SU966661A1 - Измеритель временных интервалов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к измерени м однократных временных интервалов.

Известен измеритель .временных интервалов, основанный на использовании грубой и точной шкал, груба  шкала построена на рецирь кул торе, в котором длительность циркулирующего импульса сохран етс  неизменной. а точна  (интерполирующа ) шкала - на рециркул тор, использующем регрессивные совиадени  1.

Недостатком, измерител   вл етс  более низка  стабильность, чем у измерител  временных интервалов, груба  шкала которых образуетс  импульсами кварцевого генератора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  измеритель временных интервалов, который содержит формирователь , элемент И, RS-триггер, зпемент ИЛИ, рециркул тор, в состав которого включены элемент ИЛИ, два элемента задержки и элемент И, и два реверсивных счетчика. Этот измеритель имеет при достаточно простой

структуре высокие разре 11ающую способность и стабильность 2.

Однако ему присущи следующие недостатки: ограничение в области измерени  малых однократных интервалов времени, так как содержит один канал преобразовани  врем код , а работать в реальном масштабе времени не может. Если измер емый интервал короче длительности циркул ции первого остатка , то происходит отказ в работе измери10 тел ; неопределенность результата измерений, при длительност х Т и Tj меньше длительности , остаточного интервала, где f и 7 2 части временного интервала между соответственно старт- и стоп- импульсами к

ts первыми следующими за ними квантующими импульсами.

Цель изобретени  - расширение диапазона измерений в области меньщих временных ин2JJ тервалов к повыщение. достоверности измерений.

Claims (2)

1. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в измеритель временных интервалов, содержаидай формирователь, выход которого соединен с s-входом НБ-триггера, а вход - с измер емого сигнала, элемент И, первый вход которого подключен к шине квантующих импульсов, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом счетчика точной шкалы, а выход - со входом счетчика грубой шкапы, и рециркул тор, дополнительно введены рециркул тор, распределитель импульсов , два элемента ИЛИ, элемент задержки, инвертор, счетчик точной шкалы, элемент И, RS-триггер и четыре D-триггера, причем синхронизирующие входы первого и второго и третьего D-триггеров обьединены и подключе ны к шине квантующих импульсов и первому входу дополнительного элемента И непосредственно и через инвертор - к синхронизирующему входу четвертого D-триггера, выход которого соединен с R-входом RS-триггера , выход которого соединен с первым вхо дом распределител  импульсов, и О-входом третьего D-триггера, выход которого подключен к О-входу четвертого D-триггера, выход первого D-триггера соединен со вторым входом дополнительного элемента И, выход которого подключен к первым входам первого и второго дополнительных элементов ИЛИ, выходы которых соединены со входами соответственно основного и дополнительного счетчиков точной шкалы, выход последнего из которых подключен к R-входу дополнительного RS-триггера, выход которого соединен с D-входом первого D-триггера, второй вход распределител  импульсов соединен с шиной измер емого сигнала, первый выход распределител  импульсов через рециркул тор подключен к второму входу первого дополнительного элемента ИЛИ, второй выход распределител  импульсов через дополнительный рециркул тор подключен к второму входу второго дополнительного элемента ИЛИ и непосредственно - к входу элемента задержки, выход которого соединен с S-входом дополнительного RS-триггера. На фиг. 1 изображена структурна  схема измерител  временных интервалов; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу части схемы; на фиг. 3 - схема распределени  импульсов; на фиг. 4 - временные диаграммы, по сн ющие работу распределител  импульсов. Измеритель содержит D-триггер 1, элемент 2 И, элемент 3 ИЛИ, счетчик 4 грубой шка лы, формирователь 5, RS-трнггер 6, D-триггер 7, инвертор 8, D-трйггер 9, распределитель 10 импульсов, рециркул торы 11 и 12, в состав каждого из которых вход т элемен 13 ИЛИ, элементы 14 и 15 задержки и элемент 16 И. 4 Кроме того, измеритель временных интервалов содержит элемент 17 ИЛИ, счетчики 18 и 19 точной шкалы, элемент 20 ИЛИ, б-триг гер 21, элемент 22 И, RS-триггер 23 и элемеит 24 задержки, D-триггер 1 совместно с элементом 2 И представл ет собой схему селекш1и заполн ющих импульсов, котора  формирует импульсы посто нной длительност;и , в результате чего длительность заполн ющих импульсов на кра х измер емого интервала и внутреннего одинакова. За счет этого исключаетс  веро тность просчетов заполн ющих импульсов счетчиков грубой : шкалы и тем самым повышаетс  надежность функционировани  измерител . Совокупность и-триггеров 7 и 9 и инвертора 8 представл ет собой, схему, котора  к неучтенным после заполнени  интервалам времени Г и присоедин ет интервалы времени, равные длительности квантующих импульсов. Это позвол ет устранить неопределенность показаний измерител  в тех случа х, когда величина fx, либо величина Т либо кажда  из этих величин меньше длительности остаточного интервала,. че подвергшегос  циркул ции. Коэффициенты пересчета К| и Кз счетчиков точной шкалы должны быть равны: I/ . (/ iL. . I- iAT период следовани  импульсов квантующих импульсов, дТ - величина, характеризующа , разрешающую способность измерител  временных интервалов, равна  разности длительностей соседних импульсов на выходе рециркул тора. Иэмеритель временных интервалов работает следующим образом. В исходном состо нии все триггеры установлены в нуль, счетчики 18 и 19 точной шкалы обнулены, в счетчик 4 грубой шкалы записан код, соответствующий максимально измер емому временному интервалу. С приходом измер емого интервала времени в виде импульса D-триггер 1 устанавливаетс  в единичное состо ние в момеит поступлени  положительного фронта квантующего импульса. После этого открываетс  элемент 2 И и пропускает квантующие импульсы через элемент 3 ИЛИ на вход счетчика 4 грубой шкалы. Первым импульсом этот счетчик переполн етс  и начинает подсчитывать следующие за ним импульсы. После окончани  измер емого импульса следующий за этим моментом фронт квантующего импульса опрокидывает D-триггер 1 в исходное состо ние, в счетчике 4, зафиксируетс  число (M-l), где М - число квантующих импульсов, пришедших на вход счетчика за врем  измерений. Кроме того, измер емый импульс поступа на вход формировател  5, который формирует короткие импульсы, передние фронты которых образованы передним и задним фронтами изл ер емого импульса. Длительность каждого из этих импульсов не должна превышать длительности квантующего импульса. Это условие необходимо дл  правильной работы RS-триггера 6, на S-вход которого поступают импульсы формировател Работа зтой части схемы отображена на вр менных диаграммах (фиг. 2), где 2а - кван тующие импульсы; импульсы на выходе инвертора 8 показаны на фиг. 26. С приходом переднего фронта первого импульса формиро вател  RS-триггер 6 устанавливаетс  в единичное состо ние (фиг. 2 в) и после этого передний фронт первого же квантующего им пульса опрокидывает в единичное состо ние Ь-триггер 7 (фиг. 2 г). Положительны перепад напр жени  с выхода D-триггера 7 поступает на D-вход D-триггера 9, на тактовый вход которого поступают инвертированные квантующие импульсы. Вследствие этого, D-триггер 9 переходит в единичное состо ние в момент, соответствующий заднему фронту этого же квантующего импульса фиг. 2д. Передний фронт импульса D-триггера 9 возвращает ПЗ триггер 6 в нулевое состо ние . В результате на выходе RS-триггера 6 формируетс  импульс, длительность которого равна сумме длительностей: интервала времени от переднего фронта стартового нмпульса до переднего фронта первого, следующего за ним, квантующего импульса и интервала времени, равного длительности квантующего импульса. Аналогичным образом измеритель работает после прихода второго импульса формировател  5, соответствующего окончанию измер емого импульса или стоповому импульсу. С выхода RS-триггера 6 первый и второй импульсы поступают на один из входов распределител  10 импул сов. В данном случае схема распределител  10 импульсов может быть выполнена как это показано на фиг. 3 и содержит инвертор 25 и элемент 26, 27 И. Временные диаграммы, изображенные на фиг. 4, по сн ют работу распределител  10. На второй вход распределител  поступает измер емый импульс TX (фиг. 4а). Импульсы , поступившие с выхода RS-трштера 6, показаны на фиг. 4 б. С первого выхода распределител  импульс, соответствующий началу измер емого {штервала (фиг. 4 в), поступает на вход рециркул тора 11, а со второго выхода распределител  импульс, соответствующии концу измер емого интервала (фиг. 4г), поступает на вход рециркул тора 12 и на вход элемента 24 задержки. Если длительность квантующего нмпульса t, то длительность импульса tj, поступающего на вход рециркул тора 11 а длительность импульса tj. поступающего на вход рециркул тора 12 t В данном случае важно, чтобы рециркул торы бьши идентичными по своим параметрам . Импульсы с выходов рециркул торов 11 и 12 через соответствующие элементы 17 и 20 ИЛИ поступают на входы соответствующих счетчиков 18 к 19 точиой шкалы. Пусть в счетчике 18 зафиксируетс  число т, а в счетчике 19 число п. . . t-u Эти числа с точностью до посто нной -- соответствуют интервалам времени Т где д - остаток временного интервала, не преобразованного рециркул тором в число импульсов; 4 Т - разность длительностей соседних импул сов на выходе рециркул тора . Ж лт Импульс со второго выхода распределител  10 задерживаетс  в элементе 24 задержки на величину, превышающую максимальную длительность циркул ции рециркул тора. Задержанный импульс с выхода элемент 24 задержки устанавливает второй RS-tpKrгер 23 в единичное состо ние, этот RS-триггер формирует положительный перепад напр жени  на D-входе О-триггера 21. После этого элемента 22 И начинает пропускать квантующие импульсы на вторые входы элементов 17, 20 ИЛИ и счетчики 18 и 19 подсчитывают их.Так как коэффициенты пересчета этих счетчиков выбраны разными N Kj - I то перепо нение счетчика 19 произойде1 после поступлени  на его вход квантующего импульса с номером (N-п). Сигнал переполнени  поступает на R-вход RS-триггера 23 и возврата ет его в нулевое состо ние. В результате этого доступ квантующих импульсов ко входам счетчиков 18 и 19 прекращаетс . При этом 19 в счетчике 4 содержитс  числом (М-1), в счетчике 18 число (m+N-п). Если m i н, то счетчик 18 также переполнитс , и импульс переполнени  зафиксируетс  в счетчике 4 как один отсчет. Тогда в счетчике 4 будет содержатьс  число М, а в счетчи ке 18 - число (т-п). Если же m п, то в счетчике 4 останетс  число (М-1), а в счетчике 18 - число (т + N - п). В результате i осуществл етс  стыковка грубой и точной шкал измерител  временных интервалов, а также выполн етс  соотношение преобразовани  временного интервала в код; r,.NM,... С выходов счетчика 4 информаци  може поступать на индикатор старших разр дов, а с выходов счетчика 18 - на индикатор млад ших разр дов. Сигнал с выхода элемента 24 задержки можно использовать дл  переписи информации, содержащейс  в счетчиках 4 и 18, в регистры и последующей автоматической установки измерител  временных интервалов в исходное состо ние. Таким образом, предлагаемый измеритель временных интервалов способен измер ть однократные или повтор ющиес  с определенным периодом временнь1е интервалы с высокой точностью, надежностью и достоверностью и имеет расширенный диапазон измерений в области малых временных интервалов. При этом разрушающа  способность измерител  не вли ет на возможности измерений минимального временного интервала. Формула изобретени  Измеритель временных интервалов содержащий формирователь, выход которого соединен с S-входом RS-трнггера, а вход - с шиной измер емого сигнала, элемент И, первый вход которого подключен к шине квантующих импульсов, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом счетчика точной шкалы, а выход со входом счетчика грубой шкалы, и рециркул тор, о т л и ч а гощ и и с   тем, что, с целью расширени  диапазона измерени  в област1г меньших временных интервалов и повышени  достоверности измерений, в него дополнительно введены рециркул тор, распределитель импульсов, два элемента ИЛИ, элемент задержки, инвертор, счетчик точной шкалы, элемент И, RS-триггер и четыре Dтриггера , причем синхронизирующие входы первого, второго й третьего О-триггеров обьединены и подключены к шине квантующих импульсов и первому входу дополнительного элемента и непосредственно и через инвертор - к синхронизируюшему входу четвертого D-триггера, выход которого соединен с В-входом RS-триггера; выход которого соединен с первым входом распределител  импульсов, D-входом третьего D-триггера , выход которого подключен к D-BXOду четвертого D-триггера, выход первого D-триггера соединен со вторым входом дополнительного элемента И. выход которого подключен к первым входам первого и второго дополнительных элементов ИЛИ, выходы которых соединены со входами соответственно основного и дополнительного счетчиков точной шкалы, выход последнего из которых подключен к R-входу дополнительного RS-триггера, выход которого соединен с D-входом первого О-триггера , второй вход распределител  импульсов соединен с шиной измер емого сигнала , первый выход распределител  импульсов через рециркул тор подключен к второму входу первого дополнительного элемента ИЛИ, второй выход распределител  импульсов через дополнительный рециркул тор подключеи ко второму входу второго дополнительного элемента ИЛИ и непосредственно - к входу элемента задержки , выход которого соединен с S-входом дополнительного RS-триггера. Источники информации, прин тые во виимаиие. при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 721796, кл. G Q4 F 10/04, 15.03.80.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 673976, кл. G 04 F 10/04, 1979.