Устройство для задержки импульсов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, сеид-ву(22) Заявлено 1004,81 (23 ) 3273504/18-21 Я 1) МКПЗ Н 03 К 5/13 с присоединением заявки Йо, -Государственный номнтет СССР по делам нзобретеннй н открытий.5(088,8) Опубликовано 30.0133. Бюллетень Ио 4 Дата опубликования описания 30,01.83(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗНРЖКИ ИИНУЛЬСОВ Изобретение относится к измерительной и импульсной технике и можетиспользоваться для получения по двумканалам пар импульсов с калиброваниемрегулируемым сдвигом междуними.Известно устройство, обеспечивающее формирование пар импульсов с регулируемым сдвигом между ними, которое содержит задающий генератор, двелинии задержки, генератор сброса,триггер, элемент И и делитель с переменным коэффициентом деления,Задержка между опорным и задержанным импульсами обеспечивается путемподсчета в делителе с переменньмкоэффициентом деления Н периодов им"пульсов с задающего генератора 13.Недостатками известного устройства являются большая дискретностьпри задании задержки,определяемаяпериодом повторения импульсов задающего генератора, и невозможность работы в режиме с выемным запуском.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, обеспечивающееформирование задержанного выходногоимпульса относительно входного, принимаемого за опорный, которое содержит регулируемую линию задержки,линию задержки, счетчик, дешифратор, элемент ИЛИ, датчик задержки, триггер, управляемый генератор импуль" сов, четыре элемента И, блок измерения разности периодов и блок управления 2 1.Известное устройство имеет недостаточную точность.Целью изобретения является повышение точности.для достижения указанной цели вустройство для задержки импульсов, содержащее датчик задержки, блок управления, первым входом соединенный с входной шиной и первым входом первого элемента И, вторым входом - с шиной фйуск, а первым выходом- через соединенные последовательно первый элемент И, элемент ИЛИ с единичным входом триггера, соединенного выходом с первыю входом управления генератора импульсов и через регулируемую линию задержки с вторым входом управления генератора импуль сов, выходом соединенного со счетным входом счетчика и через второй элемент .И с вхоцом синхронизации триггера и входом перезаписи с информационных входов счетчика, выходы, 30 которого через дешифратор соединеныс входом запрета счета счетчика ивторым входом второго элемента И,второй выход блока управления черезформирователь соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий нход которого соединен с выходом линии задержки и измерительным нходом блокаизмерения разности периодов, входуправления.и выход конца измерениякоторого соединены соответственнос третьим выходом и третьим нходом 10блока управления, входы управлениярегулируемой линии задержки соединены с выходами младших разрядовдатчика кода, старшими разрядамисоединенного с информационными входами счетчика, введены первый и второй формирователи, первый и второйпереключатели и компаратор, выходомсоединенный с входом линии задержкиа сигнальным входом - с первымивыходами первого и второго переключателей, входы управления которыхсоответственно соединены: первого спервым выходом блока управления,вторым входом формирователя, первымвходом установки уровня отсчета компаратора и входом управления второгодополнительного формирователя, авторого с нторым выходом блока управления, третьим входом первого элемента И, вторым входом установкиуровня отсчета компаратора и входомуправления первого дополнительногоформирователя, сигнальным входом соединенного с выходом второго элемента И, а выходом - с входом первого 35переключателя, выходом подключенного к первому выходу устройствасигнальный ьход второго дополнительногоформирователя соединен с выходомэлемента ИЛИ, а выход - с входом 40второго переключателя, выход которо",го подключен к второму выходу устройства,На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство для задержки импульсов .содержит датчик 1 задержки, блок 2управления, первым входом соединенный с шиной Вход и первым входом первого элемента И 3, вторым.входом - с шиной 1 Пуск 1, а первымвыходом через второй вход первогоэлемента И 3, первый вход элементаИЛИ 4, единичный вход триггера 5с первым входом управления генера- .тора 6 импульсов и через регулируе"мую линию 7 задержки, второй нходуправления генератора 6 импульсов "со счетным входом счетчика 8 и через,первый вход второго элемента И 9с входом синхронизации триггера 5 и 60входом перезаписи с установочныхвходов счетчика 8, выходы которогочерез дешифратор 10 соединены с входом запрета счета в счетчике 8 ивторым входом второго элемента И 9, б 5 Второй выход блока 2 управлениячерез первый вход формирователя 11соединен с вторьак входом элементаИЛИ 4, третий вход которого соединенс выходом линии 12 задержки и измерительным входом блока 13 измеренияразности периодов, вход управленияи выход конца измерения которого соединены соответственно с третьим выходоми третьим входом блока 2 управления.Дополнительно введенные блок 14коррекции, первый и второй формирователи 15 и 16, первый и второйпереключатели 17 и 18 и компаратор19, выходом соединенный с входом линии 12 задержки, а сигнальным входом - с первыми выходами первого ивторого переключателей 17 и 18, входы управления которых соответственносоединены первого переключателя 17с первым выходом блока 2 управления,вторым входом формирователя, первымвходом установки уровня отсчета компаратора 19 и входом управления второго дополнительного формирователя16, а второго переключателя 18 свторым выходом блока 2 управления,третьим входом первого элемента Ивторым входом установки уровня отсчета компаратора 19 и входом управления первого дополнительного формирователя 15, сигнальным входом соединенного с выходом второго элемента И 9, а выходом через второй выход первого переключателя 17 - с шиной Выход 1 фСигнальный вход второго дополнительного формирователя 16 соединенс выходом элемента ИЛИ 4, а выходчерез второй выход второго переключателя 18 - с шиной фВыход 21,Выход датчика 1 задержки соединен с первой группой входов блока 14коррекции, выход которого младшимиразрядами соединен с входами управления регулируемой линии 7 задержкиа старшими разрядами - с информационными входами счетчика 8,Вторая группа входов блока 14коррекции соединена с информационными выходами блока 13 измеренияразности периодов, вход управленияс четвертыми выходом блока 2 управления, а выход конца коррекции - счетвертым входом блока 2 управления.Устройство содержит два каналаЗадержка импульсного сигнала взадержанном канале по отношению к,опорному производится в соответствиис заданным значением кода с датчика1 задержки и обеспечивается длябольших значений путем подсчета числа импульсов с генератора б импульсов счетчиком 8 и задержки сигналав пределах периода повторения импульсов с генератора б импульсовна регулируемой линии 7 задержкидля малых значений.Соотношение между периодом повторения импульсов с генератора 6импульсов, разрядностью регулируемойлинии 7 задержки и минимальным дискретом задержки, соответствующим единице младшего разряда управляющегоэтой линией кода, выбрано таким,что весовые коэффициенты задержкипо всем разрядам кода с датчика 1задержки соответствуют основаниюэтого кода,Так, например, при двоичном кодес датчика 1 задержки восьмиразряднойрегулируемой ливии 7 задержки и ми"нимальном дискрете в 0,1 нс периодповторения импульсов с генератора бимпульсов следует взять 25,6 нс,так как вес старшего (восьмого) раз"ряда регулируемой линии 7 задержкисоставляет 12,8 нс, тогда девятыйразряд будет иметь вес 25,6 ис, десятый 51 нс и т.д.Устройство работает в двух режимах.А - передача сигнала с шиныфВход на шивы фВыход 1 фф, фВыход 2 ф с задержкой сигнала на шине1 Выход 1 фф по отношению к сигналуна шине. ффВыход 2 фф на величину,соответствующую коду, поступившемуна входы управления регулируемойлинии 7 задержки и информационныевходы счетчика 8,Б - рециркуляция сигнала в устройстве, измерение разности периодоврециркулирующих сигналов, соответствующих Задержке опорного канала итекущей задержке задержанного кана-.ла, и поправка кода с датчика 1 задержки в блоке 14 коррекции до такой величины, когда разность междуизмеренной и заданной величинами непревышает допустимого. значения.Режим А является исходным рабочим, а режим Б - вспомогательным,обеспечивающим повышение точностизадания задержки, между импульсамиопорного и задержанного каналов.Переход в режим Б производитсякомандой Пуск 1, а выход из негоавтоматический по сигналу фКонецкалибровки 1 с выхода блока 14 кор. рекции, свидетельствующему о равенстве с требуемой точностью за"данной величины задержки с датчиказадержки и измеренной измерительнымблокэм 13 разности периодовРассмотрим работу устройства врежиме А,Код, соответствующий задаваемойзадержке, поступает с датчика 1задержки через блок 14 коррекциимладщлми разрядами на входы управления регулируемой линии 7 задержки,а старшими разрядами - на установоч"10 ные входы счетчика 8.В исходном состоянии до подачина второй вход блока 2:управлениякоманды Пускф код с датчика 1 Эадержки проходит на .выход блока 145 коррекции. Это состояние обеспечивается командой фСбросф (цеписброса на чертеже не показаны),На первом и втором выходах блока 2 управления уровень логическаяф 11. Уровнями с этих выходов разрешено прохождение запускающегоустройства сигнала с шины фВходфна шины фВыход 1 и фВыход 2 ссоответствующей задержкой в задер 25 жанном канале,Задержка обеспечивается следующим образом,входной импульс через первыйэлемент И 3, элемент ИЛИ 4 поступаетна единичный вход триггера 5. Пофронту этого импульса триггер 5взводится и с его прямого выходаперепад фОпоступает на первыйвход управления генератора 6 импульсов, создавая условия для его эа"пуска,Генератор б импульсов работаетв ждущем режиме и генерация в немвозникает только при поступленииуровня логическая 1 ф на оба входа46 управления, При подаче хотя бы наодин вход управления уровня логический фОф генерация срывается,Разрешающий перепад на второйуправляющий вход генератора 6 им 45 пульсов поступает через время, равное величине задержки в регулируемойлинии 7 задержки, которое соответствует коду, заданному на ее входыуправленияС этого момента времени50 на выходе генератора б импульсовпоявится импульсный сигнал с периодом Тч, Далее в зависимости от кодав старших разрядах с выхода блоха14 коррекции возможны два режима ра 55 боты устройства,1. Код в старших разрядах отличенот нуля, чтосоответствует условию3В этом случае в счетчик 8 черезинформационные входы записан код, отличный от нуля, который на выходе дешифратора 10 создает уровень логический фОф, Этим уровнем блокируется прохождение импульсов с гене ратора 6 импульсов через второй эле 993455мент И 9, а в счетчике 8 разрешаетсясчет импульсов с генератора 6 им"пульсов,Счетчик 8 работает на вычитание, счет - по срезу импульсов.По о -му импульсу, соответствующему числу, записанному в счетчик 8 с информационных входов, произойдет обнуление счетчика 8. Это состояние дешифрируется дешифратором 10, выходной сигнал которого уровнем логическая 1 разрешит прохождение и +1-го импульса через второй элемент И 9 и запретит счет в счетчике 8. Этот же импульс поступает на вход перезаписи с информационных входов счетчика 8 и производит перезапись в него кода с выхода старших разрядов блока 14 коррекции, а такжезапускает первый дополнительный формирователь 15;и срезом сбрасывает триггер 5, который срывает генерацию в генераторе б импульсов.первый дополнительный формирователь 15 выдает импульс норм.рованноР. амплитуды и длительности, который через замкнутые контакты Вход- второй выход первого переключателя 17 проходит на шину Выход 1,Величина задержки в этом канале при выборе параметров регулируемой линии 7 зацержки и периода повторе" ния импульсов с генератора б импуль" сов в соответствии с описанным ранее будет- Ка,где К - число, задаваемое с выходаблока 14 коррекции;вес единицы младшего разрядакода с датчика 1 задержки.Д . Код в старших разрядах равеннулю, что соответствует условию3 чВ этом случае с дешифратора 10уровнем логическая ф 1 запретитсясчет в счетчике 8 и разрешится про"хождение первого же импульса с выхода генератора 6 импульсов на шинуВыход 1, как описано выше.Этим импульсом подтвердится нуле,вое состояние счетчика 8 и срезомсбросится триггер 5, что сорвет генерацию в генераторе б импульсов.Величина задержки в канале соответствует приведенной, формуле,Выбор режима 1. илипроизводится автоматически,Формирование сигнала в опорномканале производится по фронту импульса с выхода элемента ИЛИ 4, которыйпоступает на второй дополнйтельныйФормирователь 1 б,где нормируетсяпо амплитуде и длительности, и череззамкнутые контакты фВход - второйвыход второго переключателя 18проходят на шину Выход 2 ф,Во втором дополнительном формирователе 16 кбмпенсируется начальнаязадержка (при нулевом коде с датчика;1 задержки) задержанного канала таким образом, что начальная расфа 5 зировка между каналами (на шинахВыход 1, Выход 2 ф) близкак нулю.Величина между каналами определяется следующим соотношением;01Ъ 01 02+ 31где о " отсчитанная от выхода элемента ИЛИ 4 начальная задержка в задержанном кана 15 ле при нулевом коде с блока 14 коррекцииу" начальная задержка в опорном канале, отсчитаннаяот выхода элементаИЛИ 4;фактическое текущее зна 3чение задаваемой задержки,соответствующее коду сдатчика 1 задержки;- значение задержки, задаваемое с датчика 1 эадержкифдз - абсолютное значение погрешности задания.Иэ-эа нестабильности о и )2,не-.точности начальной настройки (когдаФ 62) и наличии д, иэ-за погрешности регулируемой линии 7 задержки и генератора б импульсов погрешность задания задержки между каналами может достигать величины в единиЗ 55 цы процентов, а для малых значенийзадержки, лежащих в наносекундномдиапазоне, и в десятки процентов.для уменьшения погрешностей задержки между каналами используется ре 40 жим Б,Рассмотрим работу устройства врежиме Б,По команде Пускс привязкойк паузе запускающих импульсов на45 первом выходе блока 2 управленияпоявится сигнал уровнем логический0, который блокирует прохождение импульса с шины Вход на выход первого элемента И 3 и включает50 первый переключатель 17 в положение"Вход - первый выход, блокируетзапуск второго дополнительного Фор"мирователя 16 и включает в компараторе 19 первый уровень отсчета, со 55 ответствующий точке на фронте импульса с первого дополнительногоформирователя 15, по которой ведетсяотсчет задержки между каналами, Одновременно иэ перепада ф 1-0 ф сигнала с первого выхода блока 2 управления формирователь 11 Формируетодиночный импульс, который, задерживаясь на величину, соответствующуюкоду с выхода блока 14 .коррекцииформирователь 15, выходной импульс которого поступает на вход компара" тора 19.В момент равенства сигнала с.пер;вого дополнительного Формирователя 15 и первого уровня отсчета компйра тор: 19 Формирует выходной импульс длительностью, близкой к длительности импульса с формирователя 11 и положительной полярности, который черезлинию 12 задержки поступает на 30 измерительный вход блока 13 измерения разности периодов и элемент ИЛИ 4, через который импульс вновь вводится в задержанный канал.Таким образом, импульс рециркули.5 рует в задержанном канале Период рециркуляции соответствует сботношениюр + о+ зфгде р - суммарная задержка компара 20тора .19, линии 12 задержкии элемента ИЛИ 4.Линия 12 задержки обеспечивает выдержку на время установления переходных процессов в триггере 5 и генераторе б импульсов.Этот период рециркуляцин измеряется блоком 13 измерения разности периодов и запоминания и нем, По окончании измерения в блок 2 управле- Е ния с блока 13 измерения разности периодов выдается команда Конец измерениями, по которой блок 13 изме:рения разности периодов сигналом с блока Е управления переводится в ре- З 5 жим вычитания, На первом выходе блО- ка 2 управления появляется сигнал уровнем логическая фф, а на втором -. уровнем логический Оф.Сигнал с второго выхода блока 2 40 управления блокирует первый элемент И 3 и запуск первого дополнительного Формироватепя 15, включает второй переключатель 18 в положение Вход- первый выход и включает в компара торе 19 второй уровень отсчета, соответствующий точке на Фронте,импульса с второго дополнительного .Формирователя 16, по которой ведется отсчет задержки между каналами,Одновременно из перепада1.-0 фе: сигнала с второго выхода блока 2 управления формирователь 11 формирует одиночный импульс, которнй проходит .через элемент ИЛИ 4, второй дополнительный формирователь 16, второй переключатель 8 на.вход компаратора 19.В момент равенства сигнала с втоф рого дополнительного Формирователя 16 и второго уровня отсчета компа" ф ратор 19 Формирует выходной импульс который через линию 12 задержки поступает иа блок 13 измерения разности,периодов и через элемент ИЛИ 4 вновь на. вход второго дополнитель ного Формирователя Ь, замыкая кольцо рециркуляции, Период рециркуляции ранен та = оу + рВ блоке 13 измерения разностипериодов определяется равность периодов первого и второго режимоврециркуляции и результат измерениявыдается на вторую группу входовблока 14 коррекции, а в блок 2 уп-.равления выдается Команда 1 фКонецизмерения, по которой код с выходаблока 13 измерения периода заноситсяв блок 14 коррекции, вычисляетсяотклонение л(И 2= си и аэизмеренной величины от заданной сдатчика 1 задержки, суммируется сучетом знака это отклонение с величиной кода с датчика 1 задержки,а результат запоминается в выходномрегистре блока 4 коррекции,Измеренная блоком 14 измеренияразности периодов величина равна01+ р+ 3ОЙ+ Фр 1 р 2+ 3 3 а зфгде д - суммарное отклонение измеренной величины задержкиот заданной с датчика 1задержки включает в себяотклонение В 1 р = р Ойи 3Одновременно в блоке 14 коррекции сравнивается полученная величинаотклонения д .с допустимым значением, если она в допустимых пределах, то устройство переводится врежиме А командой ффКонец коррекции с блока 14 коррекции. Если полученное отклонение за пределами допуска, то на первом выходе блока 2управления снова появится сигналуровнем логический фОф, а на втором выходе - логическая фф 1, и далее процесс повторяется,Рециркуляция в задержанном каналетеперь осуществляется при коде с выхода блока 14 коррекции, равном направленному в первом такте коррекции,По концу второго цикла измерения;разности периодов также выдается команда с блока 2 управления на блок14 коррекции, по которой вычисляетсяотклонение измеренной величины отзаданной с датчика 1 задержки, суммируется с учетом знака это отклонение с величиной, полученной в пер-.вом такте коррекции, а результатзапоминается в выходном регистреблока 14 коррекции,Так же, как и и пЕрвом тактекоррекции, сравнивается величинаотклонения с допустимым значением,В каждом последующем такте коррекции будет поправляться код,эаФикснрованный и блоке 14 коррекции впредыдущем такте коррекции.Величина поправки с учетом знакавычисляется как отклонение разностикода с датчика 1 задержки от величины, измеренной .блокг 13 измеренияразности периодоз,Устройство будет находиться врежиме Б до тех пор, пока отклонение измеренной блоком 13 измеренияразности периодов величины от заданной с датчика 1 задержки не будетпревышать допустимое значение. Вэтом случае в очередном такте коррекции с блока 14 коррекции на блок 2 1 Оуправления поступит команда Конец коррекции, по которой блок 2управления переводится для работы врежиме А.Теперь в режиме А задержка задается поправленным кодом с блока14 коррекции и погрешность заданиязадержки между каналами будет зна"чительно меньше исходной (до коррекции), так как будет сведена до 2 рпренебрежимой величины д 13,Как видно из описания предлагаемого устрэйства, погрешность егоможет быть сведена до погрешностиизмерения блока 13 измерения разнос- дти периодов, которая легко реализуется до десятых и сотых долей процента,Корректировка осуществляетсяавтоматически и задержка задаетсямежду определенными, заведомо известными точками на выходных сигналахканалов, что исялючает неопределенность в задании малых (наносекунЬных) значений задержки и позволяетформировать выходные сигналы в диапа-З 1зоне амплитуд,Формула изобретения40Устройство для задержки импульсов, содержащее датчик задержки, блок управления, первым входом соединенный с.входной шиной и первым входом первого элемента И, вторым входом с шиной Пуск, а первым выходом- через соединенные последовательно первый элемент И, элемент ИЛИ с.единичным входом триггера, соединенного выходом с первым входом управления генератора импульсов и через регулируемую линию задержки с вторым входом управления генератора импульсов, выходом соединенного со счетным входом счетчика и через второй элемент И с входом синхронизации триггера ивходом перезаписи с информационныхвходов счетчика, выходы которогочерез дешифратор соединены с входомзапрета счета счетчика и вторым входом второго элемента И, второй выход блока управления через Формирователь соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом линии задержки иизмерительным входом блока измеренияразности периодов, вход управленияи выход конца измерения которогосоединены соответственно с третьимвыходом и третьим входом блока управления, входы управления регулируемой линии задержки соединены с выходами младших разрядов датчика кода, старшими разрядамисоединенного с информационными входами счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй Формирователи, первый и второй переключатели и компаратор, выходом соединенный с входом линии задержки, а сигнальным входом - с первыми выходами первого и второго переключателей, входы управления которых соответственносоединены: первого с первым выходомблока управления, вторым входом формирователя, первым входом установки уровня отсчета компаратораи входомуправления второго дополнительногоформирователя, а второго с вторымвыходом блока управления, третьимвходом первого элемента И, вторымвходом установки уровня отсчета компаратора и входом управления первогОдополнительного Формирователя, сиг"нальным входом соединенного с выходомвторого элемента И, а выходом - свходом первого переключателя, выходом подключенного к первому выходуустройства, сигнальный вход второгодополнительного Формирователя соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с входом второго переключателя, выход которого подключен к второму выходу устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 513405, кл. Н 01 Н 47/18, 19742. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2857908/18-21,кл, Н 03 К 5/13, 1979 (прототип),993455 06/75 Тираи 934 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий 113035, Иосква, %-35, Раушская наб., д, 4/