Измеритель коротких интервалов времени

(23) Приоритет Гасударственный емитет СССРио делам изобретений и открытии(53) УДК 6813253(088.8) 2) Автор изобретения Ив 71) Заявител 14) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОРОТКИХ ИНТЕРВА ВРЕМЕНИЕ ъе- игИзобретение относится к измери"тельной технике и, в частности кизмерителям коротких интервалов времени.По основному авт.св, Г 847263 из. вестен измеритель коротких интерва лов времени, содержащий формировательдвух сдвинутых по фазе импульсныхпоследовательностей, два элемента И,два триггера, блок объединения исчетчик импульсов, а также десятьэлементов И-НЕ и Ю-триггер 1.Недостатком известного устройства-является недостаточно высокая достоверность результатов измерений.Цель изобретения - повышение достоверности измерений метрологических характеристик,Поставленная цель достигаетсятем, что в измеритель, содержащийформирователь двух сдвинутых по фазеимпульсных последовательностей, дваэлемента И, два триггера, блок обдинения, счетчик импульсов, ВЯ-тр гер и десять элементов И-НЕ, причемединичный выход первого триггера,соединен церез первый и второй элемент И-НЕ с первым К-входом ЙЯ-триггера, с входом третьего элемента И-НЕ 5и с входом четвертого элемента И-НЕ,единичный выход второго счетноготриггера соединен через пятый и шестой элементы И-НЕ с первым к-входомЮ-триггера, с входом третьего элемента И-НЕ и с входом седьмого элемента И-НЕ, нулевой выход первогосчетного триггера подключен к входувосьмого элемента И-НЕ, а нулевой 5выход второго счетного триггера подключен ко второму входу восьмогоэлемента И-НЕ, единичный выходЮ-триггера соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, с первымвходом девятого элемента И-НЕ и свторым входом седьмого элемента И-НЕ,а нулевой выход ВЯ-триггера соединенс вторым входом шестого элемента И-Нс вторым входом четвертого элемен та И-НЕ и с вторым входом девятогоэлемента И-НЕ, выход которого подклюцен к третьим входам третьего ивосьмого элементов И-НЕ, выходы которых через десятый элемент И-НЕ5соединены с первым выходом измерителя, выходы цетвертого и седьмогоэлементов И-НЕ через схему объединения соединены с входом счетчикаи с вторым выходом измерителя, выход первого элемента И подключенк второму входу первого элементаИ-НЕ и счетному входу первого триг-гера, выход второго элемента Иподсоедийен К второму входу пятого 15,элемента И-НЕ и счетному входу второго триггера, вторые В. - и Я-входы,Ю-триггера, а также Й-входы первого и второго триггеров, подключенык шине "Сброс" и установочному входу 2 Осчетчика, дополнительно введены тритриггера и элемент И, причем сцетныйвход первого дополнительного тригге"ра соединен с единичным выходом первого основного триггера, счетный 25вход второго дополнительного триггера ссединен с единичным выходом второго основного триггера, единичйыевыходы первого и второго дополнитель"ных триггеров соединены соответствен- зрно с первым и вторым входами дополнительного элемента И, третий входкоторого подключен к выходу десятогоэлемента И-НЕ, а выход соединен ссчетным входом третьего дополнительного триггера, управляющие входы которого подключены к управляющим входам измерителя, а единичный выходсоединен с третьим выходом. измерителя,Й-входы трех дополнительных триггеров объединены и подклюцены к шинеТброс",На фиг, 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в разлиц 45ных тоцках схемы.Измеритель состоит из генератора1 формирователя двух сдвинутых после.довательностей, состоящего из фазосдвигающей цепочки 2, элементов И 3и 4, двух счетных триггеров 5 и 6,элементов И-НЕ 7-16, блока 17 объединения, ВЯ-триггера 18, счетчика 19,Импульсы начала и конца измеряемого интервала времени поДается навход 20. Выходная информация об измеренном интервале снимается с выходов 21 и 22. Сигнал установки начального состояния подается по шине23 Тброс". Измеритель также содержит триггеры 24-26 и элемент И 27,а информация о достоверности результатов измерений снимается с выхода 28.Выход генератора 1 соединен свходом элемента И 3 и с входом фазосдвигающей цепоцки 2, выход которойсоединен церез элемент И 4 сосчетным входом триггера 6 и с вторым входом элемента И-НЕ 12, выходкоторого через элемент И-НЕ 13соединен с первым Й-входом Ю-триггера 18. Выход элемента И 3 соединенсо счетным входом триггера 5 и свторым входом элемента И-НЕ 10, выход которого через элемент И-НЕ 11соединен с первым Я-входом ВБ-триггера 18. Единичный выход триггера 5соединен с первыми входами элементов И-НЕ 7,10 и 15 и счетным входомтриггера 24, а нулевой выход триггера 5 с первым входом элемента И-НЕ 8,Единичный выход триггера б соединен с первыми входами элементовИ-НЕ 12 и 16, с вторым входом элемента И-НЕ 7 и счетным входом триггера 25, а нулевой выход триггера 6соединен с вторым входом элемента И-НЕ 8. Выходы элементов И-НЕ 7и 8 через элемент И- НЕ 9 соединеныс выходом 21 измерителя и входомэлемента И 27. Единичный выход ВЯтриггера 18 соединен с вторыми входами элементов И-НЕ 11 и 16 и с первым входом элемента И-НЕ 14, а нулевой выход с вторыми входами элементов И-НЕ 13-15.Выход элемента И-НЕ 14 соединенс третьими входами элементов И-НЕ 7и 8. Выходы элементов И-НЕ 15 и 16через блок 17 объединения соединеныс входом сцетчика 19 и с выходом22 измерителя. Шина 23 "Сброс" соединена с й-входами триггеров 5 и б,24-26, установочным входом счетчика 19 и с вторыми Й- и Я-входамийЯ-триггера 18. Вход 20 измерителя соединен с входами элементов И 3 и 4. Единичный выход триггера 24 соединен с входом элемента И 27, другой вход которого соединен с единичным выходом триггера 25, а выход элемента И,27 соединен со счетным входом триггера 26, единичный выход кото9246 рого соединен с выходом 2 б измерителя, Управляющие входы триггера26 соединены с управляющими. входами 29 и 30 измерителя.Измеритель коротких интервалов 5времени работает следующим образом.Перед измерением по шине 23"Сброс" подается нулевой логическийсигнал, который устанавливает триггеры 5, 6 и 24-26 и счетчик 19 в 0нулевое состояние. Одновременноэтот же сигнал, воздействуя на ето; ые Р- и 5-входц ЕЯ-триггера 18.,устанавливает последний в состояние,при котором на его выходах присутствуют еДиничные логические сигналы.Нулевые логические сигналы с единичных выходов счетных триггеров 5 и6 устанавливают на выходах элементов И-НЕ 10 и 12 единичные логичес окие сигналы и соответственно на выходах элементов И-НЕ 11 и 13 - нуле.вые логические сигналы, так как надва других входа элементов И-НЕ 11и 13 также поступают единичные логические сигналы с выходов Ю-триггера 18,Нулевые логические сигналы с выходов элементов И-НЕ 11 и 13, поступаяна первые К- и Б-входы Ю-триггера ЗО18, удерживают его в исходном состоянии, при котором, как уже указывалосьвыше, на двух его выходах присутствуют единичные логические сигналы.Нулевые логические сигналы с еди- З 5ничных выходов триггеров 24 и 25 устанавливают на выходе элемента И 27нулевой логический сигнал. В результате весь измеритель оказываетсяв исходном состоянии и сигнал Сброс" 40может сниматься.На управляющие входы 29 и 30 подаются логические сигналы (единицаи ноль соответственно) таким образом, что переброс триггера 26 по 45счетному входу может происходитьтолько один раз (из нулевого состояния в едиыичное). По сигналу начала измеряемого ко 50 роткого интервала времени, поступающему на вход 20 измерителя, начинается процесс измерения короткого интервала времени (фиг,2, точка О)На фиг.2 в качестве примера рас 55 смотрен процесс измерения, интервала времени длительностью 4,5 То, где Т - период частоты генератора 1.На фиг.2 приведены временные диаграм 57 6мы 31 напряжений на выходе генератра 1, 32 на выходе фазосдвигающейцепочки 2, 33 на входе 20, 34 и 35на единичном выходе триггеров 5 и 6,36 соответственно на единичном выходе Ю-триггера 18 или, что то же самое, на входе элемента И-НЕ 16, 37на нулевом выходе йБ-триггера 18,чтосоответствует выходу элемента И-НЕ 15,38 на входе основного счетчика19 или втором выходе 22 измерителя,39 на первом выходе 21 измерителя, 42на выходе элемента И 27 и 43 натретьем выходе 28 измерителя, 40 ина выходе триггеров 24 и 25 со-ответственно.При поступлении сигнала на вход20 измерителя элементы И 3 и 4 открываются и обе последовательностиимпульсов (31 и 32 на фиг.2) поступают на счетные входы триггеров5 и 6 и на входы элементов И-НЕ 10и 12, Та иэ последовательностей импульсов, которая начинается первой,опрокидывает соответствующий счетный триггер 5 или 6,Предположим, что первой начинает.ся последовательность с выхода генератора 1 (фиг,2).Первый импульс этой последовательности опрокидывает триггер 5(фиг.2, точка о) в единичное состояние. Единичный логический сигнал снулевого выхода триггера 5 разрешаетпрохождение сигнала с выхода элемента И 3 через элемент 10 И-НЕ на входэлемента И-НЕ 11. Однако сигнал навыходе элемента И-НЕ 10 не изменяется, так как на выходе элемента И 3присутствует нулевой логический сигнал. Второй импульс укаэанной выше последовательности импульсов с выхода генератора 1 (фиг.2, точка 6 ) изменяет сигнал на выходе элемента И-НЕ 10 с единичного на нулевой.В результате этого, сигнал на выходе элемента И-НЕ 11 изменяется с нулевого на единичный, Так как на первом й-входе ВБ-триггера 18 сигнал по-прежнему имеет нулевое значение (триггер 6 опрокинулся, но на выходе элемента 4, а следовательно, и на выходе элемента И-НЕ 13 - нулевой логический сигнал), то Ю-триггер 18 устанавливается в такое состояние, при котором на его единичном выходе сиг5 и 6 находятся в нулевом состоянии, то на входы элемента И-НЕ 8 поступают единичные логические сигналы,так как на выходе элемента 14 также единичный логический сигнал, а следовательно, и на первом выходе измерителя также будет единичный логический сигнал.Если триггеры 5 и 6 находятся в единичном состоянии, то на входы эле 1 мента И-НЕ 7 поступают единичные логические сигналы, а следовательно, и на выходе элемента И-НЕ 9, т.е.на выходе 21 измерителя, будет единичный логический сигнал. Таким образом, элементы И-НЕ 7-9 производят текущее сравнение состояний счетных триггеров 5 и 6 и при каждом совпадении их состояний создают на выходе измерителя единичный логический сигнал.При поступлении на вход 20 измерителя сигнала окончания измерительного интервала (фиг.2, точка ) элементы И 3 и 4 закрываются и поступление импульсов на счетные входы триггеров 5 и 6 и счетчика 19 заканчивается. При этом на выходе 21 измерителя находится информация о долях периода измеряемого временного интервала, на выходе 22 (фиг.2, диаграмма 38) измерителя - информация о единицах периода, а в счетчике 19 - информация старших разрядов двоичного числа. На выходе 28(фиг.2, диаграмма 43) измерителя присутствует информация, подтверждаю 1щая достоверность результатов измерений.Таким образом, измеряемый временной интервал Т может быть найден по формулеТх -- (ОЪых+ Ъых 2 + 21 ) То,где Ч - логическая информация наЬЫхвыходе 21 измерителя;7 ых - логическая информацияна выходе 22;Ч - число импульсов, записанное в счетчике 19;Т - период генератора 1.оВ соответствии с фиг.2 измеряемый временной интервал равен 4,5 Т, Логическая информация на выходе 21 равна единице (фиг.2, точка ф), и число импульсов, поступившее на входсчетчика 19, равно двум (фиг,2,диаграмма 38) Иа первом выходе 21 измерителя им. пульсы принимают единичное значение 55 каждый раз, когда состояние счетных триггеров 5 и 6 совпадают (фиг.2) Действительно, если счетные триггеры 7 924657 нал имеет нулевой логический уровень (фиг,2, точка 3), а на нулевом - единичный (нулевое состояние). Нулевой логический сигнал с единичного выхода ВЯ-триггера5 18, поступая на вход элемента И-НЕ 11, устанавливает на его выходе единичный логический сигнал, и следовательно, сам Ю-триггер 18 остается в дальнейшем в указанном 1 О состоянии (в нулевом), так как нулевые логические сигналы, которые будут поступать на первый Й-вход ВЯ-триггера 18 только подтверждают его нулевое состояние 1 ъНулевой сигнал с единичного выхода ВЯ-триггера 18 закрывает элемент И-НЕ 16, и импульсы со счетного триггера 6 не могут пройти на вход счетчика 19. В то же время импульсы со счетного триггера 5, т,е, триггера, который сработал первым, через открытый элемент И-НЕ 15 поступают на вход счетчика 19.Таким образом, ВЯ-триггер 18 и элементы И-НЕ 10-16 и блок 17 объединения выполняют функцию приоритетного ключа, подключая к счетчику 19 тот из счетных триггеров 5 и 6, который сработал первым.Первый импульс с единичного выхода триггера 5 (фиг.2, точка ц) переводит триггер 24 в единичное состояние, а первый импульс с единичного выхода триггера 6 (фиг.2, точка к) перебрасывает триггер 25 также в единичное состояние. Поэтому вторым импульсом на выходе 21 (фиг,2, точка,А.) триггер 26 устанавливается в единичное состояние через элемент И 27, так как на первых двух входах элемента И 27 в этот момент присутствуют единичные логические сигналы, на третьем - нулевой, а следовательно, на выходе элемента И 27 - нулевой логический сигнал. Единичный логический сигнал с единичного выхода триггера 26, поступая на третий выход 28 измерителя, подтверждает достоверность измерений и исправность узлов измерителя, т.е. подтверждает, что погрешность измерителя не превосходит + 0 5 Тоь924 9В соответствии с приведенной вышеформулой Тх = (0,5 1 + 0 + 2 2) Та = 4,5 То 657 10вах, работающих.в беспроверочныхусловиях эксплуатации, а также вустройствах, к которым затруднен илиневозможен доступ.при выходе из строя элемента И 3и триггера 5 (или любого из них)триггер 24 остается .в нулевом состоянии (так как на его счетный входимпульсы не поступают), и на выходеэлемента И 27 сигнал не изменяется,а следовательно, триггер 26 не срабатывает, и на выходе 28 измерителяприсутствует сигнал логического нуля,что свидетельствует о том, что погрешность измерителя увеличиваетсяв 2 раза,При выходе из строя элемента И 4,триггера 6 и фазосдвигающей цепи 2(или любого из них) триггер 25 непереключается (остается в нулевомсостоянии), в результате чего навыходе 28 измерителя также остаетсясигнал логического нуля.При выходе из строя элементовИ-НЕ 9 и 14 импульсы на выходе эле-,мента И 27 отсутствуют, в результатечего триггер 26 не переключается вединичное состояние и на выходе 28будет сигнал логического нуля, цтосвидетельствует такжекак и в предыдущих случаях о увеличении погрешности измерителя.Применение изобретения позволяетповысить достоверность результатовизмерений и тем самым улучшитьметрологические характеристики измерителя, что особенно важно в устройстФормула изобретения Измеритель коротких интервалов 1 о времени по авт.св, У 847263, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения достоверности измеренийметрологических характеристик,.в негодополнительно введены три триггера 15 и элемент И, причем счетный входпервого дополнительного триггерасоединен с единичным выходом первогоосновного триггера, счетный входвторого дополнительного триггера соединен с единичным выходом второго основного триггера, единичные выходыпервого и второго дополнительныхтриггеров соединены соответственно .с первым и вторым входами дополнительд- ного элемента И, третий вход которогоподключен к выходу десятого элемента И-НЕ, а выход соединен со счетнымвходом третьего дополнительноготриггера, управляющие входы которогоз подключены к управляющим входам измерителя, а единичный выход соединенс третьим выходом измерителя, Й-входы трех дополнительных триггеров объединены и подключены к шине "Сброс".35Источники информации,принятые вовнимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 847263, 15.04.80.924657 НИИПИ Заказ 281 ираж 429 Лодпис Филиал ППП "Патент", ,г.Ужгород, ул,проектн