Измеритель временных интервалов

УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ(54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий генератор эталонной частоты, два триггера, четыре элемента И, счетчик, выходы разрядов которого соединены с первымивходами группы из и элементов И,причем выход генератора эталоннойчастоты соединен с первым входомпервого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первоготриггера, элемент задержки, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей измерителя, в него введеныдва регистра, семь триггеров, десятьэлементов И, девять элементов ИЛИ,три ключа, три интервала, два элемента задержки, интегратор и распределитель, причем выход генератораэталонной частоты соединен с входомвторого триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента И и третьего триггера, первыевходы третьего, четвертого, пятогои шестого элементов И и первого инвертора объединены и соединены свходной шиной устройства, входы первого, второго и третьего ключейсоединены соответственно с первой,второй и третьей. шинами выбора программы измерений, выход первого ключа подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и второму входутретьего элемента И, выход которогочерез последовательно соединенные второй инвертор и первый элемент задержки подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а выход - с входом четвертого триггера, первый выход которого соединен с входом пятого триггера, второй выход четвертого триггера подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ. второй вход которого подключен к первому выхо" ду пятого триггера и второму входу шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пятого элемента И,а выход - к входу первого триггера 9 и второму входу второго элемента И непосредственно и через третий инвертор к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выхбду второго элемента И, а выход. соединен со счетным входом счетчика, выход третьего триггера подключен к :первым входам двух регистров и к входу распределителя, один из выходов которого соединен с первыми входами шестого и седьмого триггеров, а остальные и выходов подключены к вторым входам соответствующих элементов И из группы элементов И, выходы которых через шестой элемент ИЛИ подключены к первым входам седьмого н восьмого элементов И, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго регистров, выходы которых являются выходными шинами устройства, выход вто рого ключа соединен с первыми вхо" дами девятого и десятого элементов И и седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа и с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого злемен1034012 тов И, вторые входы десятого и двенадцатого элементов И объединены исоединены с первым выходом восьмого триггера и с первым входом тринадцатого элемента И, выход которого подключен к второму входу восьмого элемента И и к первому входувосьмого элемента ИЛИ, выход которого через второй элемент задержкиподключен к входу устанонки нулясчетчика, второй выход восьмого триггера соединен с вторыми входами девятого и одиннадцатого элементов Ии с первым входом четырнадцатогоэлемента И, выход которого подключенк вторым входам седьмого элементаИ и восьмого элемента ИЛИ и к первому входу восьмого триггера, второйвход которого соединен с шиной синхроимпульса, вторые входы тринадцатого и четырнадцатого элементов Иобъединены и подключены к выходуседьмого триггера, к второму входушестого триггера и к третьему входутретьего элемента ИЛИ, выход котоИзобретение относится к иэмери"тельной технике и может быть использовано в автоматизированных и антоматических измерительных системах.Известен измеритель временных интервалов, который содержит счетчик,выход которого связан с входамитриггеров, генератор опорной частоты,подключенный к одному иэ нходов схемы И, и два формирователя, входы которых объединены с входным зажимомустройства, а выход одного иэ нихсвязан с нторым входом первого иэтриггеров, второй счетчик, схема перезаписи и трехвходовая схема И,причем вход счетчика подключен к выходу схемы И, выход связан с вторымнходом второго триггера, выход которого связан с вторым входом схемыИ, вход каждого разряда - к выходам схемы перезаписи, один вход которой подключен к выходам разрядовнакопительного счетчика, начиная совторого разряда, другой - к выходувторого формирователя и к входутретьей схемы И, второй вход которой подключен к выходу первого триггера, а третий вход - к выходу генератора опорной частоты 11,Однако укаэанный измеритель может измерять временные интервалы только между двумя импульсами и съем информации о временном интервале возможен только в паузах. рого со:ливен с первым входедевятого триггера, к второму входу которого через третий элемент задержкиподключен выход первого инвертора,выход девятого триггера соединен стретьим входом шестого триггера,выход которого через интегратор подключен к второму входу седьмоготриггера, выход седьмого элементаИЛИ подключен к второму входу четвертого элемента И, выход первогоэлемента ИЛИ соединен с вторым входом пятого элемента И, третий входкоторого подключен к второму ныходу пятого триггера, третий входшестого элемента И подключен к выходу девятого элемента ИЛИ, первыйи второй входы которого подключенысоответственно к выходам десятогои двенадцатого элементов И соответственно, выходы девятого и одиннадцатого элементов И соединены соответственно с вторыми и третьим входами первого элемента ИЛИ,Наиболее близким к предлагаемому является измеритель временных интервалов, содержащий генератор эталонной частоты, соединенный с первыми входами двух элементов совпадения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами управляющего триггера, а выходы элементов совпадения подклюйены к счетным входам двух счетчиков импульсов, выходы разрядов которых подключены соответственно к первым входам элементов совпадения, вторые входы которых соединены с шинами импульсов опроса счетчиков, источник последовательностей импульсов, третий и четвертый элементы совпадения и триггер, счетный нход которого подключен к выходу источника последовательности импульсов, а выходы соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов совпадения, вторые входы которых соединены через элемент задержки с выходом генератора эталонной частоты, а выходы подключены соответственно к входам управляющего триггера2.Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности за счет того, что в последовательности поступающих импульсов измеритель может Мерить интервалы только между смежчыми импульсами и съем информацииъоб измеренных временных интервалахвозможен только н паузах и снижениеточности измерений при разбросе длительностей импульсов последовательности,Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей за счетвозможности измерения в поступающейпоследовательности импульсов временных интервалов между первым и вто"рым, первым и четвертым и т.д. импульсами и съема информации об измеренных интервалах практически в любое время,указанная цель достигаешься тем,что в измеритель временных интервалов, содержащий генератор эталоннойчастоты, два триггера, четыре элемента И, счетчик, выходы разрядовкоторого соединены с первыми входамигруппы из 0 элементов И, выход генератора эталонной частоты соединенс первым входом первого элемента И,второй. вход которого подключен к выходу первого триггера элемент задержки, введены два регистра, семьтриггеров, десять элементов И, девять элементов ИЛИ, три ключа, триинвертора, два элемента задержки,интегратор и распределитель, причем.выход генератора эталонной частотысоединен с входом второго триггера,выход которого подключен к первомувходу второго элемента Ии третьеготриггера, первые входы третьего,четвертого, пятого и шестого элементов И и первого .инвертора объединены и соединены с входной шиной устройства, вхо 1 ы первого, второго итретьего ключей соединены соответственно с первой, второй и третьейшинами выбора программы измерений, .выход первого ключа подключен к первому входу первого элемента ИЛИ ивторому входу третьего элемента И,выход которого через последовательно соединенные. второй иивертор ипервый элемент задержки"подключенк первому входу второго элемента .ИЛИвторой вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а выход - с входом четвертого триггера,первый выход которого соединен совходом пятого триггера, второй выход четвертого триггера подключен кпервому входу третьего элемента ИЛИ,второй вход которого подключен кпервому выходу пятого триггера ивторому входу шестого элемента И,выход которого соединен с первымвходом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходупятого элемента И, а выход - к входу первого триггера и второму входувторого элемента И непосредственной через третий инвертор к третьемувходу первого элемента И, выход которого соединен с первым входомпятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход соединен сосчетным входом счетчика, выход третьего триггера подключен к первым вхоК дам двух регистров и к входу распределителя, один из выходов которого соединен с первыми входами шестого и седьмого триггеров, а остальные и выходов подключены к вторым входам10 соответствующих .элементов И йз.группы элементов И, выходы которых чемент задержки подключен к входу установки нуля счетчика, второй выход восьмого триггера соединен с вторыми входами девятого и одиннадцатого элементов И и с первым входрм четырнадцатого элемента И, выход которого подключен к вторым входам седьмого элемента И и восьмого элемента ИЛИ и к первому входу восьмого триггера, второй вход которого соединен с шиной синхроимпульса, вторые входы 35 40 тринадцатого и четырнадцатого элементов И объединены и подключены к,К выходу седьмого триггерак второмувходу шестого триггера.и к третьему входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом девятого триггера, к второму входу которого через третий элемент задержки подключен выход первого инвертора выход девятого триггера соединен с третьим входом шестого триггера, выход которого через интегратор подключен к второму входу КК седьмого триггера, выход седьмогоэлемента ИЛИ подключен к второмувходу четвертого элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с вто рык входом пятого элемента И, тре 60 тий вход которого подключен к второму выходу пятого триггера, третий вход шестого элемента И подключен к выходу девятого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам десярез шестой элемент ИЛИ подключены к первым входам седьмого и восьмогО.элементов И, выходы которыхсоеди" иены с вторыми входами соответственно первого и второго регистров, выходы которых .являются выходим и шинами устройства, выход второго ключа соединен с первыми входами девятого и десятого элементов И и седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа и с первыми входами одиннадцатого и двенадцатого элементов И, вторые входы десятого и двенадцатого элементов И объединены и соединены с первым выходом восьмого триггера и с первым входом тринадцатого элемента И, выход которого подключен к второму входу восьмого элемента И ЗО и к первому входу восьмого элементаИЛИ, выход которого через второй эле 1034012того и двенадцатого элементов И соответственно, выходы девятого иодиннадцатого элементов И соединенысоответственно с вторым и третьимвходами первого элемента ИЛИ,На фиг. 1 представлена блок-схе.ма предлагаемого измерителя; наФиг. 2 - временные диаграммы его работы.Измеритель временных интерваловсодержит генератор 1 эталонной частоты, триггер 2, элемент И 3, элемент ИЛИ 4, триггер 5, элемент И б,триггер 7, распределитель 8, элементИ 9, инвертор 10, элемент 11 задержки элемент И 12, элемент ИЛИ 13, 15триггер 14, группу элементов И 15 -15)1, элемент ИЛИ 16, счетчик 17,триггер 18, элементы И 19 и 20, элемент ИЛИ 21, инверторы 22 и 23, элемент 24 задержки, элемент ИЛИ 25, щтриггеры 26-28 и интегратор 29, ключи 30-32, элементы И 33-36, элементы ИЛИ 37-39, триггер 40, элементыИ 41-44, регистры 45 и 46, элементИЛИ 47, элемент 48 задержки. Измери" цтель (фиг. 1) содержит также входнуюшину 49,шину 50.1 - 50.3 выброса программы измерений, шину 51 синхроимпуль.са,выходную шину 52 кода первого интервала, выходную шину 53 кода второго интервала,Измеритель временных интерваловработает следующим образом.При включении измерителя в работу осуществляется начальное обнуление всех элементов памяти измерителя. На шину 49 измерителя поступает пачка иэ восьми импульсов, разделенная на две группы (фиг. 2 б) почетыре импульса в группе с периодичностью поступления, определяемой 40периодичностью поступления по шине 51 синхроимпульсов (фиг. 2 а).Измеритель временных интервалов выполняет измерение двух временныхинтервалов в каждой пачке импульсоводного интервала в первой группе изчетырех импульсов, второго интервалаво второй группе.Измеритель рассчитан на три программы измерений: первая программа -измерение временных интервалов между первым и вторым импульсами в каждой группе из четырех импульсов;вторая программа - измерение временных интервалов между вторым и треть 55им импульсами в первой группе импульсов и между первым и четвертым импульсами во второй группе импульсов;третья программа - измерение временных интервалов между первым и четвертым импульсами в первой группеимпульсов и между вторым и третьимимпульсами во второй группе импульсов.Выбор программы измерений осуществляется с помощью внешнего пРог раммного устройства (на фиг. 1 не показано), связанного с шинами 50,1- 50.3 выбора программы измерений. По сигналу иэ программного устройства, поступающего на один иэ входов ключей 30-32 (передача сигнала на каждый иэ ключей осуществляется по австономной линии связи) открывается выбранный ключ, возбуждая свой выход. При измерении по первой программе возбуждается ключ 30 (Фиг. 2 в), при измерении по второй программе возбуждается ключ 31 (Фиг. 2 Ч) и при измерении по третьей программе возбуждается ключ 32 (Фиг, 2 э). На фиг. 2 подробно рассмотрена работа измерителя по первой программе. При этом синхроимпульс, поступающий на шину 50.1 от датчика последовательности импульсов (фиг. 2 а) переключает в состояние 1 триггер 40 (Фиг. 2 Ф), который возбуждаетвходы элементов И 34,33 и 41. Ключ 30при этом возбуждает входы элементов И 9, ИЛИ 37 (Фиг. 2 в), Последовательность импульсов, поступающая на входную шику 49 иэ датчика (фиг. 2 б) проходит через элемент И 9 (фиг. 2 г) инвертируется на инверторе 10 и поступает с задержкой (фиг. 2 д) на счетный вход триггера 14, пройдя через элемент 11 задержки и элемент ИЛИ 13.При этом на выходе триггера 14(фиг.2 е)переключающегося по заднему фронту импульсов последовательности с задержкой, определяемой элементом 11 задержки, формируется сигнал, который возбуждает счетный вход триггера 18, на инверсном выходе которого получается сигнал (фиг, 2 ж), возбуждающий элемент И 19, а сигнал с прямого выхода триггера 18 возбуждает один из входов элемента И 20. Через элемент И 19 в результате комбинированной дешифрации по входу и выходу триггеров 14 и 18 на выход проходят первый и второй импульсы каждой группы из четырех (фиг. 2 и), которые, пройдя через элемент ИЛИ 21, возбуждают счетный вход триггера 5 и вход элемента И 3. При этом на выходе триггера 5 Формируется сигнал (фиг. 2 л), возбуждающий один из входов элемента И 6, на другой вход которого подаются импульсы с частотой Го с генератора 1, а третий вхоДвозбуждается инвертором 22, На выходе элемента И б образуется пачка импульсов (фиг. 2 м), число которых пропорционально временному интервалумежду задним Фоонтом первого импульса и передним фронтом второго импульса, на выходе элемента И 3, один из вхоцов которого возбуждается импульсами с частотой, равной Го/2, Формируются импульсы (Фиг. 2 к), эаполняь ющие длительность импульсов;Формирующих временной интервал. Сумма импульсов с выходов элементов И 3 и б (Фиг, 2 н),поступает на счетных вход счетчика 17.Для съема. полученных при измерении кодовых значений временных интервалов импульсы последовательности с шины 49 измерителя, пройдя через инвертор 23 и элемент 24 задержки (Фиг. 2 н), возбуждает по заднему Фронту синхронизирующий вход тригге ра 26. В течение интервала времени между задними фронтами первого и четвертого импульсов пачки триггер 26 удерживается в состояйии фф 0 суммой сигналов, снимаемых с прямых вы ходов триггеров 14 и 18 (Фиг. 2 о). По окончании данного сигнала в триггер 26 записывается с входа 1) задним Фронтом задержанного. четвертого импульса 11. При этом триггер 26 20 (Фиг. 2 р) возбуждает вход Ъ тригге,.ра 27. Обработка кодов временных интервалов и их транспортировка осуществля 25 ется в измерителе в виде последовательного двоичного кода. С этой целью в измеритель введен триггер 7, для выработки синхронизирующих тактовых импульсов (ТИ), и распределитель 8, вырабатывающий синхрониэирующие главные имПульсы (ГИ)(фиг.2 с)и сигналы (1-я)- х разрядов. С помощью триггера 26 вырабатываются сигналы съема кода временных интервалов со счетчика 17На триггерах 27 и 28 осуществляется привязка (синхронизация) этих импульсов к . синхроимпульсам (ГИ) измерителя (фиг. 2 в,у). В случае, когда возбуждение входа р триггера 27 осуществляется в момент прихода его на синхронизирующий вход синхроимпульса ГИ, на выходе этого триггера возникает несформированный сигнал типа помехи (фиг. 2 т), который, пройдя через 45 ,инвертор 29 не возбуждает входа триггера 28, и Формирование сигнала опроса будет осуществляться по поступлении следующего импульса ГИ.Сигнал опроса возбуждает входы50 элементов 41 и 42, вторые входы которых возбуждаются либо прямым выходом триггера 40 при измерении первого интервала, либо инверсным выходом при измерении второго интервала.При съеме кода первого временного интервала возбужденный выход элемента И 41 (Фиг. 2 х) возбуждает элемент И 43,через который на регистр 45 проходит код, поступающий с раз рядных выходов счетчика 17. (Формирование этого кода осуществляется на элементах 15.1-15 П и элементе ИЛИ 16. При измерении второго интервала его код проходит на регистр 46 65 за счет возбуждения элементов И 42и 44 (фиг. 2 ц)Сигнал съема кода первого временного интервала переводит триггер 40в состояние10 ф (фиг. 2 Ф),При измерении по второй программе, когда открывается ключ 31(фиг.2 Ч),последовательность импульсов, поступающая на входную шину 49, проходит на выход элемента И 20 (Фиг.2 ш),при этом возбуждение триггеров 14и 18 этой последовательностью осуществляется через элемент И 12 иэлемент ИМИ 13. Дальнейшая обработка временных интервалов с выходаэлемента И 20 осуществляется аналогично первой программе.При измерении по третьей программе открывается ключ 32 (фиг. 2 э).На выходе элемента .ИЛИ 21 при этомпроходят импульсы последовательности (фиг. 2 ю).Съем информации .с регистра 45 и46 может осуществляться практическив любое время, В регистраМ информацияциркулирует непрерывно (цепь циркуляции на фиг. 1 не показана). Поэтому даже при смене информации в регистрах, занимающей несколько десятков микросекунд, старая, стираемаяинформация, которая будет сосчитанапри совпадении опроса регистров 45и 46 со сменой информации в них мало отличается от истинной, новой,если скорости изменения временныхинтервалов относительно невысокие.Триггер 7 и распределитель 8,составляющие блок управления (наФиг. 1 выделен пунктиром) введены визмеритель ради функциональной закон-ченности. На практике эти блоки являются принадлежностью прлбора или системы, в которые входит измеритель.Тогда схема рассматриваемого измерятеля временных интервалов может бытьупрощена Предлагаемый измеритель позволяет осуществлять широкую программу измерений временных интервалов в последовательности импульсов, Так,. например, при выборе второй программы измерений измеряются временные интервалы жежду вторым и третьим импульсами в первой группе из четырех импульсов и между первым и четвертым им" пульсами во второй группе из четырех импульсов. Требуемая для измерения временных интервалов селекция импульсов последовательности в измерителе решается более экономично на 3-4 вентиля за счет дешифрации как на выходах счетных триггеров, так и на их входах, Введение в измеритель регистров позволяет осуществлять съем информации об измерениях временных интервалах практически в любое время.Съем информации об интервалах накопительного счетчика измерителя эа счет введения в него триггера к интегрирующей цепи не подвержен сбоям за счет неполного считывания при совпадении съема информации с внутренккмк сках,ок,кульсамк кзмерктеля. По"авк;нкю с кзвесткьг у предлагаемого измерителя точность измерений независит от разброса длительностей кмкульсов воследовательн,сткилиал ППП Патент, г. Ужгород,ул. Проектная, 4 Ю г Ф гУ Г Щ аказ 5623/50 Тираж 411 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж, РПодписноеого комитета СССРний и открытийушская наб., д. 4/5