Устройство для измерения серии временных интервалов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических Республик(23) Приоритет(51)М, Кл,2 0 04 Р 10/04 Госуаарствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54) УСТРОАСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СЕРИИ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ Изобретение относится к измеритель- ной технике и может быть нспользоваыо, в частности, в устройствах обработки инФормации.5Известны устройства для измерения серии временных интервалов) работающие по методу счета эталонных импульсов, проходящих в заданный интервалвремени (11.т 9Недостатком устройств такого рода лвляется сравнительно низкая точность измерения, обусловленная дискретностью счета.Известно устройство дляизмерения серии временных интервалов, содержа- . 5 щее генератор импульсов эталонной частоты, ключ вход которого являет.ся входом устФойотва, а выход соединен с входом триггера управления, два элемента И, связанные с двумя 20 счетчиками и выходами триггера управления, блок запомынания, связанный с запрещающим входом ключа и через группы элементов И н ИЛИ - . с выходами трех счетчиков, выходы двух из ко- .25 торых через элемент ИЛИ соединены с входом третьего, цепи формирова,ния импульсов считывания н установки в нуль .счетчиков, каждая нз которых содержит формирователь импульсов н З 0 элемент задержки, включенные между выходами триггера. управления и установочыввщ входамн счетчиков, устройство управления, связанное с выходом ключа блоком запоминания и другимн установочнюаа входами счетчиков 123.Это устройствопозволяет записывать в запомиыакщее устройство для последукщего считывания коды всех нэмереыных счетно-импульсньа методом временных ынтервалоз, следующих непосредственно один за другим.Однако точность измерения каждого временного интервала ограничивается точностьюсчетно-ювульсного метода измерения времени и определяется погреюностьв дискретности счета.Целью изобретения является повыаение точности измерения.Для этого в устройство дополнительно введены второй генератор импульсов эталонной частоты, четщзе триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, третий формирователь импульсов, третий элемент задержки, генератор пилообразного напряжения, дифференциальный усилитель, источник эталонного напряжения, преобразователь напряжение-код, регистр, прн этом выходы первого и второго генераторов нмпуль 690434сов эталонной частоты подключены к входам двух элементов И, а запускающие входы - к выходам первого и вто- рого триггеров, одни входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго Формирователей им" пульсов к к первым входам третьего и четвертого триггеров, а другие входы - к вторым входам четвертого и третьего триггеров и к выходам рерного и второго дополнительных 10 элементов И, первые входы которых связаны соответственно с выходами первого и второго генераторов импульсов эталонной частоты, а вторые вхо,ды - с входами первого и второго Фор ,мирователей, выходы третьего и четвертого триггеров подключены через элемент ИЛИ к входу генератора пилообразного напряжения и входу третьего формирователя, выход которого свя:зан с входом преобразователя напряжение-код и через третий элемент :задержки - со вторым входом генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу дифФеренциального усилителя, связанного 25 йторым входом с источником эталонного напряжения, а выходом - со вторымвходом преобразователя напряжениекод, выходы которого подключены и . блоку запоминания, причем входы ре- ЗО гистра связаны с блоком управления,На фиг. 1 приведена структурная схема устройства на Фиг, 2 - временные диаграф, поясняющие его работу.Устройство содержит ключ 1, триг" 35 гер 2 управления, Формирователи 3-5 импульсов, триггеры 6-9, генераторы 10,11 эталонной частоты, элементы И 12-18, элементы ИЛИ 19-24, элементы 25-27 задержки, счетчики 28-30, блок 4 О 31 запоминания, устройство 32 управ" ления, генератор 33 пилообразного напряжения, дифференциальный усилитель 34, источник 35 эталонного напряжения, преобразователь 36 напряжениекод, регистр 37 кода дробной части.Входом предлагаемого устройстваявляется вход ключа 1, выход которогосоединен с триггером 2 управления и входом устройства 32 управления.Первый,ньпсод триггера 2 управления 5 О соединен с входом формирователя 3 импульсов и первыми входами элементов И 12, 14,второй выход триггера 2управления соединен с входом Формирователя 4 и первыми нходами элементов,ЯИ 13,15.Вторые входы элементов И 14, 15 подключены соответственно к выходамгенераторов 11, 10 и к вторым входамэлементов И 13, 12, выходы которых щ связаны со счетными входами счетчиков29, 28.Входц запуска генераторов 10, 11 подключены соответственно к ныходам триггеров 8,9. Первый вход триггера 8 связан с выходом элемента И 15 ивходом (первым) триггера 7,Второй аход триггера 8 подключенк выходу Формирователя 4, второмувходу триггера 7, входу элемента 26задержки, входу элемента ИЛИ 20 и кпервым входам группы. элементов И 16,вторые входы которых связаны с выходами счетчика 29, а выходы - с пер-выми входами группы элементов ИЛИ 19.Второй вход триггера 9 подключенк выходу Формирователя 3, второмувходу триггера 6, входу элемента 25задержки, нторому входу элементаИЛИ 20 и к первым входам группы элементов И 18, вторые входы которыхсвязаны с выходами счетчика 28, а выходы - с нторыми нходами группы элементов ИЛИ 19, выходы которых подключены к входам блока 31 запоминанияВыход элемента 25 задержки соединен с входом элемента ИЛИ 23, выходкоторого связан с входом сброса счетчика 28 и первым входом элементаИЛИ 21, второй вход которого подключен к выходу элемента 26 задержкии входу сброса счетчика 29, а выходк входу сброса счетчика 30, счетныйвход Которого подключен к выходуэлемента ИЛИ 22, первый и второй вхо-.ды которого соединены с выходамисоответственно счетчикЪв 28,29.Выход элемента ИЛИ 20 подключенк первым входам группы элементовИ 17, вторые входы которых соединеныс выходами счетчика 30, а выходы сдругими входами блока 31 запоминания.установочные входы счетчиков 28,30 и регистра 37 кода дробной частисвязаны с выходом устройства 32 управления, второй выход которого под"ключен к второму входу элементаИЛИ 23, а третий выход - к входу блока 31 запоминания, выход которогосвязан с вторым входом ключа 1, адругие выходы - с устройством 32управления,Группа входов блока 31 запоминаниясвязана с выходами преобразователя 36 напряжение-код, первый вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя 34, а второй - к нцходу Формирователя 5 импульсон, связанному с входом элемента 27 задержки, выход которого подключен ;к входу генератора 33 пилообразного напряжения, соединенному своим выходом с первым входом дифференциального усилителя 34, второй вход которого подключен к вьюсоду источника 35 эталонногонапряжения, Второй вход генератора 33 пилообразного напряжения соединен с входом Формирователя 5 и с выходом элемента ИЛИ 24, дна входа которого подключены к выходам триггеров 6,7.Устройство работает следующимобразом,Первый входной импульс через открытый ключ 1 поступает на вход триггера 2 управления, устанавливая егов одно из состояний, в результатечего открывается одна из пар элементов И 12, 14 или 13, 15, например,12, 14 (фиг. 2,б).При этом из перепада напряженияна выходе триггера 2 (фиг.2,в) Формируется импульс на выходе Формирователя 4 импульсов (Фиг.2,г), которыйпереключает триггер 8 так, что потенциал на его выходе вызовет запускгенератора 10, причем начало генерации первого импульса происходит одновременно с переключением триггера8 (фиг 2, д и е).По такому принципу, в частности,работают генераторы ударного возбуждения. 20С этого момента времени начйнается счет импульсов генератора 10счетчиком 28, прк этом отсутствуетошибка дискретности начала отсчета,При переполнении счетчика 28его импульсы переноса поступают черезэлемент ИЛИ 22 на счетчик 30. Второйимпульс измеряемой серик, подаваемыйна вход- ключа 1, соответствующий концу первого и началу второго временного интервала, переключает триггер2 управления так, что открываютсяэлементы И 13, 1 к закрываются элементы И 12, 14, а выходной импульсформирователя 3 (фиг. 2,б) переключает триггер 9, в результате чегозапускается генератор 11 (Фиг,2,ли м)кроме того,пеоеключается триггер б (Фиг. 2,ж).Очередной импульс генератора 10 проходит через открытый элемент И 15 навход триггера 8 и переключает его так,что генерация импульсов генератором 10 прекращается (фкг. 2, е и д).Крове того. кмульс с выходаэлемента И 15 поступает на второйвход триггера б, возвращая последнийв исходное состояние (фиг.2,ж). Та"ким образом, на выходе триггера бсФормировался аапульс, длительностькоторого равна интервалу времени между импульсом на входе устройстваиначалом следующего эа ним импульсагенератора 10.Импульс формирователя 3 поступаетна входы группы элементов И 18 и через элемент ИЛИ 20 - на входы группы элементов И 17, обеспечивая считывание кода счетчика 28 через эле"менты И 18 и элементы ИЛИ 19 к счетчика 30 через элементы И 17 в блок 6031 запоминания.Импульс формирователя 3 поступаеттакже через элемент 25 задержки и.элементы ИЛИ 23 и 21 на входы сбросасчетчиков 28, 30, устанавливая под.ледние в исходное состояние. Импульсс выхода триггера б через элементИЛИ 24 поступает на вход генератора33 пилообразного напряжения, которыйФормирует напряжение, пиковое значение которого, пропорционально длительности импульса триггера б (фиг.2,н).Разрядная цепь генератора 33 имеетбольшую постоянную времени, и его выходное напряжение, достигнув пика,.остается практически постоянным. Этонапряжение сравнивается на дифференциальном усилителе 34 с эталоннымНапряжением источника 35, котороесоответствует длительности периодагенераторов 10, 11 в результате чегона выходе дифференциального усилителя 34 формируется напряжение, про"порциональное разности его входныхнапряжений или разности периода импульсов генераторов 10 (11) и частиэтого периода, не вошедшей в измерен"ный интервал (длительнсхвгь импульсасм. Фиг,2, ж и н), т.е. дробной части измеренного интервала. бто напряженке преобразуетсяпреобразователем Зб в цифровой код,который считывается в соответствующую ячейку блока 31 запоминания посигналу с выхода формирователя 5 им,пульсов, Фрмирующего свой выходнойимпульс (фйг.2,к) по заднему фронтуимпульса с выхода элемента ИЛИ 24,импульс Формирователя 5 задерживается элементом 27 задержки на время,необходимое для считывания,и,поступаяна второй вход генератора З,переключает его разрядную цепь, так чтогенератор 33 пилообразного напряжения возвращается в исходное состоя-.ние (Фкг.2,и). Во время прохожденияэтих процессов происходит счет импульсов генератора 11 счетчиком 29Очередной импульс на входе ключа 1вызовет прекращение счета счетчиками 29,30, запуск генератора .10(фиг.2,е) и счетчика 28, прекращениегенерации импульса генератором 11 (фкг.2,м), Формирование импульса триггером "7 (фиг.2,н), и считывания кода счетчиков 28,30 и преобразователя Зб и т.д.При переполнении блока 31 запоминания сигнал с его выхода поступает на вход ключа 1 и запирает его, врезультате чего поступление входныхимпульсов прекращается. В режиме считывания устройство 32 управления подает через элементы ИЛИ 23, 21 сигнал сброса на счетчики 28,30. Далее устройство 32 управления форми" рует команды, по которым коды младших разрядов записываются через установочные входы в счетчик 28, коды старших разрядов аналогично в счетчик 30, коды дробной части - в регистр 37 кода дробной части.После регистрации кода очередного интервала счетчики 28-30 обнуляются, и в них записываются коды следующего интервала. Формула изобретения5Устройство для измерения сериивременных интервалов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты,ключ, вход которого является входомустройства, а выход соединен с вхо Одом триггера управления, два элемента И, связанные с двумя счетчикамии Выходами триггера управления, блокзапоминания, связанный с запрещающимвхсдом ключа и через группы элементов И и ИЛИ - с выходами трех счетчиков, выходы двух из которых черезэлемент ИЛИ соединены с входом третьего, цепи формирования импульсовсчитывания и установки в нуль счет Очиков, каждая иэ которых содержитФормирователь импульсов и элементзадержки, включенные между выходамитриггера управления и установочными входами счетчиков, блок управления, связанный с выходом ключа, блоком запоминания и другими установочрыМи входами счетчиков, о т л и ч аю. щ е е с я тем, что, с целью повы.шейия точности измерения, дополнитель"но введены второй генератор импульсов эталонной частоты, четыре триггера, два элемента И, элемент ИЛИ,третий формирователь импульсов,третий элемент задержки, генераторпилообразного напряжения, дифференциальный усилитель, источник эталонного напряжения, преобразовательнапряжение-код, регистру при этомвыходы первого и второго генераторов импульсов эталонной частоты подключены к входам двух элементов И, а запускающие входы к выходам первого и второго триггеров, одни входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго Формирователей импульсов и к первым входам третьего и четвертого триггеров, а другие входы - к вторым входам четвертого и третьего триггеров и к выходам первого н второго дополнительных элементов И, первые входы которых связаны соответственно с выходами первого и второго генераторов импульсов эталонной частоты, а вторые входы - с входами первого и второго Формирователей, выходы третьего и четвертого триггеров подключены через элемент ИЛИ к входу генератора йилообразного напряжения и входу третьего Формирователя, выход которого связан с входом преобразователя напряжение-код и через третий элемент задержки - со вторым входом генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к входу дифференциального усилителя, связанного вторым входом а источником эталонного напряжения, а выходом - со вторым входом преобразователя напряжение-код, выходы которого подключены к блоку запоминания, причем входы регистра связаны с блоком управления.Источники информации, принятые во ,внимание при экспертизе1. Шляндин В.И. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М., ффВысшая школафф, 1973, с, 170.2, Авторское свидетельство СССР У 479077, кл. С 04 Р 11/08,1975 (прототип),и ИИПИ Заказ 5963/4 иал ППП Патент 690434 иг,2 Тнраж жгород, у одпионо ектная, 4