Устройство для контроля длительности импульсов

СОЮЗ СООЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1171 1 К 29/02 ИСАНИЕ 1)БИЕЛ. д;: ЕНИЯ ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ циненного с вых ра периода, инф рого соединен с дом первого регистрмационныи вход ко информационным вхо до первь первь кодов с и код с в комп вычи кото буфе ионный вх лит единенногоода, трети с втортый вхо роиства, ч ходо ства, третии выхоэлемента ИЛИ, вторвым входом блока- с первым вход й выход - с пер мяти, второи в одом элемента ационным вхопричем высчетчиков им- ормационными оединен с вых которогоИЛИ, а вьдом буфер од с инфор егистра оды пе ульсов ходами второго ны с инфи второ оедин ервой упп ключеи, выходами соединенных с первыми вторым входами третьего компаратора кодов, третий вход которого соединен с вторым выходом формирователявходного сигнала, четверй вход - свыходом третьей группы ключей, пятыйвход - с выходом четвертой группы:ключей, а выход - с первым выходомустройства, причем информацион)нвходы первого и второго регистров ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Авторское свидетельство СССР У 794564, кл. С 01 К 29/02, 1978.Авторское свидетельство СССР9 481001, кл. С 01 К 29/02, 1973 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО Д)1 Я КОНТРОЛЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащее фор 1 мирователь входного сигнала, входкоторого соединен с первым входомустройства, а первый выход - с управляющим входом первого генератора опорных импульсов и управляющим входом первого счетчика импульсов,счетный вход которого соединен,свыходом первого генератора опорных импульсов, первый дешифратор и второй счетчик импульсов, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности контроля,оно снабжено блоками управления, ввода, вывода, вычитания, памяти, буферным регистром, регистрами длительности и остатка, двумя регистрами чисел, двумя регистрами периода,вторым дешифратором, тремя компараторами кодов, четырьмя группами ключей, счетчиком эталонных чисел,элементом ИЛИ и вторым генераторомопорных импульсов, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго счетчика импульсов и выходом формирователя входного сигнала, выход-со счетным входом второгосчетчика импульсов, а вход - с выходом второго дешифратора, входом соевторого регистра периода, м выходом буферного регистра и м входом первого компаратора вторым входом соединенного вым входом второго компараторавторой вход котсрого соединен одом регистра остатка, входом ненного с первым входом второго ратора кодов и первым выходом блока ания, первый информационный вход ого соединен с вторым выходом ного регистра, а второй инфород - с выходом регистра льности, информационным входомс первым выходом блокай вход которого соедис шестым входом устрои1171730 чисел соединены с выходом счетчикаэталонных чисел, а выходы - с входами третьей и четвертой групп ключей,выход второго регистра периода соединен с входом первого дешифратора,выходом соединенного с входом первого генератора опорных импульсов,первый вход блока управления соединен с вторым выходом блока вычитания,второй вход - с выходом первого компаратора кодов, третий вход - с выходом второго компаратора кодов,четвертый вход - с третьим входомустройства, пятый вход - с четвертым входом устройства, шестой входс пятым входом устройства, первыйвыход - с управляющими входами первого регистра периода и первого регистра чисел, второй выход - суправляющими входами второго регистра периода и второго регистра числа,третий выход - с управляющим входомблока вычитания и первым входом счет. 1Изобретение относится к электро измерительной технике и может быть использовано в системах контроля параметров изменяющихся во времени сигналов.Целью изобретения является умень-. шение погрешности контроля.На фиг,1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства, на Фиг.2 - временные. 1 О диаграммы.Устройство состоит из блока 1 управления, блока 2 ввода, блока 3 вычитания, блока 4 памяти, буферного регистра 5, регистра 6 длительности, регистраостатка, первого и второго регистров 8 и 9 чисел, первого и второго регистров 10 и 11 периода, первого и второго счетчика 12 и 13 импульсов, первого и второго генера О торов 14 и 15 опорных импульсов, первого и второго дешифраторов 16 и 17, первого, второго и третьего компараторов 18-20 кодов, первой, второй, третьей и четвертой групп.21-24 ключей, Формирователя 25 чика эталонных чисел, четвертый вы-ход - с вторым входом элементаИЛИ, пятый выход - с управляющимивходами буферного регистра и регистра длительности, шестой выход - суправляющим входом регистра остатка,седьмой выход - с первым входом блока ввода и управляющими входами первой и четвертой групп ключей, восьмой выход - с вторым входом блокаввода и управляющими входами второйи третьей групп ключей, девятый .выход - с вторым выходом устройстваи вторым входом формирователя входного сигнала, десятый выход - с,вторым входомсчетчика эталонныхчисел, одиннадцатый выход - с входомустановки регистра остатка в исходное состояние, установочный выход -с установочными входами регистровдлительности, чисел, периода, буферного регистра, блока вычитания исчетчиков импульсов. 2входного сигнала, счетчика 26 эталонных чисел и элемента ИЛИ 27,Вход формирователя 25 входногосигнала соединен с первым входомустройства, а первый выход - с управляющим входом первого генератора 14опорных импульсов и управляющимвходом первого счетчика 12 импульсов,счетный вход которого соединен свыходом первого генератора 14 опорных импульсов. Управляющий вход второго генератора 15 опорных импульсовсоединен с управляющим входом второго счетчика 13 импульсов и выходомформирователя 25 входного сигнала,выход - со счетным входом второгосчетчика 13 импульсов., а вход - свыходом второго дешифратора 17, входом соединенного с выходом первого.регистра 10 периода. Информационныйвход регистра 10 периода соединен синформационным входом второго регист.ра 11 периода, первым выходом буферного регистра 5 и первым входомпервого компаратора 18 кодов, вторым входом соединенного с первымз 11717 входом второго компаратора 19 кодов, второй вход которого соединен с выходом регистра 7 остатка, входом соединенного с первым входом второго компаратора 19 кодов и первым выходом блока 3 вычитания. Первый информационный вход блока 3 вычитания соединен с вторым выходом буферного регистра 5, а второй информационныйвход - с выходом регистра 6 длитель О ности, информационным входом соединенного с первым выходом блока 2 1ввода, третий вход которого соединен с вторым входом устройства, четвертый вход - с шестым входом устройства, . 15 третий выход - с первым входом элемента ИЛИ 27, второй выход - с первым входом блока 4 памяти, второй вход которого соединен с выходом элемента . ИЛИ 27, а выход - с информационным 20 входом буферного регистра 5. Причем выходы первого и второго счетчиков 12 и 13 импульсов соединены с информационными входами первой и второй групп 21 и 22 ключей, выходами, соединенных с первым и вторым входами третьего компаратора 20 кодов, .- третий вход которого соединен с вторым выходом формирователя 25 входного сигнала, четвертый вход - с вы ходом третьей группы 23 ключей, пятый вход - с выходом четвертой группы 24 ключей, а выход - с первым выходом устройства. Информационные входы первого и второго регистров 35 8 и 9 чисел соединены с выходом счетчика 26 эталонных чисел, а выходы - с входами третьей и четвертой групп 23 и 24 ключей, Выход второго регистра периода соединенс входом 4 О первого дешифратора 16, выходом соединенного с входом первого генератора 14 опорных импульсов. Первый вход блока 1 управления соединен шиной 28 с вторым выходом блока 3 вычита ния, второй вход шиной 29 - с .выходом первого компаратора 18 кодов, тре- . тий вход шиной 30 - с выходом второго компаратора 19 кодов, четвертый вход - с третьим входом устройства, 5 О пятый вход - с четвертым входом устройства, шестой вход - с пятым вхо- дом устройства, первый выход шиной 31 - с управляющими входами первого регистра 10 периода и первого регистра 8 числа, второй выход шиной 32 - с управляющими входами второго регистра 11 периода и второго реЗо 4гистра 9 числа, третий выход шинои 33 - с управляющим входом блока 3 вычитания и первым входом счетчика 26 эталонных чисел, четвертый выход шиной 34 - с вторым входом элемента 27 ИЛИ, пятый выход шиной 35 - с управляющими входами буферного регистра 5 и регистра 6 длительности, шестой выход шиной 36 - с управляющим входом регистра 7 остатка, седьмой выход шиной 37 - с первым входом блока 2 ввода и управляющими входами первой и четвертой групп 21 и 24 ключей, восьмой выход шиной 38 - с вторым входом блока 2 ввода и управляющими входами второй и третьей групп 22 и 23 ключей, девятый выход - с вторым выходом устройства и вторым входом формирователя 25 входного сигнала, десятый выход шиной 39 - с вторым входом счетчика 26 эталонных чисел, одиннадцатый выход шиной 40 - с входом установки регистра 7 остатка в исходное состояние, установочный выход - с установочными входами регистров 6-11 длительности, чисел, периода, буферного регистра 5, блока 3 вычитания и счетчиков 12 и 3импульсов.Устройство работает следующим образом.На шестой вход блока 1 управления подается сигнал установки в исходное состояние. На выходе блока вырабатывается команда "У" установки триггеров, счетчиков, регистров в исходное состояние.В исходном состоянии .счетчик 12 устанавливается за один дискрет до переполнения.В регистр 7 записывают максимально возможное число. Остальные элементы устанавливаются в нулевое состояние.На .пятый вход блокауправления подается команда режима. В режиме В, когда, например, заданы максимальная уставка длительности Т =69 нсвакс и минимальная уставка длительностиТ =47 нс, с 1 по 38 такты блоком на шину 37 выдается сигнал, поступа-. ющий затем на первый вхо блока 2. Затем по команде, подаваемой на четвертый вход блока 2, в блок 4 памяти вводятся поступающие на третий вход блока. 2 исходные данные, которые представляют собой коды длительнос" ти периодов импульсов Т;, Т , кото 117173040 рые могут .вырабатывать генераторы 14 и 15. Через блок 2 в .регистр б по команде на шине 37 заносится пре дельно допускаемое значение длительности контролируемого импульса Т . Количество значений Т , Т и ихии нконкретные значения зависят от диапа зона, в котором предполагается проводить контрольи допускаемой по грешностиконтроля.Пусть, например, устройство предназначено для контроля импульсов, граничные значения ТТц которыхЮакРмогут находиться в диапазоне 10- 15 100 нс, а погрешность не должна превышать 3 нс. Задаются набором из десяти периодов Т, Т 10-19 нс с дискретностью 1 нс и подбирают такие значения для каждого заданного 20 Т , Т 1 , а для каждого Тц,- Т, комак/торые бы обеспечили минимальную возможную погрешность контроля второго вида мин или 1 гтинф где1100 (О 1 (1) 25мокс 1.й Ь к.,и,-О.;к ит .т, к,(г 7пр ,ат.е. для каждого заданного значения Т находится такое целое число Имаксэталонных импульсов и с таким периодом следования, произведение которых (Т И) имело бы минимальное отличие от Т с. причем не превышалоМаксбы его. Аналогично для Тнаходятся такие И и Т; из одного й того женабора периодов, чтобы (Т Б;) лучшим образом приближалось к Т, оставаясь больше его.По сигналу "Пуск", подаваемому на четвертый вход блока 1 управления, устройство подготавливаетсяк контролю.Блок 1 вьдает по шине 39.сигнал, по которому счетчик 26 устанавливается в нуль. По шине 34 блок 1 устанавливает адрес ячейки блока 4, в которую записан код первого значения Т;,=10 нс, адрес устанавливается с начала такта 1 до начала такта 61 По шине 34 блок 1 также воздействует через элемент ИЛИ 27 на второй 55 вход блока 4 и подготавливает его к чтению. Блок 1 вырабатывает тактовый импульс 41 и синхроимпульсы 4244. По синхроимпульсу 42 на шину 32выдается команда чтения, по которойиз блока 4 в регистр 5 записываетсяпервос значение периода Т =10 нс,а из регистра 6 в блок 3 вычитаниязаписывается значение уставки Тми 1=47 нс.1.По синхроимпульсу 43 блок 1 выдает на шину 33 сигнал, поступающий на управляющий вход блока 3, в котором осуществляется операция вычитания Т -Т =47-10=37(Число Т замтгнписывается в дополнительном коде и операция вычитания заменяется равнозначной операцией сложения). Синхроимпульс 43 поступает также на счетный вход счетчика 26 по шине 33 и записывает в него "1", Выход блока 3 вычитания соединен с входами компараторов 18 и 19 и регистра 7 остатка. Компаратор 18 сравнивает содержимое блока 3 и регистра 5, где хранится значение периода Т и вьдает сигнал на шину 29, как только содержимое блока 3 станет меньше содержимого регистра 5 - сигнал разрешения перезаписи в регистр 5 следующего значения Т;,компаратор 19 сравнивает содержимое блока 3 и регистра 7 остатка и вьдает сигнал на разрешение перезаписи из блока 3 остатка в регистр 7, В первом такте сигнала на выходе компаратора 18 нет, так как содержимое блока 3 больше Т 1 (37 )10), на выходе комнаратора 19, сигнал также отсутствует, так как 375 (число 5 записано по команде "У" в регистр 7). После второго такта в блоке 3 останется число 27 (37-10), В третьем и четвертом тактах элементы продолжают работать также, как во втором. После прохождения синхроимпульса 43 в пятом такте в блоке 3 окажется число - 3(47- -5 10), которое по модулю меньше Т . (3 с 10), а также меньше числа 5, записанного по команде "У" в регистр 7. Поэтому на выходах компараторов 18 и 19 появляются сигналы, выдаваемые на шины 29 и 30. По приходу синхроимпульса 44 в пятом такте блок 1 выдает сигнал на шину 36, который управляет записью в регистр 7 остат-ка из блока 3, а также при наличии сигнала на шине 29 (признак режима В) на шину 32 вьдается команда, которая поступает на управление регист7 1171рами 9 и 11. При этом в регистр 9 изсчетчика 26 переписывается число периодов Т 1, которое уложилось (с перекрытием в данном случае) в интервале Тц =47 нс. В регистр 11 заносится текущее значение периода Т=10 нс из регистра 5.По синхроимпульсу 45 в пятом так.те команды не вырабатываются. В шестом такте блок 1 вырабатывает импульс, который по шине 39 поступаетна счетчик 26 и устанавливает его в"0". По синхроимпульсу 42 в шестомтакте из второй ячейки блока 4 памяти по команде на шине 35 в регистр 155 записывается новое значение Тг11 нс (старое Т, = 10 нс стирает.ся), из регистра 6 в блок 3 покоманде с шины 35 заносится сноваТ =47 нс и снова происходит в течеИИнние пяти тактов вычитание из содержимого блока 3 периода Тг = 11 нс, пока в блоке 3 не окажется отрицательный остаток 8. Но так как по модулюсодержимое блока 3 больше числа З,записанного в регистр 7, то компаратор19 не выдает разрешающий сигнал нашину .30, а следовательно, в данномтакте сигналы на шинах 36 и 32 несФормируются и содержимое регистров З 07, 9 и 11 не изменится,Таким образом, в течение 38 тактов перебираются все десять значенийТ, от .10 до 19 нс, причем в регистрах 9, 7 и 11 смена информации проис- Зходит (за исключением первого такта,когда обязательно заносятся результаты вычитания, значение остатка,эталонное число И, и значение периода Т) только при условии, что содер жимое блока 3 отрицательно и по абсолютной величине меньше числа, находящегося в данном такте после синхроимпульса 43 в регистре 7.После перебора всех значений Тпо . 45 отношению к Тв регистре 9 оказывается число И. =4. Причем код Т=Т зафписан в регистре 11. В регистре 7. оказывается число 3, которое подтверждает,что погрешность не превышает 3 нс. 50 После перебора всех десяти значений Т, блок 1 вьщает сигналы на шины 38 и 40, по которым устройство переходит в режим подготовки к контролю относительно Т, а регистр 7 устанавлива ется в исходное состояние. Одновременно с поступлением по шине 38 сигнала на вход блока 2 сигнал на шине 39 ус 73 О 8танавливает счетчик 26 чисел в "0", аадрес на шине 34 принимает следующеезначение. По синхроимпульсу 42 в 39-мтакте выдается на шину 35 сигнал записи из блока 4 памяти в регистры 5 и 6соответственно чисел Т = 10 и Т =69 нс.масПо синхроимпульсу 43 в блоке 3 происходит вычитание (Т,-,Т,). По синхроиаюсимпульсам 44, 45 в 39-м такте сигналы не формируются. Аналогично протекает процесс в 40-43 тактах. В44-м такте после синхроимпульса 43(вычитание) в блоке 3 окажется число 9( Т,=10 (69-6 10) и компаратор18 выдает сигнал на шину 29, В 45-мтакте в регистр 5 записывается число11, из регистра 6 в блок 3 число 69.В 45-50 тактах число 11 последовательно вычитается из содержимогоблока 3, В 50-м такте после синхроимпульса 43 в блоке 3 оказываетсячисло 3 ( 5 и 3 ( 11 (69-6 ф 11) . Покомандам компараторов 18 и 19 блок1 выдает команды на шины 36 и 31,в регистр 7 переписывается число 3,в регистр 10 - число 11, в регистр8 - число 6,До 76-го такта содержимое этихрегистров не изменяется, так каксодержимое блока 3, будучи меньшечисел 12, 13, 14, 15, 16, записываемых в регистр 5, все же будетпревышать число 3 в регистре 7. В76-м такте после вычитания из содержимого блока 3 числа Т . =17 тамрфостанется число 1 с 3 и 1 с 17, поэтому в регистры 7, 10 и 8 запишутсясоответственно числа 1, 17 и 4, которые и останутся там до конца режима подготовки по 82 тактам. В8 м такте режим подготовки закан 8чивается. По синхроимпульсу 44 выра-.батывается сигнал на девятом выходеблока 1, который сигнализируется обокончании режима подготовки. Устройство переходит в режим ожиданияизмерения, При этом в регистре 11записено число 12, в регистре 9 -число 4, в регистре 8 - также 4, врегистре 10 - число 17 На входформирователя 25 с девятого выходаблока 1 поступает сигнал разрешения. Сигнал с выходов регистров 10и 11 воздецствует на дешифраторы16 и 17, которые задают необходимую длительность периодов импульсовгенераторов, В рассматриваемомслучае генератор 14 подготавлива(4) 1 О 9 1171ется к работе с длительностью перио-"да .12 нс, а генератор 15 17 нс,С приходом контролируемого импульса на первый вход формирователя25, последний по переднему Фронту . 5импульса запускает генераторы 14и 15 и открывает счетные входы счет чиков 12 и 13. Выходные сигналысчетчиков через группы ключей 21и 22 поступают на первый и второйвходы компаратора 20, который выполнен двухканальным, На третий и четвертый входы компаратора 20 поступают сигналы с выходов регистров 8и 9 через группы ключей 23 и 24, 15управляемые сигналжр признака режима, поступающими с блока управления по шинам 37, 38. Счетные импульсы для счетчиков 12 и 13 (12 вх,13 вх. на фиг.2) Формируются по началу периода. По заднему Фронтуконтролируемого импульса входы счетчиков 12 и 13 блокируются, генераторы 14 и 15 выключаются и на компаратор 20 подается сигнал выдачи 25результата контроля. Результатыконтроля формируются по следующимправилам (относительно допустимостипогрешности второго виЛа):для режима А если йТ - "Годен", схТ- "Брак", или йри переходе к состоянию устройства ИИ -"Годен", ВМ. - "Брак" (Б - содержимое счетчика 13 после заднего фронта контролируемого импульса, И з - со З 5держимое регистра 8 после окончаниярежима подготовки, 1 - длительностьконтролируемого импульса),для режима Бъ если ск. Тмин Г 9- "Годен", Их М - "Брак" (Ик - содержимое счетчика 12 после заднего фронта контролируемого импульса, Мэ - со 730 10держимое регистра 9 после окончаниярежима подготовки);для режима В, еслидмин- к минТк макс11 брак 11х Тмин 1(3) то сигнал "Годен"11 х 11 р (Я сИто сигнал "Брак".Для рассматриваемого примера: 47 нс ( 69 нс - "Годен", при этом И =М =4.11 11Еслинаходится в норме , например г =49 нс, на счетчик 12 поступаеу пять импульсов, но так как он был установлен в состояние максимального значения, первый счетный импульс вызывает его переполнение и устанавливает в состояние "0", затем идет счет импульсов. В момент =49 нс входы счетчиков 12 и 13 закрываются, в данйом случае в обоих счетчиках будет число 4, условие (3) соблюдается, компаратор 20 вырабатывает сигнал "Годен", который поступаетна Вых.1.Если =47,9 нс, то на счетчик 12 поступает четыре импульса, а записывается число 3, что отвечает условию (4), компаратор. 20 вырабатывает сигнал Брак. При этом между уставкой Т =47 нс и действительным значением , соответствующим норме, но забракованным устройствам, имеется разность Ь =-0,9 нс - методическая погрешность, присущая устройству.Будет забракован.и =68,9 нс, хотя на самом деле находится в норме, и здесь имеет место погрешность17730 Х,ЫХ.Г а зо Ливнями Составител Техред М.Па оцай,Ши да 4857/38 ТВНИИПИ Государспо делаи изо 113035, Москва, Ж сное Подмитета СССРоткрытийая наб.,д. аказ Филиал ППП "Патент", г, Ужгород,. ул, 11 роектна Ч 3 55 Я уу дх.1 1 ОХ удх раж 748венного кретений и35, Раушс ХО бг 1НС17 гакс орректор М.Максимишинец