Преобразователь временных интервалов

/50, 1988.ЛЬ ВРЕМЕННЫ измерительдля иэмереинтервалов дерно-физиобретения - ижения исканых интервапроцессов и ой нелинейигается тем,ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ(57) Изобретение относится кнойтехнике и предназначенония и кодирования временныхнаносекундного диапазона в яческих экспериментах, Цель изповышение точности путем снжений преобразования временлов от воздействия переходныхуменьшения дифференциальнности. Поставленная цель дост ЕТЕНИЯ Р 11012, мй "Е,;Я2 фчРМВм,жу.жсщ,у. что в устройство по авт. св. М 1525914 дополнительно введены управляемый генератор 2 треугольного напряжения, масштабирующие усилители и счетный блок 5, а одновибратор 11 выполнен управляемым. Введение блоков, относящихся к блоку 1, позволяет резко уменьшить влияние наводок и помех от формирующих элементов на однородность ширины каналов преобразователя в целом, так как измерение одного и того же временного интервала происходит с разной величиной временного порога. Изменение величины временного порога происходит не на каждом цикле его стабилизации, а только после неоднократного уточнения его значения в нескольких циклах стабилизации. Введение блока 5 позволяет получить цифровой код, пропорциональный измеряемому временному интервалу. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и кодирования временных интервалов наносекундного диапазона в ядерно-физических экспериментах.Цель изобретения - повышение точногти путем снижения искажений преобразования временных интервалов от воздействия переходных процессов и уменьшения дифференциальной нелинейности,На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг, 2 - схема управляемого генератора треугольного напряжения; на фиг. 3 - схема блока коррекции временного порога; на фиг. 4 - схема одновибратора с регулируемой длительностью импульса,Устройство(фиг. 1) содержит блок 1 преобразования временных интервалов, управляемый генератор 2 треугольного напряжения, масштабирующие усилители 3 и 4, счетный блок 5. элементы И 6 и 7, элементы ИЛИ 8 и 9, одновибратор 10, управляемый одновибратор 11, элемент И 12, элемент ИЛИ 13, зарядно-разрядный блок 14, компаратор 15, блок 16 генерации цикла стабилизации, блок 17 коррекции временного порога, генератор 18 опорной частоты, элемент И 19, счетчик 20.Управляемь 1 й генератор 2 треугольного напряжения (фиг. 2) содержит счетчик 21, мультиплексор 22, элементы И 23 и 24, триггер 25, дешифратор 26, реверсивный счетчик 27, цифроаналоговый преобразователь 28,Блок 17 коррекции временного порога (фиг. 3) содержит элемент 29 сравнения длительности импульсов, формирователь 30, триггер 31, элементы И 32 - 34, одновибратор 35 с регулируемой длительностью импульса, реверсивный счетчик 36. цифроаналоговый преобразователь 37.Одновибратор 35 с регулируемой длительностью (фиг, 4) содержит элемент И 38, триггеры 39 и 40, управляемые элементы 41 и 42 задержки, инверторы 43 и 44, регулируемый генератор 45 тока, накопительный элемент 46.Устройство работает следующим образом.Стартовый импульс проходит через нормально открытый элемент И 6 и через элемент ИЛИ 8 запускает одновибратор 10, который формирует импульс длительностью Т 1. Сигнал одновибратора 10 деблокирует элемент 7 И и через последовательно включенные элемент ИЛИ 13 и блок 16 блокирует стартовый канал, Стоповый импульс. если он отстает от стартового не более чем на Т 1. запускает через элемент И 7 и элемент ИЛИ 9 одновибратор 11, который формирует импульс длительностью Т 2. Сигналы обоих одновибраторов поступают на элемент И 12,который выделяет импульс управления за 5 рядно-разрядного блока 14, Длительностьимпульса равна разнице длительностей Т 1- Т 2 и состоит из суммы длительностей измеряемого временного интервала Ьзм идлительности временного порога 1 вп Ком 10 паратор 15 выдает результат сравненияопорного напряжения и напряжения с выхода блока 14 в виде длительности импульса Т ., равнойТ. = (1 изм + 1 вп)+(з - р)3/р,15 где з и р - токи заряда и разряда накопительного элемента в блоке 14 соответственно,Блокировка стартового канала продлевается на эту длительность. которая посту 20 пает в блок 17 коррекции временногопорога, который вычитает из поступившейдлительности величину трансформированной длительности временного порога. Величина трансформированной длительности25 временногопорога равнаТвп = 1 вп"(з р)/р,периодически уточняется во вреля цикловстабилизации временного порога. На выходе блока 17 появляется сигнал длительно 30 стью ТТ = Т - Твп = тизлз - р)/рХЭтот сигнал поступает на один иэ входов элемента И 19 блока 5. В течение длительности этого сигнала импульсы35 генератора 18 поступают на счетчик 20, навыходе которого формируется код, пропорциональный входному временному интервалу, Циклы стабилизации временного порогапо окончании цикла трансформации изме 40 ряемого временного интервала запускаютсяблоком 16 генерации циклов стабилизациис частотой 50 гц. Блок 16 через элементы И6 и 7 блокирует стартовый и стоповый каналы преобразования соответственно, Этот45 же сигнал готовит блок 17 для сравнениягенерируемой им с помощью специальногоодновибратора длительности, которая посвоеи величине равна трансформируемойблоком 14 длительности временного поро 50 га. Блок 16 через элементы ИЛИ 8 и 9 запускает цепи стабилизации временногопорога, т,е, одним и тем же сигналом запускает оба одновибратора 10 и 11, ЭлементИ 12 выделяет величину временноо пороа55 блока 1, которая поступает на запуск специального одновибратора блока 17 и транс- .формируется с помощью блока 14.Результат трансформации, выделенныикомпаратором 15. поступает на блок 17, гдесравнивается с длительностью специально10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 го одновибратора, Результат сравнения используется в этом блоке для коррекции длительности специального одновибратора.По окончании процесса сравнения длительностей сигнал блока 17 поступает на блок 16, завершает цикл стабилизации и деблокирует элементы 6 и 7, Этот же сигнал . с блока 17 поступает на стробирующий входмультиплексора 22 и счетчйка 21 блока 2. При р соответствующем состоянии информационныхвходов и кодовой комбинации на адресных входах мультиплексора 22. поступивший на его стробирующий вход сигнал появляется на его выходе. Этот сигнал в зависимости от состояния триггера 25 поступает либо через элемент 23, либо через элемент 24 на суммирующий или вычитающий входы реверсивного счетчика 27, выходной код которого управляет напряжением на выходе ЦАП 28. для управления через соответствующиемасштабирующие усилители 3 и 4 длительностью одновибраторов как в стоповом канале, так и в блоке 17, Выходной код реверсивного счетчика 27 через дешифратор 26 управляет состоянием триггера 25.Масштабирующие усилители (МУ) 3 и 4являются линейными каскадами передачи аналоговой величины с управляемого генератора (МУ) 2, причем МУ 3 имеет коэффи- циент передачи - 1/К, где К - коэффициент трансформации зарядно-разрядного блока 14. МУ 3 управляет длительностью одновибратора 11 стопового канала. Длительность выходного сигнала этого одновибратора при любом воздействии на него управляющей аналоговой величины с УГ 2 должна удовлетворять условию Т 2Т 1, МУ 4 имеет коэффициент передачи приблизительно равный единице, и управляет длительностью одновибратора 35 блока 17, Возможность независимого выбора значений коэффициентов передачи обоих МУ в указанных пределах и соответствующий подбор времяэадающих цепей обоих одновибраторов с управляемой длительностью выходного сигнала позволяет изменение длительности выходного сигнала одновибратора стопового канала полностью скомпенсировать изменение длительности выходного сигнала одновибратора 35 блока 1. Изменение длительности выходного сигнала одновибратора 11 стопового канала и последующая компенсация ее в цепях вычитания величины временного порога в блоке 1 позволяют регистрировать одну и туже величину измеряемого временного интервала при различных значениях величины временного порога, что ведет к снижению эффектов влияния наводок и помех на зарядно-разрядные цепи накопительного конденсатора в блоке 14. Действительно, измерение одного и того же значения величины измеряемого временного интервала осуществляется при различных уровнях наводок и помех за счет разной величины временного порога, Таким образом осуществляется статистическое раэравнивание ширины канала преобразователя временных интервалов, что ведет к снижению величины дифференциальной нелинейности.Введение блоков 2-4, относящихся к. блоку 1, позволяет, не снижая эффективности автоматической коррекции временного порога, резко уменьшить влияние наводок и помех от формирующих элементов на однородность ширины каналов преобразователя в целом, так как измерение одного и того же временного интервала происходит с разной величиной временного порога. Изменение величины временного порога происходит не на каждом цикле его стабилизации, а только после неоднократного уточнения его значения в нескольких циклах стабилизации.Использование преобразователя в иэмерениях по исследованию временных распределений, получаемых при. реализации. например, времяпролетной методики, позволяет существенно повысить достоверность и точность получаемой информации путем снижения дифференциальной нелинейности, особенно в начале и конце реги-. стрируемого временного распределения или временного спектра.формул а и зоб рете н и я 1, Преобразователь временных интервалов поавт. св. % 1525914, о т л и ча ющ и й с я тем, что; с целью повышения точности путем снижения искажений преобразования временных. интервалов от воздействия переходных процессов и уменьшения дифференциальной нелинейности, введены счетный блок, управляемый генератор треугольного напряжения, первый и второй масштабирующие усилители, а второй одновибратор выполнен управляемым, вход управления которого подключен к выходу первого масштабирующего усилителя, вход которого объединен с входом второго масштабирующего усилителя и подключен к выходу управляемого генератора треугольного напряжения. группа входов которого является шиной управления, а тактовый вход подключен к первому выходу блока коррекции временного порога, четвертый вход которого подключен к выходу второго масштабирующего усилителя, а второй выход соединен с выходом счетного блока. выход которого является выходной шиной устройства.2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ющ и й с я тем, что блок коррекции временного порога выполнен на элементе сравнения длительности импульсов,формирователе, трех элементах И, триггере,одновибраторе с регулируемой длительНостью импульса, реверсивном счетчике ицифроаналоговом преобразователе, выходкоторого соединен с первым входом одновибратора с регулируемой длительностью. импульса, второй вход которого являетсятретьим входом блока, третий вход которогоявляется четвертым входом блока, а выходсоединен с первыми входами элементасравнения длительности импульса и первого элемента И, вторые и третьи входы которых соответственно обьединены и являютсяпервым и вторым входами блока соответственно, вторым выходом которого являетсявыход первого элемента И, выходы ревер рсивного счетчика соединены с соответствующими входами цифроаналоговогопреобразователя, а входы управления счетом сОединены с выходами второго и третьего элементов И соответственно, первые 25входы которых объединены и подключены квыходу формирователя. вторые входы соединены с соответствующими выходамитриггера, установочные входы которого соединены с соответствующими выходами ЗОэлемента сравнения длительности импульсов, третий выход которого соединен с входом формирователя, выход которогоявляется первым выходом блока,3. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю- З 5щ и й с я тем, что управляемый генератортреугольного напряжения выполнен насчетчике, мультиплексоре, двух элементахИ, трйггере, дешифраторе, реверсивномсчетчике и цифроаналоговом преобразова Отеле, выход которого является выходом блока, а входы объединены ссоответствующими входами дешифратора иподключены к соответствующим выходамреверсивного счетчика, входы суммирова1746532Составитель В, Гейнрихс Редактор Н. Лазоренко Техред М,Моргентал Корректор О, Ципле Заказ 2403 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101