Измеритель временных интервалов

О П И С А Н И Е (и)966661ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Фвв делаи изобретений и открытий.3 (088.8) Дата опубликования описания 15.10.82 Н, А. П) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛ ющую способностьдующие недостатизмерения малых структуре высокие раэрей и стабильность 2.Однако ему присуши с ки: ограничение в област Изобрете ие относится к измерительн астности к измерениям одн ехнике, вкратных в Известен еменных интервалов, измеритель .временньна использовании гргрубая шкала построе котором длительнос в,инте рвало бой и точ. на рецициркул менной пульса сохраняется нентерполирующая) шкалр, использующем регр а - н ссивнь татка, то теля; нео е изме дит отказ в ра ость результат л М о интервала,х циркул иадени елен измеренииныне длиДЕ 1,1 И ри длительн ельности осчастй в 2 аточн еменного интервал со топ- импульсамиа ними квантую ветственно старт. 15ти ми следующим повышение . достоверности изм в Недостатком, измерителя является болеенизкая стабильность, чем у измерителя временных интервалов, грубая шкала которыхобразуется импульсами кварцевого генератоНаиболее близким ло технической сущнок предлагаемому является измеритель времных интервалов, который содержит формирователь, элемент И, ВЯ-триггер, элемент ИЛИрециркулятор, в состав которого включеныэлемент ИЛИ, два элемента задержки и элемент И, и два реверсивных счетчика. Этотизмеритель имеет при достаточно простой однократных интервалов времени, тсодержит один канал преобразованиякод, а работать в реальном масштамени не может, Если измеряемый ин короче длительности циркуляции первого о импульсами,Цель изобретения - расширение диапазон измерений в области меньших временных иннен с Б-входом Вб-триггера, а вход - с ши."иой измеряемого сигнала, элемент И, первый вход которого подключен к шине квантующих импульсов, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого 5 соединен с выходом счетчика точной шкалы, а выход - со входом счетчика грубой шкалы, и рециркулятор, дополнительно введены рециркулятор, распределитель импульсов, два элемента ИЛИ, элемент задержки, 10 инвертор, счетчик точной шкалы, элемент И, ВЗ-триггер и четыре О.триггера, причем синхронизирующие входы первого и второго и третьего О-триггеров объединены и подключе ны к шине квантующих импульсов и перво му входу дополнительного элемента И непосредственно и через инвертор - к синхрони, зирующему входу четвертого О.триггера, выход которого соединен с Я-входом Яб-триггера, выход которого соединен с первым вхо дом распределителя импульсов, и О-входом третьего О-триггера, выход которого подключен к 0-входу четвертого О-триггера, выход первого О-триггера соединен со вторым входом дополнительного элемента И, выход ко торого подключен к первым входам первого и второго дополнительных элементов ИЛИ, выходы которых соединены со входами соответственно основного и дополнительного счетчиков точной шкалы, выход последнего 50 из которых подключен к В-входу дополнительного Вб-триггера, выход которого соединен с О-входом первого О триггера, второй вход распределителя импульсов соединен с шиной измеряемого сигнала, первый выход35 распределителя импульсов через рециркулятор подключен к второму входу первого дополнительного элемента ИЛИ, второй выход распределителя импульсов через дополнительный рециркулятор подключен к вто 40 рому входу второго дополнительного элемента ИЛИ и непосредственно - к входу элемента задержки, выход которого соединен с б-входом дополнительного Вб-триггера,На фиг. 1 изображена структурная схема45 измерителя временных интервалов; на:фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу части схемы; на фиг. 3 - схема распределения импульсов; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу распределителя импульсов.Измеритель содержит О-триггер 1, элемент 2 И, элемент 3 ИЛИ, счетчик 4 грубой шка. лы, формирователь 5, Яб-триггер 6, О-триг.гер 7, инвертор 8, О-триггер 9, распределитель 10 импульсов, репиркуляторы 11 и 12, в состав каждого из которых входят элемент 13 ИЛИ, элементы 14 и 15 зацержки и элемент 16 И. Кроме того, измеритель временных интервалов содержит элемент 17 ИЛИ, счетчики 18 и 19 точной шкалы, элемент 20 ИЛИ, О-григ гер 21, элемент 22 И, Вб-триггер 23 и элемент 24 задержки, 0-триггер 1 совместно с элементом 2 И представляет собой схему селекции заполняющих импульсов, которая формирует импульсы постоянной длительности, в результате чего длительность заполняющих импульсов на краях измеряемого интервала и внутреннего одинакова, За счет этого исключается вероятность просчетов за. полняющих импульсов счетчиков грубой , шкалы и тем самым повышается надежность функционирования измерителя, Совокупность О-триггеров 7 и 9 и инвертора 8 представ. ляет собой. схему, которая к неучтенным после заполнения интервалам времени Ги т 2 присоединяет интервалы времени, рав.еные длительности квантуюших импульсов. Это позволяет устранить неопределенность показаний измерителя в тех случаях, когда величина Т либо величина Т 2 , либо каждая из этих величин меньше длительности остаточного интервала, че подвергшегося циркуляции. Коэффициенты псресчета К, и К счетчиков точной шкалы должчы быть равны:Ти 2 ЬТгде Т- период следования импульсов квантующих импульсов,ЬТ - величина, характеризующая, разрешающую способность измерителя временных интервалов, равная разностидлительностей соседних импульсов навыходе рециркулятора.Измеритель временных интервалов работаетследующим образом.В исходном состоянии все триггеры установлены в нуль, счетчики 18 и 19 точной шкалыобнулены, в" счетчик 4 грубой шкалы записанкод, соответствующий максимально измеряемому временному интервалу,С приходом измеряемого интервала време.ни в виде импульса 0-триггерустанавливается в единичное состояние в момент поступления положительного фронта квантующегоимпульса, После этого открывается элемент2 И и пропускает квантующие импульсы через элемент 3 ИЛИ на вход счетчика 4 грубой шкалы. Первым импульсом этот счетчикпереполняется и начинает подсчитывать следующие за ним импульсы.После окончания измеряемого импульсаследующий за этим моментом фронт квантующего импульса опрокидывает 0-триггер 1 висходное состояние, в счетчике 4, зафиксируется число М - 1), где М - число квантую966661 ответствующий концу измеряемого интервала(фиг, 4 г), поступает на вход рециркулятора12 и на вход элемента 24 задержки. Еслидлительность квантующего импульса 1, то3 длительность импульса т, поступающего навход рециркулятора 11 1:71 1 в а длительность импульса т, поступающего на вход рециркулятора 12 с= С+ 1-Ь Я= - + - . ЬТ ЬТщих импульсов, пришедших на вход счетчика за время измерений.Кроме того, измеряемый импульс поступаетна вход формирователя 5, который формирует короткие импульсы, передние фронтыкоторых образованы передним и заднимфронтами измеряемого импульса,Длительность каждого из этих импульсовне должна превышать длительности квантующего импульса, Это условие необходимо дляправильной работы ВЯ-триггера 6, на Я-входкоторого поступают импульсы формирователя.Работа этой части схемы отображена на временных диаграммах (фиг. 2), где 2 а - квантующие импульсы; импульсы на выходе инвертора 8 показаны на фиг, 2 б. С приходомпереднего фронта первого импульса формирователя ВЗ-триггер 6 устанавливается в единичное состояние (фиг, 2 в) и после этогопередний фронт первого же квантующего импульса опрокидывает в единичное состояниеО-триггер 7 (фиг, 2 г). Положительны перепад напряжения с выхода О-триггера 7поступает на Овход О-триггера 9, на тактовый вход которого поступают инвертированные квантующие импульсы. Вследствие этого,О-триггер 9 переходит в единичное состояние в мбмент, соответствующий заднемуфронту этого же квантующего импульсафиг, 2 д. Передний фронт импульса О-трнгге. Звра 9 возвращает ВЯ-триггер 6 в нулевое состояние, В результате на выходе ВЗ-триггера 6 формируется импульс, длительность которого равна сумме длительностей: интерва.ла времени от переднего фронта стартового33импульса до переднего фронта первого, следующего эа ним, квантующего импульса иинтервала времени, равного длительностиквантующего импульса, Аналогичным образом измеритель работает после прихода вто 46рого импульса формирователя 5, соответст.вующего окончанию измеряемого импульсаили стоповому импульсу. С выхода ВЗ.триггера 6 первый и второй импульсы поступаютна один из входов распределителя 10 импуль 45сов, В данном случае схема распределителя10 импульсов может быть выполнена какэто показано на фиг. 3 и содержит инвер.тор 25 и элемент 26, 27 И.Временные диаграммы, изображенные нафиг, 4, поясняют работу распределителя .10,На второй вход распределителя поступаетизмеряемый импульс Гх (фиг. 4 а), Импульсы, поступившие с выхода ВЗ-триггера 6,показаны на фиг. 4 б. С первого выходараспределителя импульс, соответствующий началу измеряемого интервала (фиг, 4 в), поступает на вход рециркулятора 11, а совторого выходараспределителя импульс, соВ данном случае важно, чтобы рециркуляторы были идентичными по своим параметрам, Импульсы с выходов рециркуляторов 11 и 12 через соответствующие элементы 17 и 20 ИЛИ поступают на входы ,соответствующих счетчиков 18 и 19 точной шкапы. Пусть в счетчике 18 зафиксируется число е, а в счетчике 19 число и 1 . С-д Эти числа с точностью до постояннойфТ соответствуют интервалам времени Г . и лт, е. где д - остаток временного интервала,не преобразованного рециркуля.тором в число импульсов;д Т - разность длительностей соседнихимпульсов на выходе рецирку.лятора,г=ЬТ + ЬтИмпульс со второго выхода распределителя 10 задерживается в элементе 24 задержки на величину, превышающую максималь.ную длительность циркуляции рециркулятора.Задержанный импульс с выхода элемента24 задержки устанавливает второй ВЯ-триг-гер 23 в единичное состояние, этот ВЗ-триггер формирует положительный перепад напряжения на О-входе О-триггера 21,После этого элемента 22 И начинает пропускать квантующие импульсы на вторыевходы элементов 17, 20 ИЛИ и счетчики18 и 19 подсчитывают их,Так как коэффициенты пересчета этих счетчиков выбраны равТными Н = К, = Кэ =, то переполОДТнеиие счетчика 19 произойдет после поступления на его вход квантующего импульсас номером (й - и), Сигнал переполнения поступает на В-вход ВЯ-триггера 23 и возвращает его в нулевое состояние. В результате это.го доступ квантующих импульсов ко входамсчетчиков 18 и 19 прекращается, При этомв счетчике 4 содержится числом (М - 1), в счетчике 18 число (гп+й - и),Если в с и, то счетчик 18 также переполнится, и импульс переполнения зафиксируется в счетчике 4 как один отсчет, Тогда в счетчике 4 будет содержаться число М, а в счетчике 18 - число (м - и). Если же еи, то в счетчике 4 останется число (М - 1), а в счетчике 18 - число (т + й - . и), В результате ,осуществляется стыковка грубой и точной шкал измерителя временных интервалов, а также выполняется соотношение преобразова. ния временного интервала в код:1 Д +г"х= оС выходов счетчика 4 информация может поступать на индикатор старших разрядов, а с выходов счетчика 18 - на индикатор младших разрядов, Сигнал с выхода элемента 24 задержки можно использовать для переписи информации,содержащейся в счетчиках 4 и 18, в регистры и последующей автоматической установки измерителя временных интервалов в исходное состояние.Таким образом, предлагаемый измеритель временных интервалов способен измерять однократные или повторяющиеся с определен ным периодом временные интервалы с высокой точностью, надежностью и достоверностью и имеет расширенный диапазон измерений в области малых временных интервалов, При этом разрушающая способность измерителя не влияет на возможности измерений минимального временного интервала.Формула изобретенияИзмеритель временных интервалов содержащий формирователь, выход которого сое. динен с 8-входом ЯЗ-триггера, а вход - с шиной измеряемого сигнала, элемент И, первый вход которого подключен к шине квантующих импульсов, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом счетчика точной шкалы, а выход со входом счетчика грубой шкалы, и рециркулятор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона из.мерения в область меньших временных интер.валов и повышения достоверности измерений,в него дополнительно введены рециркулятор,распределитель импульсов, два элемента ИЛИ,элемент задержки, инвертор, счетчик точнойшкалы, элемент И, В 8-триггер и четыре Отриггера, причем синхронизирующне входыпервого, второго и третьего О.триггеров10 объединены и подключены к шине квантующнх импульсов и первому входу дополнитель.ного элемента и непосредственно и черезинвертор - к синхронизируюшему входучетвертого О-триггера, выход которого соединен с В-входом ЯЯ-триггера; выход кото.рого соединен с первым входом распределителя импульсов, О-входом третьего О.григгера, выход которого подключен к О-входу четвертого О. триггера, выход первогоО-триггера соединен со вторым входом дополнительного элемента И, выход которогоподключен к первым входам первого ивторого дополнительных элементов ИЛИ,выходы которых соединены со входами сод ответственно основного и дополнительногосчетчиков точной шкалы, выход последнего из которых подключен к В-входу дополнительного Вв-триггера, выход которо-го соединен с О.входом первого О-триггеЗ ра, второй вход распределителя импульсов соединен с шиной измеряемого сигнала, первый выход распределителя импуль.сав через рециркулятор подключен к второму входу первого дополнительного эле.мента ИЛИ, второй выход распределителяЗф импульсов через дополнительный рециркулятор подключен ко второму входу вто.рого дополнительного элемента ИЛИ и непосредственно - к .входу элемента задержки, выход которого соединен с Б-входом40дополнительного ЯЗ-триггера.Источники информации,принятые во внимание. при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 721796,кл, 6 04 Р 10/04, 15.03,80,2. Авторское свидетельство СССР Юф 673976,кл. 8 04 Р 10/04, 1979.