Цифровой измеритель отношения временных интервалов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 8 У(7 1) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии АН АЗССР(56) Авторское свидетельство СССР У 983644, кл. С 04 Г 10/04, 1981.Авторское свидетельство СССР У 1226399, кл, С 04 Р 1 О/04, 1985.(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ,801390595 А тельной технике. 11 ифровой измеритель, отношения временных интервалов содержит управляемые ключи 1, 2, вход ные шины 3, 4, генератор 5 импульсов, элементы И 6, 17, 27, формирователь 7 кчпульсов, счетчики 8-10 импульсов, блок 11 сравнения кодов, элементы ИЛИ 12-15, 30 элемент НЕРФ 16, одновибратор 18, элементы 19, 26 задержки, триггеры 20, 31, коммутатор 21, счетчик 22 результатов, входные шины 23 - 25, делитель 28, элемент ИЛИ-НЕ 29, Цифровой измеритель имеет повышенное быстродействие за счет сокращения времени измерения, 5 ил.Изобретение относится к измерительной технике,Цель изобретения - повышение быстродействия измерителя за счет сокра 5щения времени измерения.На фиг. 1 приведена структурнаяблок-схема цифрового измерителя отношения временных интервалов; нафиг. 2 - пример выполнения коммутатора; на фиг. 3 - пример выполнения счетчика результата; на фиг4временная диаграмма работы измерителя в режиме измерения отношениявременных интервалов; на фиг. 5 - 15временная диаграмма работы в режимеизмерения отношения кодов.Измеритель (фиг,1) содержит управляемые ключи 1 и 2, входные шиныФ3 и 4, генератор 5 импульсов, элемент И 6, формирователь 7 импульсов,счетчики 8-10 импульсов, блок 11сравнения кодов, элементы ИЛИ 12-15,элемент НЕ 16, элемент И 17, одновибратор 18, элемент 19 задержки, 25триггер 20, коммутатор 21, счетчик22 результата, входные шины 23-25,элемент 26 задержки, элемент И 27,делитель 28, элемент ИЛИ-НЕ 29,элемент ИЛИ 30, триггер 31. 30Входные шины 3 и 4 соединены с первыми входами первого и второго ключей 1 и 2, вторые входы которыхобъединены и подключены к выходу генератора 5 и первому входу элементаИ 6, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 30, второйвход которого подключен к выходуключа 1, а выход соединен с первым(счетным) входом счетчика 8, второй 40вход которого подключен к входной шине 23 и второму входу счетчика 9,первьп (счетный) вход которого соединен с выходом ключа 2, а информационные выходы счетчика 9 подключены 45к первой группе входов блока 11, вторая группа входов которого соединена с информационными входами счетчика 8 и информационными входами счетчика 10, выход которого подключен кпервому входу элемента ИЛИ 13, выходкоторого соединен с входом отновибратора 18, выход которого подключен квторому входу счетчика 10, тактовому(С) входу коммутатора 21 и входу элемента 19 задержки, выход которогосоединен с первым входом элементаИ 17, второй вход которого черезэлемент НЕ 16 подключен к выходу счетчика 10, а выход элемента И 17 соединен с первым входом элемента ИЛИ 15, второй вход которого подключен к выходу коммутатора 21, а выход элемента ИЛИ 15 соединен с первым (К,) входом триггера 20, прямой выход которого подключен к второму входу элемента И 6, причем третий вход (К ) счетчика 8 соединен с выходом элемента ИЛИ 14, первый вход которого подключен к выходу Равно" блока 11 сравнения кодов и информационному входу коммутатора 21, выходы которого соединены с входами счетчика 22 результата, выходы которого,являются выходами измерителя.Входные шины 3 и 4 измерителя соединены соответственно с первыми и вторыми входами формирователя 7 и элемента ИЛИ-НЕ 29, третий вход которого подключен к входной шине 23, а выход соединен с объединенными входами "Больше" и "Равно" блока 11, выход "Больше" которого подключен к 0-входу триггера 31, инверсный К-вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 13, второй вход которого подключен к выходу формирователя 7, а третий вход соединен с входной шиной 23 измерителя, причем тактовый (С) вход триггера 3 1 подключен к выходу и входу элементов 19 и 26 задержки, выход элемента 26 задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ 14 и тактовым (С) входом триггера 20, П-вход которого подключен к шине логической "1", а прямой выход триггера 31 соединен с третьим (К,) входом обнуления ком.утатора 21, первым входом элемента И 27 и входом обнуления (К,) делителя 28, тактовый, вход которого подключен к выходу элемента И 6 и второму входу элемента И 27, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 12, второй вход которого подключен к выходу делителя 28, а выход элемента ИЛИ 12 соединеч с тактовым (С) входом счетчика 10, выходные шины,24 и 25 измерителя подключены к информационным входам счетчиков 8 и 9.Коммутатор 21 (фиг.2) содержит счетчик 32 импульсов с и+1 выходами, группу 33 из п элементов И и элемент ИЛИ 34.Тактовый вход коммутатора соединен со счетным входом начетчика 32, вход обнуления которого подключен квыходу элемента ИЛИ 34, входы которого соединены с другими входами коммутатора 21. Выходи с 1-го по и-йсчетчика 32 соединены с первыми входами соответственно элементов И-группы 33 с 1-го по п-й, вторые входы которых объединены и подключены к первому информационному входу коммутатора 21, а выходы группы 33 из и элементов И являются выходами коммутатора 21.Счетчик 22 результата (Фиг,3)содержит счетчик 35 целой части результата и группу 36 (и) декаддробной части результата. Счетныевходы счетчика 35 и декад группы36 являются входами счетчика 2,объединенные установочные (К) входы счетчика 35 и декад группы 36соединены с установочным К-входомсчетчика 22. Выходы счетчика 35 исчетчиков декад группы 36 являютсявыходами счетчика 22 измерителя.Триггер 20 может быть выполненна Р-триггере на К-входе котороговключен элемент ИЛИ. Триггер 31может быть выполнен на Р-триггере,на К-входе которого включен элементИЕ,Измеритель работает с:едующимобразом.В исходном состоянии счетчики8-10, делитель 28, коммутатор 21,счетчик 22 результата и триггер 20установлены в нулевос состояние (цепи установки в исходное состояниена схеме не показаны).В нулевом состоянии коммутатора21 выход "Равно" блока 11 сравнениякодов оказывается соединеццым с входом счетчика 35 целой части результата.1. Режим измерения отношения временных интервалов,Работа измерителя ц режиме, когдаВременной интервал Т, подается навходную шину 3, В мом цт поступлениявременного интервала Т, управляемыйключ 1 отпирается, гаэрсшая прохождение импульсов генератора 5 черезэлемент ИЛИ 30 на вход счетчика 8(фиг.4 а),При поступлении временного ицтерв ала Т на. входную шццу 4 отпирается ключ 2 и импульсы генератора 5 посту пают на вход счетчика и (Фиг.4 б). В момент окончания интервала Т,формировате.п 7 Формирует импульс(Фцг.4 в), который через элементИЛИ 13 запускает одновибратор 18(фиг,4 г), Импульсом с выхода одновибратора 18 осуществляется перезаписькода из счетчика 8 в счетчик 10(фиг, чд), переключение коммутатора21 на диапазон измерения десятойдоли результата и с задержкой, определяемой элементом 19 задержки, поступает на тактовый вход триггера 31.При этом вход "Равно" блока 11 сравнения кодов оказывается подключенным 15к входу младшей декады группы 36счетчика 22 результата.Дальнейшая работа измерителя оп 11ределяется состоянием выхода Боль ше" блока 11 сравне ия кодовЕсли на выходе "Больше" блока 111 1установлен уровень логической 1ч т о с о о т в е т с. т в у е т тому , чт о код 111 ,э к в ив але н т цый длительности ин т е рв ала Т , в счетчике 8 , больше кода И,эквивалентного длительности ин т е р в аФла Т, в счетчике 8, то импульс с выхода элемента 19 задержки устанавливает триггер 31 в единичное состояние (так как ца его Р-входе присутст11 1 фвует уровень логической 1 ). Еслина выходе "Больше" блока 11 установ 1 1ле н уровень логического 0 , тотриггер, 3 1 остается в нулевом с о с тоянии.При этом, если триггер 31 устанавливается в единичное состояние, то импульсы с выхода генератора 5 поступают ца вход счетчика 10 без деления на десять, а если триггер 31 40в нулевом состоянии, то импульсы генератора 5 поступают на вход счетчика 10, поделенными на десять делителем 28.В случае, когда Т, ) Т на выходе "Больше" блока 11 присутствует уровень логической "1" (фиг.4 е), триггер 31 устанавливается в единичное состояние (Фиг. 4 ж), элемент И 27 отпирается и делитель 28 оказывается заблокироваццым по входу К,.11 11При этом уро в ц ем ло гич е ск ои 1 с выхода триггера 3 1 осуществляется припринудительный в о з в р а т коммутатора 2 1 в исходное с о с тоя ц це ( по входу К , )и выход "Р а в но " бл о к а 1 1 через инфор; ма ццо ц ный вх од к омму т а то р а 2 1 о к а зыв ае т с я соединенным через элеме нт И группы 3 3 с входом с и т чц к а 3 5 це 1390595лой части результата (фиг,2 и 3). Задержанный импульс с выхода элемен -та 26 задержки осуществляет сброссчетчика 8 в нулевое состояние (повходу В,) и устанавливает триггер 205(фиг.4 и) и импульс генератора 5 черезотпертый элемент И 27 и элемент ИЛИ12 поступает на счетный вход счетчика 10, а через элемент ИЛИ 30 - насчетный вход счетчика 8. Содержимоесчетчика 10 начинает линейно убывать,а счетчика 8 - возрастать.В момент равенства кодов в счетчиках 8 и 9 на входе "Равно" блока 11сравнения кодов формируется единичныйпотенциал, который через элементИЛИ 14 офнуляет счетчик 8, в результате чего на выходе "Равно" блока11 вновь устанавливается нулевойуровень. Сформированный таким образом импульс на выходе равноблока 11 поступает на счетный вход 25счетчика 35 целой части результата.Содержимое счетчика 8 вновь начинает линейно возрастать и в моменточередного совпадения с кодом счетчика 9 вновь обнуляется. При этомна выходе "Равно" блока 11 вновь формируется очередной импульс (фиг.4 л).Деление продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 10 не становится равным нулю. При этом на выходе "Переполнение" счетчика 10 ус -танавливается нулевой уровень(фиг.4 д), который переключает триггер 31 в нулевое состояние.По перепаду из "1" в "0" одновибратор 18 формирует выходной импульс (фиг,4 г), который осуществляетзапись кода остатка из счетчика 8 всчетчик 1 О и перек.пючение коммутатора 2 1 на диапазон измерения десятыхдолей результата. При этом выход"Равно" блока 11 оказывается подключенным к входу декады десятой долирезультата группы 36.Задержанный элементом 26 задержки импульс через элемент ИЛИ 14 обнуляет счетчик 8, после чего начинается процесс деления аналогично описанному с той лишь разницей, что навход счетчика 10 поступают импульсыгенератора 5, поделенные по частоте на десять (фиг,4 к).После измерения десятой доли результата происходит измерение сотой доли, при этом счетчик 32 коммутатора 21 отпирает второй элемент И группы 33 элементов И и выход "Равно"блока 11 оказывается подсоединеннымк входу декады сотой доли результатагрупп 36 декад.Измерение продолжается до тех пор,пока на выходе старшего разряда счетчика 32 коммутатора 2 1 не появитсявысокий потенциал. При этом импульсомс выхода коммутатора 21 через элемент ИЛИ 15 триггер 20 переключаетсяв нулевое состояние (фиг.4 з) по входу К и измерение заканчивается.В случае, если код остатка в счетчике 8 равен нулю, то в момент записи нулевого кода в счетчике 10 наего выходе нПерелолнение" формирует -ся нулевой уровень, По которому элемент НЕ 16 открывает элемент И 17и задержанным импульсом с выхода элемента 19 задержки через элемент И17 и ИЛИ 15 триггер 20 по входу К,переключается в нулевое состояние, врезультате чего цикл измерений заканчивается.Режим, когда Т,ТИсходное состояние измерителяаналогично режиму Т,Т. На вход -ные шины 3 и 4 поступают соответственно временные интервалы Т и1Т, При их поступлении отпираютсяключи 1 и 2 и на входы счетчиков 8и 9 поступают импульсы с выхода генератора 5 (фиг. 4 а, б),В результате в счетчиках 8 и 9формируются коды чисел М, и И, эквивалентные длительностям интерваловТ, и Т. В момент окончания второговременного интервала Т формирователь 7 формирует импульс (фиг.4 в).По этому импульсу от перепада из"1" в "0" срабатывает одновибратор18, в результате чего осуществляется запись кода числа И, в счетчик10, коммутатор 21 переключается надиапазон измерения десятых долейрезультата,Задержанный элементом 19 задержки импульс поступает на С-вход триггера 31, но поскопьку на выходе"Больше" блока 11 присутствует нуле -вой уровень (И,В), то триггер 31остается в нулевом состоянии и наего выходе присутствует нулевойуровень, При этом элемент И 27 оказывается запертым, а делитель 28разблокированным.Задержанный элементом 2 б задержки импульс обнуляет счетчик 8 и пере - ключает триггер 20 в единичное состояние (фиг.4 з), элемент И б отпирается и импульсы с выхода генератора 5 начинают поступать на вход счетчика 8 и через элемент ИЛИ 12 импульсы поделенной на десять частоты генератора 5 поступает на вход счетчика 10, Содержамое счетчика 10 цачицает линейно убывать, а счетчика 8 - возрастать.Если при первом измерении содержимое счетчика 10 достигает нуля раньше, чем появляется первый импульс с выхода блока 11 (фиг.4 д), то в момент срабатывания одцовибратара 18 в счетчике 8 оказывается код писля 10 М, (так как вычитание содержимого счетчика 10 осуществляется с частотой в десять раэ меныпе, чем частота, приходящая на вход счстчика 8). Код числа 10 , записывается ц счетчик 10, а коммутатор 21 перекгпочается на диапазон измерения сотых долей результата. Дальнейшее измерение происходит ацялогпчцо описанному выше, Измерение завершается в момент формирования единичного уровня на выходе старшего разряда коммутатора,11. Режим измерения отношениякодов.Исходное состояние измеритсля аня; логично исходному состоянию в релиме измерения отношения временных интервалов.Измерение начинается в момент поступления импульса Пуск" цд шину 23 устройства (фиг.5 д). При этом происходит запись коцов , и И с входных шин 24 и 25 измерителя в счетчики 8 и 9. По перепаду из "1" в 0" импульс Пуск" одновибрдтор 18 формирует импульс, по которому осуществляется запись кодаиз счетчика 8 в счетчик 10, и пере - ключает коммутатор 21 нд диапазон измерения десятых долей результата. Задержанный элементом 19 задержки импульс поступает цд С-вход триггера 31. Зя время задержки в элементе 19 блоком 11 осуществляется анализ величин кодов в счетчиках 8 и 9 и формируется ця 0-входе11 триггера 3 1 ур о в е и ь : оич е с ких 1 или "Офф, 51015 В случае, когда М, ) М нд выходе "Больше" блокя 11 устанавливается уровень логическои "1" (фиг.5 г) и при поступлении на С-вход триггера 31 импульса последний переключается в единичное состояние (так как на вхэде В установлен уровень логической "1" (фиг.5 д). При этом элемент И 27 отпирается, делитель 28 блокируется, коммутатор 21 принудительно возвращается в диапазон измерения целой части результата.Задержанньп элементом задержки 26 импульс обнуляет счетчик 8 и устанавливает триггер 20 в единичное состояние (фиг,5 е), При этом элемент И 6 50 55 ется в нулевом состоянии, элементИ 27 заперт, делитель 28 разблокирован, коммутатор 21 установлен на диапазон измерения десятых долей результата, Дальнейшее измерение осуществляется аналогично описанномувыше, при этом частота с генератора5 нд вход счетчика 10 поступает через делитель 28 (фиг. 5 з), а на вход отпирается ц начинается измерение.Импульсы генератора 5 через элемент ИЛИ 12 (фиг. 5 ж) поступают навход счетчика 10 и через элемент ИЛИ30 на вход счетчика 8, Содержимоесчетчика 10 начинает линейно убывать,д счетчикя 8 - возрастать,25 В момент с овпадения кодов счетчиков 8 и 9 цд выходе "Равцо" блока11 сравнения кодов формируется потенциал высокого уровня (Фиг.5 и), обидевляющий счетц 8. В момент обнулениясчетчика 8 ця выходе "Равно" блока11 устанавливается нулевой уровень,Сформировдньнп таким образом импульсдписывдется в счетчике целой частирезультата, Дальнейшее измерение осуществляется аналогично описанному.Измерение целой части отношениязавершается в момент перехода счетчика 10 через ноль. В этот момент навыходе "Перенос" появляется низкийуровень (фиг,5 в), триггер 31 переключается в нулевое состояние (фиг.5 г)одцовибратор 18 формирует импульс(фиг,5 б), который устанавливает коммутатор 21 нд диапазон измерения45десятых долей результата и измерениепродолжается аналогично описанномувьпде,В случае М, , ца выходе "Больше" блока 11 сохраняется низкий логический уровень и триггер 31 оста 1390595 10счетчика Я цепосредственно с гене -ратора.Таким образом, в измерителе происходит анализ кодов делимого М, и делителя 11 и при измерении целой части отношения (М,М) на вход вычитающего счетчика 10 гоступает частота с генератора 5 без деления на десять,При М, с Мосуществляется измерение долей целого числа и на вход счетчика 10 поступают импульсы генератора 5, поделенные на десять делителем 28. Это позволяет измерение целой части отношения кодов производить без умножения кода (И,) делимого на десять. 10 15 Формула изобретения Цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий первый и второй ключи, генератор импульсов, первый и второй элементы И, фор мирователь импульсов, первый, второй и третий счетчики импульсов, блок сравнения кодов, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, элемент НЕ, одновибратор, первый триггер, первый элемент задержки, коммутатор, счетчик результата, первые входы первого и второго ключей соединены с первой и второй входными шинами, вторые входы объединены и подключены к выходу генератора импульсов и псрвому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого ключа, а выход соединен с первым входом первого счетчика импульсов, второй вход которого подключен к третьей входной шине и второму входу второго счетчика импульсов, первый вход которого соединен с выходом второго ключа, а информационные входы второго счетчика импульсов подключены к первой группе входоВ блока сравнения кодов, вторая группа входов которого соединена с информационными выходами первого счетчика импульсов и информационными входами третьего счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого подключен к втором входу третьего счетчика импульсов, тактовому входу коммутатора и входу первого элемента задержки, выход которого соединен спервым входом второго элемента И,второй вход которого через элементНЕ подключен к выходу третьего счетчика импульсов, а выход второгоэлемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходукоммутатора, а выход соединен с первым входом первого триггера, прямойвыход которого подключен к второмувходу первого элемента И, третийвход первого счетчика импульсов со -единен с выходом третьего элементаИЛИ, первый вход которого подключенк выходу "Равноч блока сравнения кодов и информационному входу коммутатора, выходы которого соединены свходами счетчика результата, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения быстродействия измерения, в него дополнительно введенытретий элемент И, делитель частоты,пятый элемент ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ,второй триггер, второй элемент задержки, причем первая и вторая входные шины соединены соответственно спервыми и вторыми входами формирователя импульсов и элемента ИЛИ-НЕ, третий вход которого подключен к третьей входной шине, а выход соединенс объединенными входами "Больше" и"Равно" блока сравнения кодов, выход "Больше" которого подключен кР-входу второго триггера, инверсныйК в вх которого соединен с первымвходом второго элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходуформирователя импульсов, а третийвход соединен с третьей входной ши-ной измерителя, причем тактовый входвторого триггера подключен к выходупервого и входу второго элементовзадержки, выход которого соединен свторым входом третьего элемента ИЛИи тактовым входом первого триггера,0-вход которого подключен к шинелогической единицы, а прямой выходвторого триггера соединен с входомобнуления коммутатора, первым входом третьего элемента И и входомобнуления делителя частоты, тактовыйвход которого подключен к выходу первого элемента И и второму входутретьего элемента И, выход которогосоединен с первым входом пятого эле1390595 ИНф. Уха Фг Я-Вх ст, разр. фиг. 2 фи фиг 4 мента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, авыход соединен с тактовым входомтретьего счетчика импульсов, четвер 1 измерен(б) г (Ж тый и пятая входные шины подключены к информационным входам соответственно первого и второго счетчиков импульсов,5 2-игмерениеЖЯ)фгРг)(/Фг) фиа 5 Редактор Е. ПаппЗаказ 1766/46 Тираяс 373 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Умгород, ул. рП оектная 4Э 3 г д е Составитель Ю. Шишкин Техред И.Верес Корректор В. Гирняк