Измеритель временных интервалов Советский патент 1983 года по МПК G04F10/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов в серии импульсов, а также совместного измерения временных интервалов и длительностей импульсов в серии.

Известен измеритель временных интервалов, содержащий генератор калиброванной частоты, соединеный с двумя элементами И, соединенными также с выходами управляющего триггера, а выходы элементов И соединены с входами Счетчиков, схегиы опроса и запоминающего блока, четыре многовходовых элемента И и второй триггер l .

Недостатком известного измерителя являются низкая разрешгиощая способность и ограниченные функциональные возможности, так как минимальный йременной интервал, записываемый измерителем, .должен быть больше времени обращения к запоминающему устройству плюс отрезок времени на последующую установку соответствующего счетчика в нуль, а также зависи,мость погрешности измерения временных интервалов между двумя любыми импульсами в серии от числа временных интервалов между ними.

Наиболее близким по техническрй сущности к предлагаемому является преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержсцций генератор эталонной частоты, соединенный с первыми Входами двух элементов совпадения, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами управляющего триггера, а вцходы эле ментов совпадения подключены к счетным входам двух счетчиков импульсов, выходы разрядов koтopыx подключены соответственно к первым входам п . элементов совпадения, вторые входы которых соединены с шинами импульсов опроса счетчиков, элемент задержки, два (п+1)-й и (п+2)-й элементы совпадения, второй триггер, счетный вход которого является входом преобразователя,выходы второго триггера соединены с первыми входами (п+1)-го и {п+2)-го элементов совпадения, вторые входы которых соединены через элементы задержки с выходом генератора эталонной частоты, а выходы (п+1).-го и (п+2)-го элементов совпадения подключены соответственно к входам управляющего т1)иггера, источник последовательностей импульсов, выход которого подключен к счетному входу второго триггера, две цепи установки нуля, подключенные к установочному входу первого и второго соответственно счетчиков преобразователя 2 ,,.

Недостатком известного преобразователя являются низкая разрешаквдая

способность и ограниченные функцио--. Нсшьные возможности, так как минимальный временной интервал, записываемый измерителем, должен быть больше времени обращения к средству запоминания результатов измерения плюс отрезок времени на последующую установку соответствующего счетчика в нуль.

изобретения - повышение разрешающей способности и расширение Функциональных возможностей.

Поставленная .цель достигается тем что в измеритель временных интервалов, содержащий первый блок преобразования временных интервалов, выполненный на двух счетчиках, первую цеп установки нуля, подключенную к установочному входу первого счетчика первого блока преобразовайия временных интервалов, вторую цепь установки нуля, источник последовательностей импульсов соединенный с формироваогелем импульсов, введены второй блок преобразования временных интервалов, распределитель импульсов на два канала, третья и четвертая цепи установки, нуля, блок формирования itepвого импульса из серии и два элемента ИЛИ, причем вход второго блока преобразования временных интервалов подключен к первому каналу распределителя импульсов,,вход первого блока преобразования временных интер валов подключен к второму каналу распределителя импульсов через первый элемент ИЛИ, .второй вход которого подключен к выходу блока, формирования первого импульса из серии, вход которого -объединен с входом распределителя импульсов и подключен к выходу источника последовательностей импульсов, выход блока формирования первого импульса из серии подключен к установочному входу второго счетчика первого блока преобразования временных интервалов через второй элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к второй цепи установки нуля, третья и четвертая цепи установки нуля подключены к |Установочным входам соответственно. первого и второго счетчиков второго блока преобразования временных интервалов.

Блок преобразования временных интервалов содержит генератор эталонной частоты, соединенный с первыми входами двух элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого .триггера, а выходы первого и второго элементов И подключены к счетннм входам соответственно первого и второго счетчиков на триггерах,выходы разрядов которых подключены соответственно к первым входам других пэлементов И, вторые входы которых соединены с шинами импульсов опроса счетчиков, счетный вход первого триг гера является входом блока преобразования,объединенные 1К-входы первого триггера первого счетчика подключены к второму входу первого элемента И, объединенный 1к-входы перво го триггера второго счетчика Подключены к второму входу второго элемента И. На фиг. 1 приведена структурная .схема измерителя временных интервалов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Измеритель содержит два од нотипны блока 1 и 2 Преобразования соседних временных интервалов в цифровой код каждый из которых состоит из триггерного счетчика 3, элементов И 4, подключенных к выходам счетчика 3, генератора 5 эталонной частоты, выход которого соединен с входами элементов И 6 и 7, другие входы -которых соединены соответственно с прямым и инверсным Q выходами триг гера 8. Выход элемента И 6 соединен с : тактирующимвходом первого триггера счетчика 3, объединенные 1;к-входы первого триггера счетчика .3 соединены с прямым Q выходом триггера 8, выход элемента 7 соединен с тактирующим входом .первого триггера счетчика 9, объединенные 1К-входы первого триггера счетчика 9 соединены с инверсным Q выходом триггера 8. Блок преобразования содержит также элемен ты И 10 и входы 11 - 13, подключенные соответственно к счетному входу триггера 8 и другим входам элементов И 4 и 10, Вход 11 является входом блока преобразования. Входы бло ков 2 и 1 преобразования непосредственно и через элемент ИЛИ 14 подключены к двум каналам распределителя 15 импульсов,вход 16 которого подключен к выходу источника 17 последовательностей импульсов (генератора) непосредственно или к выходу 18 подключенному к генератору 17 через формирователь 19 импульсов, вырабатывающий короткие импульсы по переднему и заднему фронтам импульсов с генератора 17. Второй вход элемента ИЛИ 14 подключен к первому входу элемента ИЛИ 20 и к выходу блока 21 формирования первого импульса из серии, вход 22 которого подключен к выходу генератора 17 последователь ности импульсов непосредственно или к выходу 18. Цепи 23 и 24 установки нуля подключены соответственно к установочным R-входам счетчиков 9 и 3 Через элемент ИЛИ 20 непосредственно Аналогичные цепи 25 и 26 установки нуля подключены к установочным R-вхо дам счетчика блока 2. Распределитель 15 импульсов содержит триггер 27, Т-вход которого и выходы подключены к входам элементов И 28 и 29, Блок 21 формирования первого импульса из серии содержит 1к-триггер 30,инверсный выход которого через элемент И 31 подключен к тактирующему С-входу триггера 30 второй вход элемента И 31 подключен к входу 22,на I-входе триггера - уровень логической единицы,на К-входе-логического нуля. lK-входы первого триггера счетчиков подключены к выходам триггера 8. . Измеритель-работает следующим образом. В исходном состоянии на прямых СХ выходах триггеров .8, 27 и 30 и триггеров счетчика 3 установлен логический нул1, на инверсных т логическая единица. Вследствие этого элемент И 7 открыт и счетчик 9 заполняется кодом нулевого интервала между воображав-мым нулевым и первым импульсом исходной серии. Исходная серия временных интервалов (Uj на фиг. 2) с выхода генератора 17, импульсам которой присвоены номера 1,2,3,4,5 и т.д. по порядку, поступает на вход 16 распределителя 15 импульсов, т.е. на входы триггера 27 и элементов И 28 и 29, После разделения этими схемами на два потока образуются две серии U28 на входе блока 2 преобразования и Uj на входе элемента ИЛИ 14. В серии Ujg (импульсы 1,3,5,7,...на фИ1:2) содержатся временные интервалылмежду первым и всеми последующими нечетными импульсами исходной серии. В серии U29 (импульсы 2,4,6,8,...на фиг, 2) .содержатся временные интервалы между вторым и всеми последующими четными импульсами исходной серии. Серия Ji(, поступает и на вход 22 блока 21 формирования первого импульса из этой серии и с выхода его .в виде I одиночного первого импульса (U на фиг. 2) - на второй вход элемента 14 ИЛИ. После суммирования на входе 11 блока 1 преобразования имеется серия у/д (г. 2) , где присутствуют интервалы между первым и всеми последукяцими четными импульсами исходной серии. Блок 21, построенный на триггере 30 и элементе И 31,, кроме подмешивания с помощью элемента ИЛИ 14 первого импульса к серии импульсов Ujj9 решает еще одну задачу. При измерении временного интервала между первым и вторым импульсами в серии U} счетчиком 3 С5лока 1 преобразования первый и единственный импульс, формируемый блоком 21, сбрасывает в нуль.через элемент ИЛИ 20 счетчик 9 : С и не нужный код нулевого интервала) , готовя счетчик 9 к последующей записи в него временого интервала между импульсами 2 4 серии } ,В дальнейшем блок 21 тключен, а оба преобразователя изме яют разреженные (Щ ,Т,,.. ,или Т ,. ij., на фиг.2) относительно исходных рёмейныё йнтёрвалн в сериях USjg у U, 5 и работают следующим образом

От Действующей на входе триггера 8 серии импульсов Uf он переключается от каждого импульса, в результате на выходах элементов И б и 7 Q попеременно появляются счетные нмч пульсы, поступающие ма тактирующие входы счетчиков 3 и 9, Одновременно с этим попеременно появляется и разрешение по 1к-входам На работу j5 соответствующего счетчика в счетноМ режиме по тaктиps oщeмy входу. В то время пока считает счетчик 9 в 3 хранится числовой код временного интервала между импуль- : о сами 1 и 2 серии ц /который путем подачи импульса опроса на вход 12 выводится Б запоминающий блок (на; фиг. 1 не показан). Затем счетчик 3 импульсом цепи 24 установки нуля, 55 прошедшим на его R-вход, сбрасывает- : ся в нуль. После очерелного импульса на входе 11 триггер 8 переклмчаетСЯ, считает счетчик 3, а числовой код, хранящийся в счетчике 9 после подачи импульса опроса на вход 13, выводится в запоминающий блок, затем подается импульс установки в нуль с цепи 23 установки нуля, который проходит через элемент ИЛИ 20 и обнуляет счетчик 9.За счет присущего тактированному 1К-триггеру этапа предварительной подготовки внутренних элементов устраняется одновременное срабатывание первых триггеров счетчиков 3 и. 9, чем при -разрезании 40 импульсом триггера 8 импульсов эталонного генератора, чем исключается накопление погрешностей при суммировании временных интервалов. Каждый отдельный интервал исходной серии 45 и между первым и последующим импульсами находится при выводе данных из запоминающих блоков путем сложения кодов прилежащих временных интервалов. Например, интервал меж- ел ду первым и седьмьпч импульсом равен сумме интервалов между импульсами 1

иЗ, З.и5,5и7 серии ,коды которых занесены в запоминающий блок блока 2 преобразования временных ин-с тервалов.

Интервал между первым и шестым . импульсом равен сумме интервалов между импульсами 1 и 2, 2 и 4,.4 и 6, коды которых занесены в запомина ющий блок блока 1 преобразования временных интервалов.

Интервал между седьмым и шестым импульсами равен разности интервалов между первым, седьмым и Первым, шеетым импульсами. , . допустим. Что входы 22 и 16 блока 21 формирования первого импульса из серии и распределителя 15 импульСОЙ соответственно, отключены от выхода источника 17 поеледовСтельности импульсов (генера.тора) и поДключе ни к выходу 18 формировахеля 19 импульсов . генератора 17. Диаграмма Uf (фиг. 2) показывает импульсы, длительностью f , 2 / генератора 17 которые после преобразования формирователем 19 образуют серию по передним и задним, фронтам импульсоб генератора 17, измеряемую вышеописанным образом. После измерения получаюся известными не только временные интервалы между импульсами генератора 17, но и сами длительности ( , , 2 ,...,) импульсов в серии.

Предлагаемый измеритель имеет повышенную разрешающую способность 1И расширенные функциональные можности, которые ое5еспечиваются благодаря разрежению серий, измеряемых двумя блоками преобразования временных интервалов, каждый из преобразователей успевает переносить коды (в том числе и Первого интервала) со счетчиков 6 запоминсиощие бло ки и производить установку счетчиков в нуль.

Измеритель позволяет определить временные инт рваЛы между импульсами и короткие длительности самих импульсов, обеспечивая при этом независимость погрешности измерения временных интервалов между двумя любыми импульсами поступающих на них серий от числа временных интервалов между ними. :

EH

в

Фн.1