Устройство для измерения временных интервалов между симметричными импульсами Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измери. тельной технике и может быть использовано для измерения постоянных или медленно изменяющихся временных интервалов между импульсами или пачками импульсов в системе автоматического контроля в тех случаях, когда амплитуда импульсов и крутизна фронтов меняется в широких пределах.

Известен измеритель временных интервалов, который содержит расширитель импульсов, ключи, триггер, генератор импульсов, счетчик и запоминающее устройство 1.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения при изменении амплитуды или/и крутизны фронтов входных импульсов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее генератор импульсов, два триггера, четыре элемента И, два элемента. ИЛИ, элемент НЕ, а также пороговый усилитель и счетчик импульсов.

Это устройство, используя .простые цифровые методы, позволяет без формирования импульсов по экстремумам входных сигналов с высокой точностью измерять временные интервалы между серединами симметричных входных импульсов , независимо от изменения амплитуды или крутизны фронтов последних 2 .

Недостатком известного устройства является недостаточно высокое быстродействие, так как процесс измерения начинается по переднему фронту первого входного импульса и заканчива10ется по заднему (а не по переднемуj фронту второго входного импульса.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем,

15 что в устройство для измерения временных интервалов между симметричными импульсами, содержащеегенератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И

20 непосредственно и через первый триггер к первому входу второго элемента И, два элемента ИЛИ, входы первого .из которых соединены с выходами пер:вого и второго элементов И, а выход 25со счетным входом первого счетчика импульсов, пороговый усилитель-фор мирователь, выход которого подключен через второй триггер к первому входу ,третьего элемента И, элемент НЕ,

30 выход которого соединен с первым входом четвертого элемента Н, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, введены блок фор мирования импульсов сброса,, переклю чйтель, второй счетчик и пятый элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом генератора импульсов и выходо третьего элемента И подключенного также к первому входу блока формирования импульсов сброса и первому управляющему входу переключателя, выход пятого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным выходом второго счетчика импульсов выход которого соединен с парвы : входом переключателя, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика импyJ:ьcoв, а второй управляющий вход подключен к второму вхо ду блока формирования импу.ЛзСов сбр са и вгл1ходу четвертого элемента И, первый и второй выходы блока фррмирования импульсов сброса соединены установочными входами пегвого и вто рого соответственно счетчиков импул сов, вход элемента НЕ и второй вхо второго элемента И соединены с зыхО дом порогового усилителя-ФОрМугрователя, второй вход третьего элемента Н соединен с выходом g iieMeirra НЕ,, второй вход четвертого элемента If соединен с вторым выходом второго триггера, а второйвход второго эле мента ИЛИ соединен с .цг;м элемента И. Наг фиг, 1 представлена структурн схема устройства для измерения временных интервалов между симметричньм импульсами; на фиг. 2 - временные д аграг« 1ы работы устройства. Устройство для измерения време ;ных интервалов ме/аду симметричными импульсами содержит генератор 1 импульсов , элемент 2 И и триггер 3, элемент 4 И, элемент 5 ИЛИ, счетчик 6 импульсов, пороговый усилитель-формирователь 7, элемент 8 НЕ, триггер 9, элементы 10-12 И, элемент 13 ИЛИ, счетчик 14 импульсов, переключатель 15, блок 16 формирова ния импульсов сброса. В исходном состоянии счетчики б и 14 импульсов установлеЕ-ы в нулевое состояние, а триггеры 3 и 9 находятся в любом положении. Устройство работает следующим образом. На вход устройства поступают сиг налы симметричной форгчы, временные интервалы между которыми необходимо измерить (фиг. 2а), преобразуемые в пороговом усилителе-формирователе 7 в прямоугольные импульсы (фиг.2б) Во время действия входного сигнала с выхода порогового усилителя-формирователя 7 на элемент 4 И поступа ет разрешающий сигнал, элементы 11, 10, а следовательно, и элементы 2 и 12 И соответственно закрыты сигналом, поступающим с выхода элемента 8 НЕ, и импульсы от генератора 1 импульсов через триггер 3 и элемент 4 И, аТакже элементы 5 и 13 ИЛИ поступают в счетчики 6 и 14 соответственно (фиг. 2 в и ж). Частота импульсов, заполняющих счетчики 6 и 14, в этот момент равна /2 (фиг 2г), где f-v - частота импульсов генератора 1 импульсов. По окончании первого импульса элемент 4 И закрывается, а на элементы 10 и 11 И через элемент 8 НЕ поступает открываюий сигнал. При этом на вь}ходе одного из элементов 10 или 11 И (в зависимости от состояния триггера 9 ) установится открывающий сигнал для элемента 12 или элемента 2 И соответственно. Положим, что открыт элемент И 2. а элемент 12 И закрыт. В этом случае импульсы от генератора 1 импульсов с частоюй р и через элемент 5 МЛН поступают в счетчик 6 импульсов до момента появления второго входного импульса от порогового усидп1теля-формирователя 7 (фиг.2 is,i). По переднему фронту второго Бходного импульса триггер 9 переключ.ается. блок 16 формирования импульсов сброса по сигналу от элемента 11 И, состояние которого измендется с открытого на закрытое под действие,; входного сигнала через элел.;ент 8 НЕ вырабатывает сигнал, ус-.ганавливаюшкй счетчик 14 в нулевое состояние (фиг. 2д ). В дальнейшем по переднему фронту входных импульсов блок 16 формирования импулвсов сброса вырабатывает сигналы для установки в нулевое состояние счетчиков 6 и 14 поочередно (фиг.2д,е, Во время действия второго входного импульса, элементы 2 и 12 И закрыты сигналами от элементов 10 и 11, а элемент 4 И открыт и в оба счетчика 6 и 14 импульсов поступают импульсы от генератора 1 через триггер 3 с частотой (фиг. 2в,г,ж,з). В момент окончания второго входЕ ого импульса 4 И закрывается, а открывается элемент 12 И сигналом с элемента 8 НЕ через подготовленный при переключении триггера 9элемент 10 И. В этот момент в счетчике 6 содержится число, соответствующее временному интервалу между серединами первых Двух импульсов, а счетчике 14 - число, соответствующее половине длительности второго входного импульса на пороговом уровне U о Одновременно с открытием элемента 12 И- сигналом с выхода элемента 10И (фиг. 2и) переключатель 15 подключает выходы счетчика 6 к выходу устройства (к индикатору или устройству обработки измеренных данных, не показанным на фиг. 1), на время до прихода следующего входного чмпульса Через открытый элемент 12 И и эле мент 13 ИЛИ в течение времени между вторым и третьим входными импульсами происходит заполнение счетчика 14 импульсами от генератора 1 с частотой€гиС приходом третьего входного импульса по переднему фронту его осуществляется сброс счетчика 6 (фиг.2е прекращается индикация результата из мерения первого временного интервала (фиг. 2и ), закрываются элементы 10 и 11 И сигналом от элемента 8 НЕ, переключается триггер 9, подготавливая к открытию после окончания входного импульса элементы 11 и 2 И, и открывается элемент 4 И в результате чего импульсы от генератора 1 через триггер 3, элемент 4 И и элементы 5 и 13 ИЛИ начинают поступать в оба счетчика 6 и 14 импульсов. По окончании третьего входного импульса в течение 14 будет содержаться число, соответствующее временному интервалу между серединами второго и третьего входных импульсов, а в счет чике б - число, соответствующее половине длительности третьего входног импульса. В этот момент закрывается элемент 4 И, открываются элементы 11 и 2 И, и счетчик б начинает заполняться импульсами от генератора 1с частотой f|-( (фиг. 2в,г, а также информационные выходы счетчика 14 с помощью переключателя 15 подключаются к выходу устройства (фиг. 2к). В дальнейшем работа устройства повторяется, т.е. во время действия .входных импульсов оба счетчика осуществляют счет импульсов с частотой ру/2 (измерение половины длительности входных импульсов , а в промежутках времени между импульсами счет чики работают поочередно и осуществляют счет импульсов генератора 1 с частотой ff-,. Таким образом, введение в устройство новых узлов и связей, позволило повысить быстродействие его, осуществлять измерение каждого временного интервала между входными импуль сами при сохранении высокой Точности измерения при значительных изменениях амплитуды и крутизны фронтов входнЕлх импульсов. Формула изобретения Устройство для измерения временных интервалов между симметричными импульсами, содержащее генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И непосредственно и через первый триггер к первому входу второго элемента И, два элемента ИЛИ, входы |ПерБого из которых соединены с выходами первого и второго элементов И, а выход со счетным входом первого счетчика импульсов, пороговый усилитель-формировагель, выход которого подключен через второй триггер к первому входу третьего элемента И, элемент НЕ, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, о т личающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок формирования импульсов сброса, переключатель, второй счетчик и пятый элемент И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом генератора импульсов и выходом третьего элемента И, подключенного также к первому входу блока формирования импульсов сброса и первому управляющему входу переключателя, выход пятого элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выход которого соединен с первым входом переключателя, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов, а второй управляющий вход подключен к второму входу блока формирования импульсов сброса и выходу четвертого элемента И, первый и второй выходы блока формирования импульсов сброса соединены с установочными входами первого и второго соответственно счетчиков импульсов , элемента НЕ и второй вход второго элемента И соединены с выходом порогового усилителя-формирователя,- второй вход третьего элемента И соединен с выходом элемента НЕ, второй вход четвертого элемента И соединен с вторым выходом второго триггера, а второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И .. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 538334, кл. С 04 F 10/14, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 554523, кл. и 04 F 10/04, 1976,

Фиг Z