Способ цифрового измерения временных интервалов и устройство для его реализации

Соеэ СоветсинкСоциапнстичесинкРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 964569,СИР аю делам нафбретеей я открытийДата опубликования описания 09 .10.82(72) Авторы изобретения В.Я. Загурский и Г,И. Готлиб Институт электроники и вычислительной те АН Латвийской ССР. (54) СПОСОБ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ1Изобретение относится к измерительной технике, в цастности к измерению временных интервалов.Известны способы цифрового измерения временных интервалов 1,Наиболее близким техническим решением является способ измерения временных интервалов и устройство дляего реализации, включающий формирование двух сдвинутых по времени импульсных последовательностей,определения опережающей и отстающей по отношению к нацалу измеряемого интервала импульсных последовательностей,заполнение импульсами опережающей последовательности измеряемого интервала и просчет этих импульсов,Устройство,-реализующее этот способ, содержит формирователь сдвинутыхимпульсных последовательностей, блокпамяти, блок сравнения и счетчик 2.Однако известный, способ обладаетневысокой точностью измерения из-за.2невозможности определить конечный участок измеряемого интервала с точ- ностью большей, чем разрешающая спо" собность импульсной последовательности.5 Целью изобретения является точность измерения. Указанная цель достигается тем, о что согласно способу, включающемуформирование импульсной последовательности, заполнение импульсами этойпоследовательности измеряемого интервала и просчет этих импульсов, вводят"ся операции фиксации состояния импульсной последовательности в момент неча"ла измеряемого интервала, сравнения зафиксированного состояния с каждым, из 20двух состояний этой последовательности в течение измеряемого интервала,подсчета числа этих совпадений, фиксации его как целой части длительнос;ти измеряемой величины, фиксации ре3 9645 зультата сравнения в момент окончания измеряемого интервала как результата измерения дробной части измеря" емой величины.В устройство, реализующее способ, содержащее формирователь импульсной последовательности, сборку схем ИЛИ, блок памяти, блок сравнения и счет" чик, введены дешифратор и двухфазный счетчик, при этом Формирователь им- в пульсной последовательности соединен с входами блока памяти и блока сравнения, выход блока памяти соединен с вторым входом блека сравнения, выходы которого соединены с входами сборки схем ИЛИ, входы двухфазного счетчика соединены с выходами сборки схем ИЛИ, а эыходы .соединены с входами дешифратора, вход счетчика соединен с одним выходом двухФазного 20 счетчика, а второй вход блока памяти и третий вход сборки схем ИЛИ являются входом устройства для измеряемого интервала.На фиг.представлена Функциональ- ная схема измерителя временных интервалов в код; на Фиг, 2 - принципиальная схема измерителя временных интервалов; на Фиг, 3 - диаграммы, поясняющие работу устройства.30устройство содержит ФормирЬватель импульсной последовательности, источник 2 временного интервала, блок 3 памяти, блок 4 сравнения, сборку схем ИЛИ 5, двухФазный счетчик 6, счетчик 7, дешифратор 8.На схеме (фиг, 2) представлены О-триггер, выполняющий Функции блока 3 памяти, схема равнозначности, выполняющая функции блока 4 сравнения,пер-. вая 9 и вторая 10 схемы ИЛИ, составляющие сборку схем ИЛИ 5, первый 11 и второй 12 О-триггеры, образующие двухфазный счетчик 6, кодовые выходы сцетчика 13, выход 14 триггера 12, являющийся выходом второго разряда измерителя, вторая схема равнозначности, выполняющая функции дешифратора 8.Измеритель временных интервалов работает следующим образом.50В исходном состоянии на выходе триггера, 3 повторяются сигналы Формирователя 1, присутствующие на О-входе этого триггера. Поскольку сигналы на входах блока сравнения 4 равно- И значны (си.нфаэны), то на прямом выходе этой схемы имеется логическая ", а на инверсном - логический "0". Триггеры 11 и 12, а также счетчик 7 пред" варительно установлены в состояние логического "О" соответствующим сиг" налом ( цепи установки "нуля" не изоб" ражены 7.Рассмотрим рабсгу измерителя в том случае, когда временной интервал на" чинается при логическом "О" на выходе формирователя 1 (момент 15, группа диаграмм А).После прихода логического "О" на О-вход триггера 3 на его выходе оста" ется логический "О" в течение временного интервала. Следовательно, сигналы на выходе Формирователя 1 и выходе блока сравнения 4 взаимно инверсны, а на выходе Формирователя 1 и инверсном выходе блока сравнения 4 " синфазны. В момент 1 б на выходе схе" мы 10 появляется положительный Фронт, однако изменения состояния триггеров 11 и 12 не происходит, поскольку на О-входе. и выходе 14 триггера 12 сигналы синфазны. В момент 17 на выходе схемы ИЛИ 9 появляется положитель 1 ный Фронт, что приводит к появлению логической "1" на выходе триггера 11. В момент 8 появляется положительный фронт на выходе схемы ИЛИ 1 О, что приводит к появлению логической "1" на прямом, и логического "0" на инверсном выходе триггера 12. В момент 19 изменяется состояние на пря". мом выходе триггера 11 и т.д, Описанные для моментов 17-19 процессы повторяются до окончания временного интервала в момент 20. Поскольку в этот момент на О-входе триггеров 11 и 12 появляется положительный Фронт, на О-входе триггера 12 - логический "0", а на выходе 4 - логическая "1", то на выходе 14 состояние меняетсяа логический "0". В момент времени 21 на выходе триггера 3 появляется сигнал, синфазный сигналу Формирователя 1, на прямом выходе блока сравнения 4 остается логическая ."1", а на инверсном - логический "О", поскольку сигналы на ее входах теперь синфаэны. Счет окончен. Для случая А длительность временного интервала превышает 7, но меньше 9-ти целых полупериодов частоты формирователя Код преобразованного временного интервала составляет: на выходе дешифратора 8 являющимся выходом младшего разряда (2 о) - логический "О" (сигналы на входах противофазны), на выходе 14 (,второй разряд, 2")5 б 9, 9 б 4логический "0". В счетчик 7 поступаетдва сигнала переноса (сигналом переноса считается отрицательный Фронтна выходе 14), так что в третьем ичетвертом разрядах (на выходах 13) 5преобразователя код соответственно01, Код временного интервала составляет 1000 (от старшего разряда кмладшему), т.е. 8 полупериодов. Ошибка преобразования не превышает + Т/2, ВГруппа временных диаграмм Б иллюстрирует работу измерителя в случае начала временного интервала при логической "1" на выходе формирователя 1.В этом случае в течение временного финтервала на выходе триггера 3 - логическая "1". Работа младших разря"дов счетчика происходит аналогичноописанной для случая А. Код преобразованного временного интервала прежчнии - 8 полупериодов, ошибка не превышает + Т/2.Группы временных диаграмм В-Д иллюстрируют поведение измерителя вслучае окончания временного интервала фпри других кодах на прямых выходахтриггеров 11. и 12. В случае В передокончанием временного интервала напрямом выходе триггера 11 и на 14логические "0". После окончания, на ЗвЫыхоре триггера 11 появляется логическая 1", поскольку перед положительным Фронтом на Р-входе этого триггера 11 был логический "0". Длительность временного интервала превыша 35ет 8, но меньше 10-ти целых полупериодов частоты Формирователя 1, Код навыходе измерителя составляет 1001,т.е. 9 полупериодов. Ошйбка не превышает +Т/2,оВ случае Г перед окончанием временного интервала на прямом выходетриггера 11 - логическая "1", на14 - логический "0". После окончания напрямом выходе триггера 11 оста.ется логическая "1", а на 14 появляется логическая1. Длительностьвременного интервала превышает 9, номеньше 11-ти целых полупериодов. Кодна выходе преобразователя 1010 (отстаршего к младшему), т,е. 10 полуЮпериодов. Ошибка не превышает фТ/2.В случае Д перед окончанием временного интервала на прямом выходетриггера 11 и на выходе 14 " логическая н 11, После окончания на выходе 14остается логическая "1", а на прямомвыходе триггера 11 появляется логический "0". Длительность временного ин 1 тервала превышает 10, но меньше 12"ти целых полупериодов. Код на выходе измерителя 1011, т.е. 11 полупериодов. Ошибка не превышает 1 Т/2.Группы диаграмм В-Д иллюстрируют четыре возможные ситуации на прямых выходах триггеров 11 и 12 перед окончанием временного интервала. Эти и только эти ситуации при окончании временного интервала возможны и в случае начала временного интервала при логическом "0" на выходе формирователя 1, чю для одной ситуации проиллюстрировано группой диаграмм А,Следовательно, измеритель времен" ных интервалов (Фиг. 2) реализуащий данный способ цифрового измерения вре- менных интервалов, обеспечивает циф-. ровое измерение интервалов е дискретностью, равной половине периода частоты формирователя импульсной после" довательности. Формула изобретения 1. Способ цифрового измерения временных интервалов, включающий формирование импульсной последовательности, заполнение импульсами этой последовательности измеряемого интервала и просчет этих импульсов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с цепью повышения точности .измерения, фиксируют соЧтояние импульсной последовательнос-. ти в момент начала измеряемого интервала, сравнивают зафиксированное состояние с каждым иэ двух состояний этой последовательности в течение измеряемого интервала, подсчитывают число этих совпадений и принимают его за целую часть длительности измеряемой величины, а результат сравнения в момент окончания измеряемого интервала фиксируют как результат из" мерения дробной части длительности временного интервала.2, Устройство для реализации способа по и. 1; содержащее Формирователь импульсной последовательности, сборку схем ИЛИ, блок памяти, блок сравнения и счетчик, о т л и ч а ю" щ е е с. я . тем, что в него введены дешифратор и двухфазний счетчик, при этом формирователь импульсной последовательности соединен с входами блока памяти и блока сравнения, выход блока памяти соединен с вторым входом блока сравнения, выходы которо964569 7го соединены с входами сборки схем ,ИЛИ, входы двухфазного счетчика соединены с выходами сборки схем ИЛИ, а выходы соединены.с входами дешифрато" ра, вход счетчика соединен с однимвыходом двухфазного счетчика, а второй вход блока памяти и третий вход сборки схем ИЛИ являются входом стройства для измеряемого интервала. МИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ю ЙЗЗ 4 М, кл. С О 4 Г 1 О(ОЙ, 1872.2. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вы" числительных устройств. М., "Энер" гия", 1975, с. 92.НИИП Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ф М 964569 аказ 7626/26 Тираж 427 Подписноею е