Измеритель времени задержки импульсов

(51)4 С 04 Р 10 РЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР ОПИСАНИЕ И(56) Авторское свидетельство СССРВ 1231481, кл. С 04 Р 10/04 1986.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к измерительндй технике. Цель изобретенияповышение быстродействия измерения.Измеритель времени задержки импульсов содержит первьй генератор 1 импульсов, элемент ИЛИ 2, второй генератор 3 импульсов, блок 4 задержки,блок 5 стробирования, выходную шину6, амплитудный компаратор 7, делитель8 напряжения, электронный ключ 9.Сцелью повышения быстродействия измерения в измеритель введены элементИ 10, счетчик 11 циклов, элемент ИЛИ12, счетчик 13 тактов, дешифратор 14,блок 15 управления, третий и четвертый генераторы 16, 17 импульсов, второй блок 18 задержки, триггер 19,блок 20 измерения задержки. Блок 5стробирования предназначен для запрета прохождения падающих импульсов навход внешнего запуска генератора 3импульсов в цикле измерения. Блок 15управления предназначен для: управления переключением электронногоключа 9, управления блоком 5 стробирования, переключения реверсивногосчетчика 21 из режима сложения в режим вычитания и наоборот. В описанииприведены примеры реализации блока 5стробирования и блока 15 управления.4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении времени задержкисигнала в пассивных электрических цестЦепью изобретения является повышение быстроцействия измерения.На фиг. 1 представлена функциональ.ная схема измерителя времени задержки импульсов; на фиг, 2 - функциональ"ная схема блока стробирования; нафиг, 3 - функциональная схема блокауправления; на фиг, 4 - диаграмма работы измерителя, 15Измеритель (фиг. 1) содержит пер" .вый генератор 1 импульсов, элементИЛИ 2, второй генератор 3 импульсов,блок 4 задержки, блок 5 стробирования, выходную шину 6, амплитудный 20компаратор 7, делитель 8 напряжения,электронный ключ 9, элемент И 10,счетчик 11 циклов, элемент ИЛИ 12,счетчик 13 тактов, дешифратор 14,блох15 управления, третий и четвертый 25генераторы 16, 17 импульсов, второйблок 18 задержки, триггер 19, блок 20измерения задержки, который содержитпоследовательно соединенные реверсивный счетчик 21, блок 22 переписи, ин,цикатор 23,Генератор 1 импульсов, элементИЛИ 2, генератор 3 импульсов, блок 4задержки, амплитудный компаратор 7,блок 5 стробирования и элемент И 1035соединены последовательно. Первый выход блока 4 задержки соединен с выходной шиной 6 устройства, а, второйвыход - с вторым входом блока 5 стробирования. Первый и второй выходыделителя 8 напряжения подключены соответственно к первому и второму входам электронного ключа 9, выход которого соединен с вторым входом амплитудного компаратора 7, Выход генера 45тора 1 импульсов соединен с первымивходами счетчика 11,циклов, блока 20измерения задержки, триггера 19, элемента ИЛИ 12 и с входом блока 18 задержки, Первый выход дешифратора 14подключен к вторым входам триггера 19 "Ои элемента ИЛИ 12, выход триггера 19соединен с вторым входом элемента И10, Выход элемента И 10 соединен свторым входом элемента ИЛИ 2. Выходэлемента ИЛИ 12 подключен к первомувходу счетчика 13 тактов, второй входкоторого соединен с выходом счетчика1 циклов, Второй вход счетчика 1 1 циклов соединен с выходом генератора3 импульсов. Первый, второй, третийвыходы счетчика 13 тактов подключенысоответственно к первому, второму итретьему входам дешифратора 14. Второй, третий, четвертый, пятый выходыдешифратора 14 подключены соответственно к первому, второму, третьему,четвертому входам блока 15 управления. Выходы генераторов импульсов16, 17 подключены соответственно кпятому и шестому входам блока 15 управления.Первый выход блока 15 управлениясоединен с управляющим входом электронного ключа 9, второй выход " стретьим входом блока 5 стробирования,третий и четвертый выходы - соответственно с вторым и третьим входамиблока 20 измерения задержки. Выходблока 18 задержки соединен с четвертым входом блока 20 измерения задерж"ки.Блок 5 стробирования состоит(фиг. 2) иэ первого инвертора 24,двухэлементов И-НЕ 25, 26 второго инвертора 27, согласующего каскада 28.Согласующий каскад 28 выполнен в видеэмиттерного повторителя, согласованного с волновым сопротивлением исследуемого тракта. Второй выход блока4 задержки соединен с входом инвертора 24, выход которого соединен спервым входом элемента Й-НЕ 25, навторой вход которого подается сигналс четвертого выхода блок 15 управления, Первый выход элемента И-НЕ 25соединен с первым входом элементаИ-НЕ 26, второй вход которого соединен с выходом амплитудного компаратора 7. Выход элемента И-НЕ 26 соединен с входом инвертора 27, выходкоторого соединен с входом согласуюего каскада 28, выходом подключенного к первому входу элемента И 10.Блох 15 управления фиг. 3) предназначен для управления переключениемэлектронного ключа 9 (подключенияуровня "0,5" или "0,25" с выхода делителя 8); управления блоком 5 стробирования включение режимов "Измерение" или "Калибровка" ); переключения реверсивного счетчика 21 изрежима сложения в режим вычитания инаоборот и состоит из элементов И 29"32, элементов ИЛИ 33-36,Первый вход элемента И 29 соединен с первым выходом дешифратора 14,.1420598 Ч ЧЧт - "гСЙ второй вход - с выходом генератора ,16. Первый вход элемента И 30 соединен с третьим выходом дешифратора 14второй вход - с выходом генератора 17. Первый вход элемента И Э 1 соединен с четвертым выходом дешифратора 14, второй вход - с выходом генератора 17. Первый вход элемента И 32 соединен с вторым выходом дешифратора 14, второй; вход - с выходом генератора 16. Первый вход элемента ИЛИ 33 соединен с первым выходом дешифратора 14, второй вход - с вторым выходом дешифратора 14. Первый вход элемента ИЛИ 34 соединен с вторым выходом дешифратора 14, второй вход - с третьим выходом дешифратора 14. Первый вход элемента ИЛИ 35 соединен с выходом элемента И 29, второй вход - с выходом элемента И 30. Выход элемента ИЛИ 35 соединен с первым входом реверсивного счетчика 20. Первый вход элемента ИЛИ 36 соединен с выходом элемента И 31, второй вход - с выходом элемента И 32.Генераторы 1, 16, 17 импульсов представляют собой автоколебательные импульсные генераторы.Генератор 3 импульсов предназначен для формирования длительности и амплитуды импульсов и задержки их относительно запускающих импульсов. Он должен удовлетворить следующим требованиям: длительность импульса 0,1-1,0 мкс,обеспечение режима внеш" него запуска, наличие устройства точ-. ной фазной привязки Формируемых импульсов относительно запускающих, обеспечении задержки 1-100 мкс.Блок 4 задержки предназначен для создания задержки импульсов в цепи обратной связи импульсного генератора, состоящего из соединенных в коль" цо генератора 3, блока 4 задержки, амплитудного компаратора 7, блока 5 стробирования, элемента И 10, элемента ИЛИ 2. Блок 4 задержки реализуется последовательньи соединением линий задержки по типовой схеме. Выходной каскад блока 4 задержки должен быть согласован с волновым сопротивлением исследуемого тракта. ФБлок 5 стробирования предназначен .для запрета прохождения падающих импульсов на вход внешнего запуска генератора 3 импульсов вцикле измерения. Устройство работает следующим образом,Импульс (фиг, 4 а) генератора 1 устанавливает исходное состояние счетчика 11 циклов, реверсивного счетчика21, триггера 19 и через элемент ИЛИ12 счетчика 13 тактов, На выходахдешифратора 14 устанавливаются "0" 10 (Фиг. 4, м - р). Блок 15 управлениязапрещает прохождение импульсов сгенераторов 16, 17 на вход реверсивного счетчика 21 (Фиг. 4 с,т) и подключает к амплитудному компаратору7 выход "О, 25" делителя 8 напряжения, а "0" на втором выходе блока15 управления (Фиг,4 Ф)переводит потретьему входу блок 5 стробированияв режим калибровки.2 0В режиме "Калибровка" инвертор 24не пропускает стробирующий импульс,поступающий на второй вход блока 5,поэтому на выходе блока 5 стробиро вания присутствуют как отраженный,так и падающий импульсы, которыечерез элементы И 10 и ИЛИ 2 поступают на вход генератора 3. При этом навторой вход элемента И 10 поступаетразрешающий сигнал ("1") с выходатриггера 19. Принцип построения генератора 3 выбран такк, что при выполнении условия где 2 - время задержки исследуемоготртракта;2 - время задержки генератора Э, 40генератор запускается только первымиимпульсами из пары, поступающей наего вход, т,е. только падающими импульсами. Поэтому задержка генератора 3 выбирается заведомо больше величины 2, . На первом такте счетчика 13 45.тактов в автогенераторе, состоящем из генератора Э, блока 4 задержки,амплитудного компаратора 7, блока 5стробирования, элемента И 10 и элемента ИЛИ 2, циркулирует падающий импульс. Это означает, что в кольцо ававтогенератора не входит исследуемый тракт. Так как импульсы не поступают на счетныевходы реверсивного счетчика 21, первый такт является холостым. Он предназначен для того, чтобы. после окончания четырех тактов измерения (когда счетчик тактов обнуляется) запретить прохождение счетныхгце 2 Эл 7, 1, - временазадержки элемента ИЛИ 2, генератора3, блока 4 задержки исследуемоготракта, амплитудного компаратора 7,блока 5 и элемента И 10 соответственно,После появления на выходе счетчика11 (фиг.4 ж) третьего импульса переполнения счетчик 13 тактов переходитв состояние 011 (Фиг.4 и-л), На этомзаканчивается третий такт работыустройства.В третьем такте импульсы генератора 16 (фиг. 4 т) поступают на входобратного счета блока 20 измерения лов,5 14205импульсов на входы реверсивного счетчика 21.Счетчик 11 циклов снитает количество падающих импульсов, циркулирующихв автогенераторе. При поступлении5и-го импульса счетчик 11 Формирует насвоем выходе (фиг. 4) первый импульспереполнения, который, поступая на второй вход счетчика 13 тактов переводит его в состояние 001 (фиг. 4 й- ).На этом заканчивается первый тактработы устройства.На втором выходе дешифратора 14устанавливается "1" (фиг. 4 м) которая через блок 15 управления разрешает прохождение на суммирующий входреверсивного счетчика 21 тактовых импульсов с генератора 16 (Фиг. 4 с),одновременно "1" на первом выходе"0" на втором выходе блока 15 управления (фиг.4 ф) оставляет блок 5 стробирования в режиме "Калибровка",Во втором такте счетчика 13, также как и в первом такте, в автогене-раторе циркулируют падающие импульсы.В кольцо автогенератора не входит ис- З 0о,следуемый тракт, Период Т на второмтакте определяется соотношением 05 Л л Л лОЕ л ЛТ =+ Э + ++ +КАлгдеЭ 79 , ;, Я,т - временалЕЯ 35задержки элемента ИЛИ 2, генератора3, блока 4 задержки, амплитудногокомпаратора 7, блока 5 стробйрованияи элемента И 10 соответственно.После появления на выходе счетчика 11 (Фиг. 4 ж) второго импульса переполнения, счетчик 13 тактов переходит в состояние 010 (фиг.4 и-л). Наэтом заканчивается второй такт работыустройства,Во втором такте импульсы генератора 16 (фиг. 4 е) поступают на входпрямого счета блока 20 измерения задержки (вход +1 реверсивного счет 50чика 21). Количество Кимпульсов,поступающих на вход прямого счетасчетчика 21, равнао,иТдквп " -Тт 4 кт 16 / 55где Т, - период тактовых импульсовтдкт 1генератора 16;и - емкость счетчика 11 цик 98 6В третьем такте работы устройства на третьем выходе дешифратора 14 (фиг.4 н) устанавливается " 1", которая через блок 15 управления разрешает прохождение на вычитаюший вход реверсивного счетчика 21 тактовых им" пульсов с генератора 16 (фиг. 4 т). Блок 15 управления включает режим "Измерение" по третьему входу блока 5 стробирования (фиг.4 ф), а срабатывание амплитудного компаратора 7 по уровню "О, 5" (Фиг. 4 у) .В режиме "Измерение" стробирующий импульс с второго выхода блока 4 задержки проходит через инвертор 24 и элемент И-НЕ 25 блока 5 стробиро" вания и далее поступает на первый вход элемента И-НЕ 26, на второй вход которого поступает пара импульсов- падающая и отраженная с выхода амплитудного компаратора 7, Полярности импульсов на входах элемента И-НЕ 26 такие, что на его выход проходит только отраженный импульс, который через инвартор 27, согласукцций каскад 28 поступает на выход блоха 5 стробирования. С выхода блока 5 отраженный импульс через элементы И 10 и ИЛИ 2 поступает на вход генератора 3. В это время на втором входе элемента И 10 находится разрешающий сигнал, который поступает на него с выхода триггера 19Таким образом, в третьем такте счетчика 13 тактов в автогенераторе циркулируют отраженные импульсы.уровень срабатывания амплитудного компа 1 Иратора 7 остается 0,5Период Т,в третьем такте опрео,Бделяет ся соотношением1420598 В четвертом такте работы устройства на четвертом выходе дешифратора 14 (фиг.4 о) устанавливается "1", которая через блок 15 управления разрешает прохождение на суммирующий вход реверсивного счетчика 21 тактовых импульсов с генератора 17 (фиг.4 с)Блок 15 управления включает режим "Измерение" по третьему входу блока 5 стробирования (фиг.4 ф), а срабаты-: вание амплитудного компаратора 7 - по уровню "0,25" (фиг. 4 у). В четвертом такте в автогенераторе циркулирует отраженный импульс аналогично третьему такту, Уровень срабатывания амплитудного компаратора 7 "0 25".о,ЫЭ. Период Тллл в четвертом такте оп-з"ределяется соотношением После появления на,выходе счетчи,ка 11 (фиг.4 х) четвертого импульса переполнения счетчик 13 тактов переходит в состояние 100 (фиг.4 и- л). На этом заканчивается четвертый такт . работы устройстваВ четвертом такте импульсы генератора 17 (фиг. 4 с) поступают на вход прямого счета блока 20 измерения задержки (вход "+1" реверсивного счетчика 21) .02Количество Б кз импульсов, поступающих на вход прямого счета счетчика 21, равно 0,2 пТибулл Ф такт 11Измеритель времени задержки импульсов, содержащий последовательносоединенные первый генератор импульсов, первый элемент ИЛИ, второй генератор импульсов, блок задержки,амплитудный компаратор и блок стробирования, первый выход блока задержки 55подключен к клемме исследуемого трак, та, второй выход блока задержки соединен с вторым входом блока стробирования, первый и второй выходы делителя напряжения соединены соответствен- г 7задержки (вход "-1" реверсивного счетчика 21). Количество Б импульИЭлл сов, поступающих на вход обратного счета счетчика 21, равноо,5оы п,тчем ттакт 1 о,иТизм "2 + " + "Ф+2 "т ++5 +дф 25 где Т - период тактовых импульсовтакт 1 тгенератора 17.. В пятом такте работы устройства на пятом выходе дешифратора 14 (фиг. 4 о) устанавливается "1", которая через блок 15 управления разрешает прохождение на вычитающий вход реверсивного счетчика 21 тактовых импульсов с генератора 17 (фиг.4 т).Блок 15 управления включает режим "Калибровка" по третьему входу блока 5 стробирования (фиг.4 Ч), а срабатыванне амплитудного компаратора 7 - по уровню "0,25" (фиг.4 ф). В пятом такте в автогенераторе циркулирует падающий импульс аналогично первому такту. Уровень срабатывания амплитудного компаратора 7 - "0,25".Период Ткд в пятом такте опреде 0,25ляется соотношением: кдл 1 Я"т "5 о После появления на выходе счетчика11 (фиг.4 х) пятого импульса переполнения счетчик 13 тактов переходит всостояние 101 (фиг. 4 ц-д),на первомвыходе дешифратора 14 (фиг. 4 р)устанавливается "1", которая через вто-.рой вход элемента ИЛИ 12 устанавли вает счетчик 13 снова в состояние000, кроме того, 111 с выхода де.шифратора 14 поступает на П-входтриггера 19 и устанавливает его всостояние "0" (фиг.4 з). "0" с .=,шкода 25 триггера 19 поступает на второй входэлемента И 10 и запрещает циркулирование импульсов в цепи автогенератора,На этом заканчивается полный цикл ЗОизмерения.Количество, импульсов, поступа,лщнхна вход обратного счета счетчика 2,на пятом такте равноО 25 иТ35 кдд К окончанию пятого ;,нкла на реверсивном счетчике 21 записывается .-.ело О,Х 0,5 025 М = И- И + Мкоторое переписывается в индикаторимпульсом опроса (фиг.4 к), поступающим с бпока 18 задержки. 45 Формула изобретениядеш. И сен, Ф Отдешл От сенлр т деш.ц От дйи.9 От сен, Э От дйц,1 Ф 96 ЙЩ 14 У ЮЛЮ От деии 1 т дсшЯ Иир а. Ю 9 1420 но с первым и вторым входами электронного ключа, выход которого соединен с вторым входом амплитудного компаратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, в него введены счетчик циклов, счетчик тактов, втоРой элемент ИЛИ, дешифратор, блок управления, третий и четвертый генераторы импульсов блок измерения задержки, второй, блок задержки, КС- триггер, элемент И, при этом выход первого генератора импульсов подключен к первым, входам счетчика циклов, блока измерения задержки, Б-входу триггера, через второй элемент ИЛИ- к второму входу счетчика тактов и через второй блок задержки " к второму входу блока измерения задержки, первый выход дешифратора подключен к К-входу триггера и второму входу второго элемента ИЛИ, выход триггера подключен к второму входу элемента И,598 10выход элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу счетчика тактов, вто рой вход которого подключен к выходу счетчика циклов, второй вход счетчика циклов подключен к выходу второго генератора импульсов, выходы счетчика тактов подключены к соответствующим входам дешнфратора, выходы дешифратора, за исключением первого, подключены к соответствующим входам блока управления, выходы третьего и четвертого генераторов импульсов подключены соответственно к пятому и шеста" му входам блока управления, первый выход блока управления подключен к третьему входу электронного ключа, второй выход -к третьему входу блока стробирования, третий и четвертый выход - соответственно к третьему и четвертому входам блока измерения задержки.ор М. Циткина Корректор М. Яароши ираж 3 Заказ 4 одписное Н ул, Проектная водствеино-полиграфическое предприятие, г. У В ИИПИ Государственн по делам изобрете13035, Москва, Ж, Р го комитета СССРий и открытийушская наб., д, 4/5