Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 51)4 С. 04 Г 10 ТЕЛЬСТВ л с 57) Изоб ой техни рение д стей им жит блок задержки, 6 счетных -НЕ 7, ре и 12 и эл гистра 10 о СССР 1976,СССР 1985инхро воляе ОВОИ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ 5 к энач ЕЛЬНОСТИп НОЧ ьсо 13 ГОСУДАРСТВЕНН 11 Й НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИИ ПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМ,Ф(56) Авторское свидетельст У 513344, кл. С 04 Г 10/04Авторское свидетельство 9 1171444, кл. С 04 Г 10/О БРЕТЕНИ ретение относится к импульске. Цель изобретения - рас; иапазона измеряемых длительпульсов. Устройство содер синхронизации, элемент 4 блок 5 задержки, генератор импульсов, элемент 2-И-ИЛИ- гистр 9 сдвига, счетчики 8 емент И-НЕ 11. Введение реСдвига и выполнение блока иэации на 0-триггерах 15-18. сместить границы минимальний до периода счетных им з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к импульсной технике.Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых длительностей импульсов путем смещения границы минимальных значений до периода счетных импульсов.На фиг. 1 приведена Функциональная схема цифрового измерителя длительности одиночных импульсов; на фиг,2 временная диаграмма его работы.Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов содержит шину 1 входного сигнала, шину 2 обнуления, блок 3 синхронизации, элемент 4 задержки, блок 5 задержки с в отводами, генератор 6 счетных импульсов, элемент 2 И-ИЛИ-НЕ 7, основной счетчик 8, регистры 9 и 1 О сдвига, элемент И-НЕ 11, уточняющий счетчик 12, выходные шины 13.1-13.ш старших разрядов двоичного кода результата измерения и выходные шины 14.1-14.К младших разрядов двоичного кода результата измерения.Блок 3 синхронизации содержит Р- триггеры 15-18, которые имеют асинхронные установочные В. - и Бвходы. Р-триггеры 17 и 18 имеют одинаковые задержки переключения. Шины 13.1-13.ш основного счетчика являются разрядными выходами кода. грубого отсчета, шины 14.1-14.К младших разрядов уточняющего счетчика - разрядными выходами кода точного отсчета, выход старшего разряда уточняющего счетчика 12 соединен с первым входом элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 7, второй вход которого подключен к первому выходу блока 3 синхронизации, второй выход которого соединен с третьим входом элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 7,. выход которого соединен со счетным входом основного счетчика 8, а четвертый вход элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 7 - с синхровходом сдвига первого регистра 9 сдвига, с первым входом элемента И-НЕ 11, с выходом генератора 6 счетных импульсов и тактирующим входом блока синхронизации, информационный вход которого соединен с шиной входного сигнала 1 и с входом элемента 4 задержки, выход которого соединен с входом блока 5 задержки с н отводами, выходы которого соединены с разрядными входами первого регистра 9 сдвига, последовательный вход которого соединен с шиной логического нуля,20 25 30 35 40 с 15 50 55 выход элемента И-НЕ 11 соединен сосчетным входом уточняющего счетчика12, вход обнуления которого соединенс входом обнуления основного счетчика 8, причем разрядные входы второго регистра 10 сдвига соединены свыходами блока 5 задержки, информационный вход - с выходом первого регистра 9 сдвига, синхровход сдвига -с выходом генератора 6 счетных импульсов, выход - с вторым входом элемента И-НЕ 11, а синхровход записипараллельно кода - с входом выборарежима этого регистра и с третьим выходом блока синхронизации, четвертыйвыход которого соединен с синхровходом записи параллельного кода и с входом выбора режима первого регистра сдвига, а вход установки исходного состояния блока синхронизации соединен с шиной обнуления измерителя и входами обнуления основного и уточняющего счетчиков.Кроме того, блок 3 синхронизации содержит первый 15, второй 16, третий 18 и четвертый 17 Р-триггеры, причем информационный вход первого Р-триггера соединен с информационным входом блока синхронизации, тактирующий вход которого соединен с синхровходом первого Р-триггера и синхровходом второго Р-триггера, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно вторым и первым выходами блока синхронизации, информационный вход и вход обнуления второго Р-триггера соединены между собой и подключены к прямому выходу первого триггера и к синхровходу третьего Р-триггера, выход которого является третьим выходом блока синхронизации, а вход установки в состояние логической единицы соединен с входом установки исходного сосояния блока синхронизации, с входомбнуления первого Р-триггера и с входом установки в состояние логической единицы четвертого Р-триггера, синхро.вход которого соединен с инверснымвыходом первого Р-триггера, информационный вход соединен с шиной логического нуля и с информационнымвходом третьего Р-триггера, а выходявляется четвертым выходом блокасинхронизации,Блок 3 синхронизации выполняет Функции блока привязки измеряемого входного сигнала к счетным импульсам, что обеспечивает через элемент 2 И-ИЛИ-НЕ 7 управление по счет125 7600 ному входу работой основного счетчика 8, который в результате этого, просчитывает только число целых периодов счетных импульсов, и формирование синхросигналов записи информации с отводов блока 5 задержки вразряды регистров 9 и 10.Параллельно-последовательныеи-разрядные регистры 9 и 1 О сдвигапредназначены для работы в режиме 1 Озаписи параллельного кода по срезуимпульса на синхровходе С 1 при единичном уровне сигнала на входе Ч выборарежима и в режиме сдвига информации (записи последовательным кодом) по срезу 15,импульсов на синхровходе С 2 при нулевом уровне сигнала на входе Ч выбора режима.Временная задержка входного сигнала элементом 4 определяется суммой 2 овремен переключения Р-триггеров 15и 17(18).Секционированный блок 5 задержкиимеет общее время задержки на периодследования счетных импульсов Т и 25время задержки между отводами на длительность уточняющего дискретаЧисло отводов блока 5 задержки= Т/Число разрядов регистров 9 и 10определяется числом отводов блока 5задержки,Число разрядов уточняющего счетчика 8 равно К+1, где К - число младших разрядов уточняющего счетчика3512, определяется из числа состояний,совпадающих с числом отводов и блока 5 задержки К =1 о и.Число разрядов ш основного счетчика 8 ограничивает верхнюю границудиапазона измеряемых временных интервалов, выраженную в периодах счетныхимпульсов М, и определяется аналогично числу разрядов уточняющегосчетчика ш = 1 оя И.45Цмфровой измеритель длительностиодиночных импульсов работает следующим образом. В исходном состоянии счетчики 8 и12 обнулены установочным сигналом 50 нулевого уровня (Фиг. 2 д ), этим же сигналом в блоке 3 синхронизации Р-триггер 15 устанавливается в нулевое состояние (фиг. 2 д ), а Р-триггеры 17 и 18 - в единичное (Фиг.2,)55 при этом нулевое состояние Р-триггера 16 (фиг. 28) обеспечивается установочным сигналом на К-входе с 4прямого выхода Р-,триггера 15. Генератор 6 счетных импульсов вырабатывает непрерывную последовательностьимпульсов с периодом повторения Т(фиг.2 И, которая поступает на тактирующий вход блока 3 синхронизации,на синхровходы С 2 сдвига регистров9 и 10, на четвертый вход первойгруппы входов по И элемента 2 И-КЛИ-НЕ 7 и на первый вход элементаИ-НЕ 11.При наличии нулевого уровня нашине 1 входного сигнала все триггеры блока 3 синхронизации продолжаютнаходиться в исходном состоянии, вкотором сигнал с второго выхода блока 3 синхронизации через третий входэлемента 2 И-ИЛИ-НЕ 7 запрещает прохождение счетных импульсов на входсчетчика 8, а сигнал логической единицы с третьего и четвертого выходовблока 3 синхронизации обеспечиваетустановку регистров 9 и 10 в режимзаписи параллельного кода,На втором входе элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 7.действует нулевой уровень свыхода старшего разряда уточняющего,счетчика 12, в связи с чем на счетный вход основного счетчика 8 нмпуль"сы с выхода элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 7не поступаютВ блоке 3 синхронизации по Фронтупервого счетного импульса после поступления измеряемого сигнала Р-триггер 15 устанавливается в состояниелогической единицы (фиг. 2 г), снимаяустановочный сигнал с К-входа Р-триггера 16 и формируя Фронт синхросигнала Р-триггера 18.Р-триггер 18 устанавливается в нулевое состояние, задаваемое сигналомна информационном входе, и формируетперепад 1- О, но которому происходитзапись в разряды регистра 10 информации с отводов блока 5 задержки вмомент фронта первого счетного импульса в измеряемом интервале, послечего регистр 10 устанавливается врежим сдвига (задержка переключенияР-триггеров 15 и 18 компенсируетсязадержкой измеряемого импульса элементов 4),Вторым счетным импульсом в измеряемом интервале Р-триггер 16 устанавливается в состояние логическойединицы (Фиг. 23) и разрешает поступ- ление счетных импульсов через элемент 2 И-ИЛИ-НЕ 7 (Фиг. 2 е) на счетный вход00 20 3 1257 б основного счетчика 8, который, работая по перепадам 1 - 0, подсчитыва - ет число целых периодов Т в измеоряемом интервале Т .Поскольку с момента появления5 фронта первого счетного импульса в 1 измеряемом интервале сигналом логического нуля регистр 10 по входу 7 установлен в рахим сдвига, то со среза первого счетного импуль" са в регистре 10 начинается сдвиг записанной информации и сигнал с выхода регистра 10 стробирует по первому входу счетные импульсы, обеспечивая Формирование счетных импульсов уточнения, Так, например, во второй регистр в крайний левый разряд (вход 01) записана единица а в остальные разряды - нули (фиг. 20-м). При сдвиге вправо записанной информации сигнал логической единицы появится на первом входе элемента И-НЕ 11 (Фиг. 2 к) по срезу третьего счетного импульса от фронта измеряе-. мого импульса, что обеспечивает прохождение через элемент И- НЕ 11 на счетный вход счетчика 12 одного (четвертого) счетного импульса.Зто означает, что между Фронтом входного измеряемого импульса и фронтом ближайшего счетного импульса имеется временной интервал в один целый дискрет Г . По срезу четвертого тактового импульса на выходе регистра 10 вновь устанавливается35 сигнал логического нуля,так как по информационному входу в него ввоцился нулевой код.По окончании сигнала измеряемой длительности Фронтом первого счетного импульса в блоке 3 синхронизации П-триггер 15 устанавливается в нулевое состояние (фиг, 22) и сигналом с прямого выхода устанавливает по К-входу в нулевое состоянче Э-тригЯгер 1 б (Фиг, 28). Б результате запрещается прохождение счетных импульсов через элемент 2 И-ИЛИ-НЕ 7 на счетный вход счетчика В. При установке Э-триггера 15 в нулевое состоя 50 ние с его инверсного выхода на синхровход Э-триггера 17 поступает перепад 0 - ф 1, который устанавливаеттриггер в нулевое состояние (фиг 2) . Одновременна установка 0-триггера 55 17 в нулевое состояние означает Формирование синхросигнала записи на .вход С 1(С 2) регистра 9, в разряды которого записывается информация свыходов блока 5 задержки, которая в,виде последовательного кода (фиг.2 о)поступает на информационный вход второго регистра и обеспечивает Формирование второй пачки уточняющих импульсов (на Фиг. 2 в крайний левыйразряд регистра 9 записан ноль и единицы в остальные разряды).При этом по Фронту первого счетного импульса по окончании измеряемого интервала на выходе регистра 9формируется сигнал логической едини,цы (фиг. 2 о), который существует досреза третьего счетного импульса,с задержкой на четыре периода счетных импульсов в регистре 10 указанный сигнал появится на первом входеэлемента И-НЕ 11 и обеспечит Формирование трех уточняющих импульсовна счетном входе уточняющего счетчика 12 (на фиг, 2 и и второй последовательности показан только последнийтретий импульс),При емкости уточняющего счетчика,например, четыре по перепаду 1 - 0третьего уточняющего импульса второй последовательности (Фиг. 2 и)ка выходе переноса уточняющего счетчика (выходе старшего разряда) формируется сигнал логической единицы(фиг. 2 р), который поступает на второй вход второй группы входов по Иэлемента 2 И-ИЛИ-НЕ .Поскольку на первом входе этойгруппы действует сигнал логическойединицы, то сигнал Переноса проходитэлемент 2 И-ИЛИ-НЕ 7 и в виде перепада1 в 9 (фиг: 2 е) поступает на счетныйвход основного счетчика 8, увеличивая его состояние ка единицу.Через время пТ с момента среза,синхронизированного счетными импульсами, измеряемого входного сигнала(или через время (и+1)ТО с моментасреа входного сигнала) процесс измерения заканчивается. На основномсчетчике 8 будет записана длительность входного импульса в периодахсчетных импульсов Т на уточняющемв уточкяюцдх дискретах Г Если при уточнении начала сигнала измеряемой длителькости дробную часть ь 1 уточняющего дискрета отбрасывали, то при уточнении конца сигнала дробную часть уточняющего дискрета добавлением Ь 2 округляли до целок.7 12576Таким образом, погрешность измерения несовпадения начала и конца измеряемого интервала со счетными импульсами о = й 2-61.Поскольку 0 ь 1 с 7 и Оь 2(.5 то погрешность 3 измерения длительности импульса не превышает величины уточняющего дискрета ,Использование отдельных параллельно-последовательных п-разряд ных регистров сдвига для записи информации с выходов блока задержки соответственно по фронту первого счетного импульса в измеряемом интервале и по его окончании позволяет 15 расширить диапазон измеряемых длительностей в сторону меньших значений для периода счетных импульсов.Формула из обр ет ения 201. Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов, содержащий шину входного сигнала, шину обнуления, генератор счетных импульсов, элемент задержки, блок задержки с и оводами, блок синхронизации, элемент 2 И-ИЛИ-НЕ, основной счетчик, первый регистр сдвига, элемент И-НЕ30 и уточняющий счетчик, выходы основного счетчика являются разрядными выходами кода грубого отсчета, а выходы младших разрядов уточняющего счетчика являются разрядными выходами кода точного отсчета, выход старше- З 5 го разряда уточняющего счетчика соединен с первым входом элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к первому выходу блока синхронизации, второй выход которого40 соединен с третьим входом элемента 2 И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом основного счетчика, а четвертый вход - с синхровходом сдвига первого регистра сдвига, с45 первым входом элемента И-НЕ, с выходом генератора счетных импульсов и с тактирующим входом блока синхронизации, информационный вход которого соединен с шиной входного сигнала и с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом блока задержки с и отводами, выходы которого соединены с.разрядными входами первого регистра .сдвига, а выход 55 элемента И-НЕ соединен со счетным входом уточняющего счетчика, вход обнуления которого соединен с входом оообнуления основного счетчика и с шиной обнуления измерителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения диапазона измеряемых длительностей импульсов, в него введенвторой регистр сдвига, разрядные входы которого соединены с соответствующими выходами блока задержки, информационный вход - с выходом первого регистра сдвига, синхровходсдвига - с выходом генератора счетных импульсов, выход - с вторым входом элемента И-НЕ, а синхровход записи параллельного кода - с входомвыбора режима этого же регистра и стретьим выходом блока синхронизации,четвертый выход которого соединенс синхровходом записи параллельногокода и с выходом выбора режима первого регистра сдвига, а вход установки исходного состояния блока синхронизации соединен с шиной обнуленияизмерителя, информационный вход первого регистра сдвига подключен к шине логического нуля,2. Измеритель по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок синхронизации содержит первый, второй,третий и четвертый Р-триггеры, при.чем информационный вход первогоР-триггера соединен с информационнымвходом блока синхронизации, тактирующий вход которого соединен с синхровходами первого и второго Р-триггеров, прямой и инверсные выходы по(леднего являются соответственновторым и первым выходами блока синхронизации, информационный вход ивход обнуления второго Р-триггерасоединены между собой и подключенык прямому выходу первого триггера ик синхровходу третьего Р-триггера,прямой выход которого являетсятретьим. выходом блока синхронизации,а вход установки в состояние логической единицы соединен с входомустановки исходного состояния блокасинхронизации, с входом обнуленияпервого Р-триггера и с входом установки в состояние логической единицычетвертого Р-триггера, синхровходкоторого соединен с инверсным выходомпервого Р-триггера, информационныйвход подключен к шине логического нуля и соединен с информационным входомтретьего Р-триггера, а выход является четвертым выходом блока синхронизации,1257600 и Составитель Ю, Ши Техред А,Кравчук Редактор Заказ 4917/ 5 Тираж 398ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и3035, Москва, Ж, Раушс одписно едприятие,г.ужгород,ул.Проектная оизводственно-полиграфическо митета СССР ткрытий ая наб., д 4