвертирующим входомчетвертого компаратора 7, выходыпервого компаратора 2 и второго компаратора 3 подключены соответственнок первым входам первого элемента 8совпадения и второго элемента 9 совпадения, выходы третьего компаратораб и четвертого компаратора 7 соединены соответственно со вторымивходами первого элемента 8 совпадения и второго элемента 9 совпадения, выход первого элемента 8 соВпадения подключен ко входу первогоцифрового измерителя 10 длительности импульсов, а выход второго элемента 9 совпадения - ко входу второгоцифрового измерителя 11 длительностиимпульсов.Измеритель длительности фронтовимпульсов работает следующим образом.В исходном состоянии на входеповторителя 1 напряжения присутству 10 и 11 фиксируются длительности переднего и заднего фронтов измеряемого импульса, 2 ил,ет начальный уровень напряжения, который проходит через повторительнапряжения, первую линию 4 задержки и вторую линию 5 задержки и поступает с выходов этих устройств на все входы компараторов 2, 3, б и 7, Поскольку напряжения на неинвертирующих и инвертирующих входах компараторов 2, 3, 6 и 7 равны, то на выходах компараторов 2, 3, б и 7 устанавливаются уровни лог. п 0 . Так как с выходов компараторов 2, 3, 6, 7 на входы элементов 8, 9 совпадения приходят нулевые уровни напряжения, то на выходах элементов 8, 9 совпадения также устанавливаются уровни лог. "О,", которые поступают на входы цифровых измерителей 10, 11 длительности импульсов. Цифровые измерители 10, 11 длительности импульсов находятся в режиме ожидания,Цикл измерения начинается с приходом исследуемого сигнала на вход повторителя 1 напряжения. Импульс проходит через повторитель 1 напряжения и,поступает на неинвертирующий вход первого компаратора 2 и инвертирующий вход второго компаратора 3 (фиг, 2 а). Этот же сигнал, задержанный первой линией 4 задержки на время С , поступает на инвертирующий ЛЗ 1вход первого компаратора 2 и неинвер-. тирующий вход второго компаратора 3 (фиг, 2,б),.Так как в момент С, напряжение на неинвертирующем входе первого компаратора 2 становится большем, чем на инвертирующем входе, то на выходе первого компаратора 2 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное (фиг, 2,г). Импульс с выхода первой линии 4 задержки поступае. на вторую линию 5 задержки, где задерживается на время С. В момент времени С 1 = С, + + С, напряжение на неинвертирующем входе третьего компаратора б (фиг. 2,б) становится больше, чем на инвертирующем входе (фиг 2,в), поэтому на выходе третьего компаратора б происходит перепад п,чнряжения из= Сф Этот импульс поступает на вход первого цифрового измерителя 10 длительности импульсон,где производится измерение и запоминание длительности временного интервала. По переднему Фронту импульса первый цифровой измеритель 10 длительности импульсов переводится н режим измерения, а по заднему фронту - н режим ожидания. 35 40 В момент времени С напряжение на выходе повторителя 1 напряжения - (фиг. 2,а)становится меньше напря-, жения на выходе первой линии 4 задержки (фиг. 2,б). Таким образом, напряжение на неинвертирующем входе второго компаратора 3 становится больше, чем на иннертирующем входе, поэтому на выходе второго компаратора 3 происходит перепад нап;1 яжения из нулевого состояния в единичное (фиг. 2,д). В момент времени= С-, напряжение на первой линии 4 задержки (фиг2,б) становится меньше напряжения на выходе нулевого состояния в единичное (фиг. 2,е). В этот же момент происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное на выходе первого элемента 8 совпадения (Фиг. 2,з),5 так как на обоих входах этого устройства присутствует лог, "1", В момент времени С з = С + С фр (где- длительность переднего Фронта Феизмеряемого импульса) напряжение на выходе первой линии 4 задержки достигает уровня напряжения на выходе повторителя 1 напряжения, поэтому на выходе первого компаратора 2 происходит перепад напряжения из единичного состояния в нулевое (фиг. 2,г), который устанавливает на выходе первого элемента 8 совпадения уровень лог. "0" (Фиг. 2,з). В момент време ни С= С+ С- С р напряжение на выходе второй линии 5 задержки достигает уровня напряжения на выходе первой линии 4 задержки, поэтому на выходе третьего компаратора 6 происходит перепад напряжения из единичного состояния в нулевое (Фиг, 2,е). На выходе первой схемы 8 совпадения формируется импульс, длительность которого равна 30 3 6второй линии 5 .:., ержки (Фиг. 2 н,Напряжение на неиннертирующем входечетвертого компаратора 7 становитсябольше напряжения на иннертирующемвходе, поэтому на выходе четнерто. окомпаратора 7 происходит перепаднапряжения из нулевого состояния нединичное (Фиг. 2,ж),В этот же момент уровень лог. "1"появляется на выходе второго элемента 9 совпадения (Фиг, 2,и), так какна обоих входах присутствует уровеньлог 1В момент времени С=(где С- длительность заднего Фронта измеряемого импульса)напряжение на первой линии 4 задержки достигает уровня напряжения навыходе повторителя 1 напряжения, Приэтом напряжения на входах второгокомпаратора 3 сравниваются и происходит перепад напряжения из единичного состояния н нулевое на выходе второго компаратора 3 (Фиг. 2,д), Таккак на первом входе второго элемента9 сравнения появляется уровеньлог, 0, то на выходе второго элемента 9 сравнения происходит перепад из единичного состояния н нулевое (Фиг. 2,и). В момент времени- С - С+ С напряжение навыходе второй линии 5 задержки достигает уровня напряжения на выходепервой линии 4 задержки, Напряженияна входах четвертого компаратора 7сравниваются, и на выходе происходит перепад напряжечия из единичногосостояния в нулевое (Фиг, 2,ж). Навыходе второго элемента 9 совпаденияформируется импульс, длительность которого равна Этот импульс поступает на вход второго циФрового измерителя 11 длительности импульсов, где производится измерение и запоминание длительности временного интервала,Таким образом в цифровых измери телях 10, 11 длительности импульсов фиксируются длительности переднего и заднего фронтон измеряемого импульса.Выпускаемые промышленностью линки задержки имеют погрешность времени задержки + (10-20)7., кроме того, характеристики линий задержки изменяются со временем и при изменении тем 15111:1пературы, поэтому в прототипе перед измерением (или серией измерений) длительности фронтов импульсов необходимо проводить измерение времени задержки линии задержки, При этом возникает погрешность измерения Ю В прототипе предварительное занесение информации о времени задержки линии задержки в цифровые измерители с помощью источника начальной установки Производится с погрешностьюгВ предлагаемом измерителе длительНости Фронтов импульсов погрешности Д, и д отсутствуют, так как величиНы задержек линий 4, 5 задержки иСХлючаются из результатов измерения автоматически и необходимость предВарительного измерения времени за;, держки линии задержки и выставки не 20 обходимого сигнала на выходе источНика начальной установки отпадает. Кроме того, исключение из процесса Измерения предварительных операций Позволяет сократить время измерения. Погрешность К предлагаемого измерителя длительности фронтов импульсов, В основном, определяется чувствительностью компараторов. В настоящее время промышленностью выпускаются компараторы с чувствительностью Д 11 не хуже 0,1 мВ, таким образом, при Измерении длительности фронтов жпульсов с амплитудой 3 , например, 1 В и постоянной крутизной фронтов погрешность составитУ:1- 1007 =- -1007, = +О 01/. Ю 01 мВ О,- 1 ВТаким образом, предлагаемый измеритель длительности фронтов импульсов по сравнению с известным позволяет увеличить быстродействие устройства и повысить точность измерения. ,45Повторитель 1 напряжения выполней на базе интегральной микросхемы ИИС) К 284 УЕ 1 А, компараторы 2, 3, 6,/ - на базе ИИС К 521 Ю 5"; ии 4 задержки - на линиях задержки тыа ЛЗС, элементы 8 и 9 совпадения на базе ИМС К 155 ЛИ 1, цифровые измерители 10, 11 длительности импульсов на базе ИИС 155 серии.формула и э о б р е т е н и яИзмеритель длительности фронтовимпульсов, содержащий повторительнапряжения, выход которого соединенс неинвертирующим входом первогокомпаратора, с инвертирующим входомвторого компаратора и с входом первой линии задержки, выход которойподключен к инвертирующему входу,первого компаратора и неинвертирующемувходу второго компаратора, а такжепервый и второй цифровые измерителидлительности импульсов, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и увеличения быстродействия, в него введены два компаратора, два элемента совпаденияи вторая линия задержки, вход которой соединен с выходом первой линиизадержки, а вы%од - с инвертирующим входом третьего компаратора инеинвертирующим входом четвертогокомпаратопа, нзинвертирующий вХодтретьего компаратора и инвертирующийвход четвертого компаратора подключены к выходу первой линии задержки,выходы первого и второго компараторов соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов совпадения, а выходы третьегои четвертого компараторов - с вторыми входами соответственно первогои второго элементов совпадения, выход первого элемента совпадения подключен к входу первого цифрового измерителя длительности импульсов, авыход второго элемента совпадения -к входу второго цифрового измерителядлительности кчпульсов,151113 ктор А одписно ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго ул, Гагарина, 101 Составитель А. СтТекред М.Дидык Заказ 5900/50 Тираж 714ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раушская н ваорректор Т. Па и открытиямб., д. 4/5