Диапазонный измеритель временных интервалов последовательного счета

(19) 01),С 04 У 1 О/04 ОМИТЕТ ССРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОСУДАРС ТВЕНПО ДЕЛАМ ИЗОБ(56) Авторское свидетельство СССУ 662906, кл. С 04 Р 1 О/04, 1976Авторское свидетельство СССРМф 513344, кл. С 04 Р О/04, 1974(54) ДИАПАЗОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕНЫХ ИНТЕРВАЛОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО МЕНСЧЕТА(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в импульсной и информационно-вычислительной технике, промышленной электронике для измерения временных интервалов в ши роком диапазоне с повышенной точностью. Целью изобретения являетсяповышение точности и быстродействияи расширение Функциональных возможностей за счет возможности циклических измерений, Устройство содержитФормирователь 2 управляющих импульсов, линию 3 задержки с п-отводами,и-триггеров 5.1-5.п памяти, п-.элементов 4.1-4.п совпадения, селектор6 шкалы грубого отсчета. Для достижения поставленной цели в устройство введены элемент ИЛИ 11, дешифратор 9 кода, селектор 8 шкалы точного отсчета, формирователь 10 импульсов записи, образованы новые связи.Формирователь 10 импульсов записисодержит многовходовый элемент ИЛИ.1 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерению временных интервалов, и может быть использовано в импульс" ной и информационно-вычислительной технике, цифровых измерительных приборах и следящих системах, в аппаратуре анализа параметров сигналов, в экспериментальной физике, промьддленной электронике для измерения вреО менных интервалов в широком диапазоне с повьпденной точностью. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет возможности циклических измерений.На фиг.1 представлена Функциональная схема измерителя; на фиг.2временные диаграммы, поясняющие работу измерителя временных интервалов,Измеритель содержит входную шину 1, формирователь 2 управляющих импульсов, линию 3 задержки с и-отводами, и-элементов 4.1-4.п совпадения и-триггеров 5.1-5.п памяти, селектор 6 шкалы грубого отсчета, который может быть выполнен на двухвходовом элементе совпадения, счетчик 7 грубо го отсчета, селектор 8 шкалы точного отсчета, который может быть реализован на инверторе, дешифратор 9 кода, ячейки которого от первой до п-й включительно могут быть выполнены на двухвходовом элементе совпадения, Формирователь 1 О импульса записи, выполненный на многовходовом элементе ИЛИ, элемент ИЛИ 11.На фиг.2 обозначено: 12 - измеряе- О мые (модулирующие) временные интервалы длительностью ио й- о с периодом измерения Т (, + где г. - цеча деления шкалы грубого отсчета (в частности, принятая за единицу масштаба эпюры); 13 - пограничный участок от И-го до (И+ )-го деления шкалы грубого отсчета, в частности, совпадающий одновременно с импульсамии, в масизм къмг штабе цены деления единицы точного отсчета с /и, 14 - шкала точного отсчета с ценой деления Со/и, где и число отводов линии задержки, 15 график функции распределения абсолютной погрешности ЬТ от дискретизации однократного измерения участка по классическому методу последовательного счета в известных измерителях, например, с округлением дробных показаний отсчета к действительному целому числу по недостаткуинвертированный для наглядности; 16 .кривая нормального распределения дпя смежных интервалов квантования, в центре которых располагается точка математического ожидания; 17 - смещенная шкала точного отсчета измерителя, совпацающая с точками математического ожидания непрерывной случайной величины на заданном участке;18 - график функции распределения абсолютной погрешности ЬС от дискрегтизации однократного измерения участка ЬС для спучая использования правила правильного округления погрешности измерения дробной части действительного децимального числа в измерителе, инвертированный для наглядности; 19 - импульс на выходе селектора 8 шкалы точного отсчета; 20 импульсы на выходах соответствующих элементов 4,1-4.п совпадения; 21 - импульсы обратного единичного параллельного кода триггеров 5 памяти на момент окончания измерения; 22 - импульсный сигнал "Запись" на выходе формирователя 1 О; 23 - результат измерения, зафиксированный счетчиком 7 грубого отсчета; 24сигнал на выходе дешифратора 9 кода. Вход Формирователя 2 управляющих импульсов подключен к входной шине 1, отводы линии 3 задержки с отводами подключены к первым входам соответствующих элементов 4.1-4,п совпадения, выходы которых подключены к Б-входам соответствующих триггеров 5.1-5.п памяти прямой выход и-го триггера памяти подключен первому входу селектора б шкалы гру - бого отсчета, .выход которого подключен к счетному входу счетчика 7 грубого отсчета, входная шина 1 подключена к входу селектора 8 шкалы точного отсчета и объединенным 2-входам и-триггеров .5,1-5.п памяти, прямые выходы которых с 5.1 по 5,(п) подключены к первым входам соответству-, ющих ячеек дешифратора 9 кода, прямой выход триггера 5.(п) подключен также к первому входу и-й ячейки,цедифратора 9 каца инверсные выходы триггеров 5.2-5.п подключены к вторым входа ячеек дешифратора с первой по (п), а инверсный выход триггера 5.п памяти соединен, кро 3 13074 ме того, с вторым входом п-й ячейки дешифратора 9 кода, выходы которого являются выходными шинами точного отсчета и подключены к входам формирователй 10 импульса записи, выход которого подключен к выходной шине записи, выход селектора 6 шкалы грубого отсчета подключен к первому входу элемента ИЛИ 11, второй вход которого подключен к выходу формиро вателя 2 управляющих импульсов и установочному входу счетчика 7 грубого отсчета, а выход - к входу линии 3 задержки, выход которой подключен к второму входу селектора 6 грубого 15 отсчета, а выход селектора 8 шкалы точного отсчета соединен с вторыми объединенными входами элементов 4.1- 4.п совпадения.Измеритель работает следующим об разом.Передний фронт измеряемого входного импульса поступает через формирователь 2 на вход линии 3 задержки с отводами, при движении в которой 25 он последовательно образует на выходах деления шкалы точного отсчета. Общее время задержкилинии 3 на последнем отводе соответствует единице грубого счета. 30Через времяпередний фронт измеряемого импульса поступает на селектор 6 шкалы грубого, отсчета, открытый по второму входу высоким потенциалом с прямого выхода и-го триггера, если при этом измеряемая длительность больше длительности Со, т.е, 1См ). В результате с выхода сеолектора 6 импульс поступит на счетный вход счетчика 7 грубого отсче та и через элемент ИЛИ 11 на вход линии 3 задержки, в которой он повторит путь предшествующего ему, но уже закончившегося по длительности входного импульса. 45 Наличие единичного потенциала импульса измеряемой длительности на втором входе селектора 6 поддерживает циркуляцию единицы грубого отсчета в линии 3 задержки, образуя при этом непрерывно шкалы точного и грубого отсчета на соответствующих выходах триггеров, которые синхронизированы передним фронтом входного импуль 55 са измеряемой длительности на выходе формирователя 2 управляющих импульсов. Подвижные" импульсы с отводов, линии 3 задержки через соответствую 40 4щие элементы 4.1-4.п совпадения на 8-входы триггеров 5.1-5.п не проходят, поэтому не учитываются при измерении временных интервалов, соизмеримых или превыщающих длительность единицы грубого отсчета, так как все объединенные входы элементов 4.в 4.п совпадения находятся под нулевым (низким) потенциалом селектора 8 шкалы точного отсчета, выполненного на инверторе.Селектор 8 при этом играет функцию временных ворот для импульсов точного отсчета в коротком интервале времени.Длительность измеряемого временного интервала определяют по выражениюизм о +где И - число счетных импульсов, регистрируемых счетчиком 7;- цена деления шкалы грубого отсчета;М - абсолютная погрешность грубогго измерения или дробная часть результата измерения, которая измеряется с помощью шкалы точного отсчета.Единичным уровнем измеряемого импульса все триггеры переведены в единичное состояние, соответствующеепредварительной параллельной записи избыточного массива информации в триггеры 5.1-5.п, При этом достоверной считается информация в отрицательном (обратном) коде, в частности,с инверсных выходов триггеров 5.в 5.п памяти. На всех входах дешифратора 9 кода низкий (нулевой) уровень, поэтому цифра точного отсчета не формируется, уровень сигнала записи на выходе формирователя 10 будет нулевым (низким), т.е. сигналзаписи формироваться не будет,После окончания входного импульсаизмеряемой длительности единичным (высоким) потенциалом с выходя селектора 8 шкалы точного отсчета открываются элементы совпадения, на вторые входы которых последовательно подается последний импульс шкалы грубого отсчета, соответствующие элементы совпадения пропускают импульсы шкалы точного отсчета на К-входы одноименных триггеров 5, Эти импульсы перебрасывают соответствующие триггеры в нулевое состояние, т.е, сотрут предварительно записанную в них избыточную ин-.формацию.(2) 5 130744Для подвижного импульса с последнего отвода линии 3 задержки прохождение на счетчик 7 грубого отсчета запрещается нулевым потенциалом на прямом выходе п-го триггера 5.п. С этого момента начинается режимизмерения интервалов малой длительности или дробной части результатаизмерения Ь точного отсчета. Приэтом счетчик 7 останавливается и егопоследний импульс образует крайнееделение шкаяы грубого отсчета. Еслимомент окончания измеряемого импульса совпадает с моментом времени,когда последний импульс счетчика 7грубого отсчета (или окончание импульса в случае, если Т) наоходится в ш-Й секции, то его дальнейшее движение обусловит появлениеи фиксацию импульсов на отводах сш-го по и-й линии 3 задержки,В целях уменьшения размерностиабсолютной погрешности от дискретизации однократного измерения - вдвое 25до 3:0,5 единицы отсчета используютв предлагаемом измерителе правило,округления дробной части Ае в интервале неопределенности С /п, используя полупериоды округления 1: /2 подновременно внутри всех последовательных отсчетных интервалов. Графикфункции распределения абсолютноЙ погрешности от дискретизации однократного измерения для такого округления представлен на эпюре фиг.2,18.35Перенос индекса 0 или приближениепоследовательных отсчетных индексовшкалы к началу измерения позволяетсхемотехнически реализовать математическое правило правильного округления дробной части десятичного числа, т.е. позволяет использоватьокругление погрешности однократногоизмерения, используя при этом равенство прямого счета Для этого в измерителе задержка сигнала с первого отвода линии 3 задержки составляет/2 п, сигналы с остальных отводов сдвинуты на С /и, что позволяет оптимально использовать математическое правило применительно к округлению систематической погрешности измерителя.Например, если окончание измеряемого импульса приходится на отрезок между ш-м и (ш+1)-м отводами, то при укорочении первого отсчетного интервала на 1 /2 п, что равносильно при ближению к началу измерения всех выходов смещенной шкалы, искусственно автоматически будет выполнен перенос окончания измеряемого временного интервала в (пН.1)-ю секцию (фиг.2, 17).Это обусловливает появление подвижных импульсов смещенной шкалы точного отсчета на выходах с (ш+1)-го по и-й включительно. В триггерах при этом будет зафиксировано наличие импульса на отводах от первого до ш-го, а в следующих будет происходить смена информации, что замедляет длительность реального цикла измерения до смежного (И+1)-го импульса грубого отсчета. При этом с (И+1)-го импульса в измерителе будет зафиксировано значение измеренного последовательно грубой и точной шкалой реальное значение входного временного интервала согласно равенства с конечной абсолютной погрешностьюот дискретности не более0,5 единицы точногоотсчета,При дешифрации, индикации и считывании результата измерения, записанного в триггерах 5.1-5.п в параллельном единичном коде, потребуется ка".,кое-то конечное время в интервале(И+2)-го импульса грубого отсчета,поэтому в режиме циклических измерений следующий за первым измеряемымимпульсом импульс 1 э будет пропуИЗщен.Дпя повышения скорости измерения,т.е. для получения результата измерения, не дожидаясь окончания движенияимпульса точного отсчета до конца линии 3 задержки, в измерителепроизводят дешифрацию состояния триггеров 5.1-5.п с помощью дешифратора9. Использование дешифратора 9 позволяет произвести мгновенных переходот параллельного кода к последовательному, однозначно и ускоренно определяя при этом отдельную децимальную цифру последовательного точногоотсчета в составе дробной части 6 Тне дожидаясь окончания движения в1 илинии 3. Ячейки дешифратора 9 выполненына двухвходовом элементе совпаденияПри этом входы ячеек от первой доду соответствующего триггера 5.1 -5,(и) и соответственно к инверсному выходу смежного триггера с последующим номером, а для и-й ячейкивходы соединены с инверсным выходоми-го триггера и прямым выходом(и)-го триггера, объединенные8-входы триггеров 5.1-5.и подключенык входной шине измерителя, Выходыдешифратора 9 подключены к соответствующим входам формирователя 1 О импульсного сигнала Запись , которыйможет быть использован для автоматической обработки информации с вы-,ходов триггеров памяти внутреннимицепями сопрягаемой ЭВМ или для переписи ее в цифровую следящую систему. Формула изобретенияго. Диапазонный измеритель временных интервалов последовательногосчета, содержащий формирователь управляющих импульсов, вход которогоподключен к входной шине измерителя,линию задержки с и-отводами и полнымвременем задержки, а задержка между сигналами с соседних отводов составляет Си, отводы линии задержки подключены к первым входам сост- ЗОветствующих и-элементов совпадения,выходы которых подключены к Я-входамсоответствующих триггеров памяти,прямой выход и-го триггера памятиподключен к селектору шкалы грубого 35отсчета, выход которого подключен ксчетному входу счетчика грубого отсчета, выход которого является выходной шиной грубого отсчета измерителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 40что, с целью повышения точности ибыстродействия и расширения функциональных возможностей, в него введены элемент ИЛИ, дешифратор кода,селектор шкалы точного отсчета и формирователь импульса записи, причемвходная шина измерителя подключена квходу селектора шкалы точного отсчета и к объединенным К-входам триггеров памяти, прямые выходы триггеровпамяти с первого по (и)-й подключе-.ны к первым входам соответствующихячеек дешифраторов кода, а прямойвыход (и)-го триггера памяти подключен также к первому входу и-йячейки дешифратора кода, инверсныевыходы триггеров памяти, начиная свторого по и-й, подключены к вторымвходам ячеек дешифратора кода с номерами на единицу меньше, чем у триггеров памяти, а инверсный выходи-го триггера памяти соединен, кроме того, с вторым входом и-й ячейкидешифратора кода, выходы которого являются выходными шинами точного отсчета и подключены к входам формирователя импульсов записи, выход которого подключен к выходной шине записи, выход селектора шкалы грубогоотсчета подключен к первому входу.элемента ИЛИ, второй вход:которогоподключен к выходу формирователя управляющих импульсов и установочномувходу счетчика грубого отсчета, а выход - к входу линии задержки, выходкоторой подключен к второму входу селектора шкалы грубого отсчета, а выход селектора шкалы точного отсчетасоединен с вторыми объединенными вхо-.дами всех элементов совпадения. 2. Измеритель по и. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я ,тем, что формирователь импульса записи содержит многовходовый элемент ИЛИ, входы которого соединены с входами формирователя, а выход - с выходом формирователя импульса записи.1307440 б 30/48ВНИИПИ ого комитета СС Тираж Государствен делам изобрет Москва, Ж