Цифровой измеритель длительности одиночных электрических импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 781639 А 1 191 .Я 3. 51)5 6 01 В 29/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ МЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛ ЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Московский инданской авиации%46ститут инженеров гражкий, Н,С, Вдовиченко, Ю. Христенкоетельство СССРВ 29/02 1989. Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых измерителях длительности импульсных сигналов.Известно устройство, содержащее формирователи сгарт-импульса и стоп-импульса, два генератора пилообразного напряжения, два формирователя импульсов, элемент И, формирователь импульса стандартной длительности, три элемента ИЛИ, два нуль-органа, третий формирователь импульсоз и компаратоо,Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения; максимальная погрешность измерения достигает четверти периода следования измерительных треугольных импульсов с генераторов пилообразного напряжения.Целью изо 5 ретения является повышение точности измерения при гом же быстродействии,Поставленная цель достлгается тем, что в цифровой измеритель длительности одиночных электрических импульсов введены блок анализа и четвертый элемент ИЛИ,(57) Применение: устройство относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в цифровых измерителях длительности импульсных сигналов, Сущность изобретения; измеритель содержит формирователь старт-импульса, формирователь стоп-импульса. формирователь импульса стандартной длительности, четыре элемента ИЛИ, два генератора пилообразного напряжения, два нуль-органа, компаратор, три формирователя импульсов, элемент И, счетчик импульсов и блок анализа с соответствующими связями, 1 з,п.ф-лы, 3 ил, 1 табл. причем выходы формирователей стоп-импульса и импульса стандартной длительности, первого и второго генераторов пилообразного напряжения, первого, второй и третьего формирователей импульсов соединень 1 с соответствующими входами блока анализа, первый и второй входы чет вертого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходом элемента И и выходом блока анализа, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к счетному входу счетчика ,импульсов.Кроме того, блок анализа содержит три элемента ИЛИ, три элемента И, триггер, последовательно соединенные устройство выборки и хранения и аттенюатор, последовательно соединенные усилитель и формирователь модуля напряжения, устройство сравнения, инвертор и формирователь импульсов, причем первый и второй входы первого элемента ИЛИ являются соответственно седьмцм и пятым входами блока анализа, первый и второй входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с шестым входом блока анализа ивыходом формирователя импульсов, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с установочным входом и входом сброса триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с выходами устройства сравнения и инвертора, а выходы - с первым й вторым, входами третьего элемента ИЛИ,первый вход блока анализа соединен с управляющим входом устройства выборки и храйенйя, информационный вход которого подключен к первому входу вычитающего усилителя и является третьим входом блока анализа, второй вход блока анализа соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а выход является выходом блока анализа, четвертый вход блока анализа соединен с вторым входом вычитающего усилителя, выходы аттенюатора и формирователя модуля напряжения гоединены соответственно с входом опорного напряжения и информационным входом устройства сравнения, выход которого соединен с входом инвертора.На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового измерителя; на фиг. 2 - структурная схема блока анализа, на фиг, 3 - принцип разделения периода следования импульсов с гечераторов пилообразного напряжения на зоны.Цифровог измеритель длительности содержит формирователь старт-импульса 1, формировател 2 стоп-импульсаформирователь 3 импульса стандартной длительности, элементы 4 - 6 ИЛИ соответственно с первого по третий, первый и второй генераторы 7 и 8 пилообразного напряжения, первый и второй нуль органы 9 и 10, компаратор 11, формирователи 12 - 14 импульсов соответственно с первого по третий, элемент 15 И, счетчик 16 импульсов, блок 17 анализа и четвертый элемент 18 . ИЛИ. Выход 19 блока 2, выход 20 блока 3, выход 21 блока 7, выход 22 блока 8, выход 23 блока 13, выход 24 блока 14, выход 25 блока 12 соединены соответственно с входами блока анализа с первого по седьмой,Блок 17 анализа (фиг, 2) содержит элементы 26 - 28 ИЛИ с первого по третий соответственно, триггер 29, устройство выборки и хранения 30, аттенюатор 31, вычитающий усилитель 32, формирователь 33 модуля напряжения, устройство 34 сравнения, инвертор 35, формирователь 36 импульсов, элементы 37 - 39 И с первого по третий соответственно.Измеритель работает следующим образом,Формирователи 1 и 2 старт- и стоп-импульсов вырабатывают короткие импульсы, соответствующие началу и концу измеряемого импульса на заданном уровне напряжения. Старт-импульс через элемент ИЛИ 4 10 поступает на первый вход генератора пилообразного напряжения (ГПН) 7, который запускается и вырабатывает линейно нарастающее напряжение, После поступления стоп-импульса через элемент ИЛИ 6 на 15 второй вход генератора 7, он переключается на формирование линейно падающее напряжение. При достижении им нулевого значения, срабатывает нуль-орган 9 и импульс с формирователя 12 через элемент 4 вновь запускает ГПН 7 на формирование 20 линейно нарастающего напряжения, Для ГПН 8 роль старт-импульса играет стоп-импульс. а роль стоп-импульса - импульс с выхода формирователя 12, Крутизна линей но нарастающих и линейно падающих напряжений у генераторов 7 и 8 одинаковд,следовательно на их выходах образуютсяпоследовательности треугольных импульсов, сдвинутые друг относительно друга на30 половину периода следования, который всвою очередь равен удвоенной длительности измеряемого импульса. Эти последовательности поступают на входы компаратора11, который срабатывает в моменты равен 35 ства этих значений. Таким образом, на выходах формирователей 12, 13 и 14образуются последовательности импул ьсое, которые на выходе элемента ИЛИ 5формируют последовательность импульсов40 с периодом следования, равным половинедлительности измеряемого импульса.Эта последовательность и импульсстандартной длительности с выхода формирователя 3, запускаемого в момент прихода45 измеряемого импульса. поступают на входыэлемента И 15. В течение импульса стандартной длительности импульсы с элемента 5проходят через элемент И 15 и подсчитываются счетчиком 16 импульсов. Измеряемая50 длительность определяется из выражения:Т = Оlй, где Т - длительность измеряемогоимпульса, й - число импульсов, зафиксированных счетчиком 16, О - длительностьстандартного импульса,55 Период следования треугольных импульсов с генераторов 7 и 8 разбивается(фиг. 3) на 8 зон равной длительности, причем зоны с нечетными номерами начинаются от момента формирования одного изимпульсов на выходе элемента ИЛИ 5 азоны с четными номерами заканчиваются с приходом следующего импульса этой последовательности. Особенность работы измерителя заключается в добавлении к общему числу импульсов счетчика 16 добавочного 5 импульса в том случае, когда момент окончания импульса стандартной длительности попадает в одну из четных зон. Для нечетных зон добавочный импульс не формируется, 10Для достоверного определения номера зоны (четного или нечетного) в которой находится фаза сигналов с ГПН блоком 17 анализа (фиг. 2) анализируются следующие факторы; какой из блоков сработал послед ним - 7, 8 или 11; соотношение разности между мгновенными значениями напряжений с генераторов 7 и 8 и максимального напряжения (по фиг. 2 - с генератора 7). Зонам с первой по восьмую соответствуют 20следующие значения указанных параметров:При этомЛО = Огчн 1 - Огпнг 1, Отах/2 - половина максимального значения напряжение генератора 7. 25Блок 17 определяет зону, в которой находится напряжение ГПН 7 в момент окончания импульса стандартной длительности и в зависимости от ее номера (четного и нечетного) определяет необходимость до бавления импульса в счетчик 16, Блок анализа работает следующим образом:На информационный вход устройства 30 выборки и хранения поступает напряжение с выхода 21 ГПН 7, В момент прихода 35 стоп-импульса с выхода 19 блока 2 мгновенное (максимальное) значение нап ряжения с генератора 7 запоминается в устройстве 30, Напряжение Овэх с выхода устройства 30 делится аттенюатором 31 в два раза, На 40 входы вычитающего усилителя 32 поступают сигналы с генераторов 7 и 8. На выходе блока 32 формируется напряжение, равное мгновенной разности входных напряжений, и поступает на вход формирователя модуля 45 33 напряжения, на выходе которого формируется сигнал 1 Ь О, Сигналы с выходов блоков 31 и 33 подаются соответственно на вход опорного напряжения и информационный вход устройства сравнения 34, на выхо де которого формируется единичный сигнал при 1 ЛООпза 2 и нулевой при Л ООпх/2, инвертирующийся на блоке 35. При срабатывании формирователя 12 55 или 13 триггер 29 через элементы И 25 или 23 и элемент ИЛИ 26 устанавливается в единичное сосгояние, а сигналом с форми-. рователя 14 через элемент ИЛИ 27 - в нулевое, определяя последний сработавшийблок - 9, 10 или 11.Сигналы с выходов блоков 29, 34 и 35подаются на элементы И 37 и 38, На выходеэлемента И 37 формируется единичный сигнал при нахождении сигнала с ГПН 7 вовторой или шестой зонах, а с выхода элемента 38 формируется единичный сигналпри сигнале с ГПН 7, находящемся в четвертой или восьмой зонах (фиг. 3), На выходеэлемента ИЛИ 28, таким образом, формируется единичный сигнал, при нахождениисигнала с ГПН 7 в четных зонах,При окончании импульса стандартнойдлительности по его заднему фронту срабатывает формирователь 36 и формирует импульс опроса на элемент И 39, с выходакоторого формируется сигнал при нахождении в этот момент сигнала с генератора 7 вчетной зоне. Этот сигнал через элементИЛИ 18 добавляется в счетчик 16, а такжеустанавливает триггер 29 в исходное состояние, после чего устройство готово к обработке следующего измеряемого импульса.Исходное состояние узлов измерителя:блоки 16, 29 - в нулевом состоянии, уровеньсигналов с генераторов 7 и 8 - также нулевой,Так как в течение первого треугольногоимпульса с генератора 7 сигнала с генератора 8 нет, во время первого треугольногоимпульса на срабатывает компаратор 11,что требует для обеспечения постояннойточности измерителя во всем диапазоне измерений установки счетчика 16 перед началом измерения в состояние с содержимым,равным "единице",Таким образом, погрешность заявляемого устройства максимально равна однойвосьмой периода треугольного импульса сгенератора 7, что в двэ раза ниже, чем абсолютная погрешность основного изобретения; точность данного изобретения в двараза выше, при том же быстродействии устройства,Формула изобретения1, Цифровой измеритель длительностиодиночных электрических импульсов, содержащий формирователь старт-импульса,формирователь стоп-импульса, формирователь импульса стандартной длительности,три элемента ИЛИ, два генератора пилообразного напряжения, элемент И, счетчик,последовательно соединенные первый .нуль-орган и первый формирователь импульсов, последовательно соединенныекомпаратор и третий формирователь импульсов, последовательно соединенныевторой нуль-орган и второй формировательимпульсов, причем входы формирователейстарт-импульса, стоп-импульса и импульса стандартной длительности подключены к входу измерителя, а выходы соединены соответственно с первыми входами первого и третьего элементов ИЛИ и с первым входом элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к первым входам генераторов пилообразного напряжения и второго элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ - к вторым входам генераторов пилообразного напряжения и второго элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход - с вторым входом элемента И, выход первого генератора пилообразного напряжения подключен к входу первого нуль-органа и первому входу компаратора, выход второго генератора пилообразного напряжения - к входу второго нуль-органа и второму входу компаратора, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены соответственно с вторыми входами первого и третьего элементов ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений при том же быстродействии, в него введены блок анализа и четвертый элемент ИЛИ, причем выходы формирователей стоп- импульса и импульса стандартной длительности, генераторов пилообразного напряжения, формирователей импульсов соединены с соответствующими входами блока анализа, первый и второй входы четвертого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами элемента И и блока анализа, выход четвертого элемента ИЛИ подключен к счетному входу счетчика импульсов.2, Измеритель поп.1,отл ича ю щийс я тем, что блок анализа содержит три элемента ИЛИ, три элемента И, триггер, последовательно соединенные устройство выборки и хранения и аттенюатор, последовательно соединенные вычитающий усилитель иформ иро вател ь модуля нап ряжения, уст 5 ройство сравнения, инвертор и формирователь импульсов, причем первый и второйвходы первого элемента ИЛИ являются соответственно седьмым и пятым входамиблока анализа, первый и второй входы вто 10 рого элемента ИЛИ соединены соответственно с шестым входом блока анализа ивыходом формирователя импульсов, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с установочным15 входом и входом сброса триггера, прямой иинверсный выходы которого подключенысоответственно к первым входам первого ивторого элемента И, вторые входы которыхсоединены соответственно с выходами уст 20 ройства сравнения и инвертора, а выходы -с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, первый вход блока анализа соединен с управляющим входом устройствавыборки и хранения, информационный вход.25 которого подключен к первому входу вычитающего усилителя и является третьим входом блока анализа, второй вход блокаанализа соединен с входом формирователяимпульсов, выход которого соединен с пер 30 вым входом третьего элемента И, второйвход которого соединен с выходом третьегоэлемента ИЛИ, а выход является выходом,блока анализа, четвертый вход блока анализа соединен с вторым входом вычитающего35 усилителя, выходы аттенюатора и формирователя модуля напряжения соединены соответственно с входом опорного напряженияи информационным входом устройствасравнения, выход которого соединен с вхо 40 дом инвертора,1781639Составитель С.Кишенский Редактор А,Бер Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц Заказ 4273 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101