Измеритель временных интервалов в сериях импульсов Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, предназначено для измерения длительности и периода повторения импульсов в серии, длительности серий и может .быть использовано в различных облас- тях науки и техники при исследовании адаптивных систем, построенных на принципе измерения длительности или периода повторения импульсов последовательности серий, например, в нейрофизиологии. Известен измеритель длительности пачки импульсов, содержащий квантующий генератор, временной селектор, счетчик импульсов, регистр сдвига, триггер, схемы совпадения и запрета.1. Однако данный измеритель имеет ошибку при определении длительности пачки импульсов, обусловленную задерж кой сигнала совпадения в элементах схемы, и не может определить максимальный интервал времени между соседними импульсами и момент окончания пач1си, если максимальный интервал времени не известен. Известен также измеритель предельных значений интервалов, содержащий генератор импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом ключа, второй, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, тре тий вход соединен с выходом первой линии задержки, а выход - с входом первого счетчика, вторую и третью ли НИИ задержки и запоминающее устройст во 23.Однако указанный измеритель харак теризуется конструктивной сложностью невозможностью определения промежуто ных между предельными значений време ных интервалов серий импульсов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения серии временных интервалов, содержащее генера тор импульсов эталонной частоты, клю счетчик, схемы И, запоминающее устро ство, схему ИЛИ и линии задержки 3 Известное устройство имеет ряд не достатков, ограничивающих его примен ние, а именно невозможность получения информации о длительности серий/ длительности импульсов и максимально го временного интервала в серии и св занная с последним невозможность фик сации момента времени окончания сери Цель изобретения - расширение фун циональных возможностей измерителя за счет возможности определения длительности серий, длительности импуль сов и максимального временного интер вала в серии и фиксации момента, . окончания серий. Поставленная цель достигается тем что в измеритель временных имтерваЛов в сериях импульсов, содержащий генератор импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом ключа, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, третий вход соединен с выходом первой линии задержки, а выход - с входом первого счетчика, вторую и третью линии задержки и запоминающее устройство, введены второй и третий счетчики, управляемый генератор импульсов, сумматор, арифметическо-логический блок и формирователь импульсов, причем вход измерителя соединен с входом формирователя импульсов, первый выход которого подключен к входу записи запоминакйцего устройства и первому входу элемента ИЛИ непосредственно и через первую линию задержки к входу второго счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого счетчика, а выход - к . информационному входу запоминающего устройства, выход которого соединен с информационным входом арифметическо- логического блока, выход которого через управляемый генератор импульсов подключен к счетному входу третьего счетчика, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, а вход сброса подключен к выходу второй линии задержки, второй выход формирователя импульсов через третью линию задержки подключен к входу второй линии задержки и управляющему входу арифметическо-логического блока. На фиг. i показана функциональная схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. . Измеритель содержит генератор i импульсов эталонной частоты, ключ 2, счетчики 3-5, запоминающее устройство 6, линии 7-9 задержки, элемент ИЛИ 10, управляемый генератор 11 импульсов, cyiattiaTop 12, арифметическологйческий. блок 13 и формирователь 14 импульсов. Измеритель работает следующим образом. В начальный момент времени счетчики 3-5, запоминающее устройство 6, буферная и оперативная память арифметическо-логического блока 13 сбрасываются импульсом от внешнего управляющего узла фиг. 2 м) (цепь сброса и внешний управляющий узел на фиг.1 не показаны) и на их выходах устанавливается нулевой кед. Импульсы исследуемой серии произвольной формы и длительности поступают на вход фосялирователя 14 (фиг.2 а), который сравнивает их аАшлитуду на заранее установленном уровне и в моменты совпадения амплитуды напряжения импульсов исследуемой серии и постоявного уровня напряжения выбрасБшае прямоугольные импульсы, калиброванные по . длительности, котора не превышает периода повторения импульсов генератора 1 (фиг. 2 г), и формирует их на первсж выходе (фигч 2 б). На втором выходе формиро ватель 14 синхронно с периодом повто рения, шхшульсов исследуемой серии вы рабатывает прямоугольные импульсы управления арифметическо-логического блока 13 (фиг. 2 в). Первый импульс с .первого выхода формирователя 14, соответству |щий на чалу первого импульса серии и задерг жанный в линии 7 задержки на время, равное сумме длительности периода повторения импульсов генератора 1 и времени задержки элемента ИЛИ 10, поступает на разрешающий вход ключа (фиг. 2 ж) и отк{ювает его. Импульсы генератора 1 поступгшт на счетчик Э и подсчитываются им (фиг. 2 з) Тот же задержанный импульс с первого выхода Формирбвателя подсчитывается счетчиком 5. Поскольку момент открытия ключа 2 задержан на один период генератора 1, счетчик 3 зафиксирует на один импульс меньше. Поэтому сумма кодов счетчиков 3 и 5 на выходе сумматора 12 является действительной величиной, представляющей реальное значение длительности временного ийTepBajia в единицах периода генератора 1. . ; . второй импульс с перврго выхода формирователя 14, соответствующий концу первого импульса серии, через элемент ИЛИ 10 (фиг. 2 д) запирает ключ 2, При этом счетчик 3 и сумматор 12 прекращают изменение кода на своих выходах, и производит запись кода сумматора 12 в запоминающее устройство б. Второй импульс, задержанный в линии 7, фиксируется в счет чике 5 и открывает ключ 2 и весь про цесс повторяется вновь до прихода третьего импульса. При этом каждому импульсу, зафиксированному в счетчике 5, соответствует приращение кода длительности импульса к предшествующему коду на выходе запоминающего устройства 6, а каждому нечетнсАлу приращение кода интервала времени между длительностями соседних ю4пуль сов серии. Сумма этих приргщений соответствует длительности текущего повторения импульсов ; серии. Если увеличение кода счетчика 5 на единицу сопровождается ступенчатьм приращением кода на выходе запоминающего устройства 6 и при этом измеритель прекращает свою работу (фиксируется момент времени око чания серии), то исследуемая серия импульсов завершается перепадом. На вьосоде счетчика 5 в общем случае мо жрт быть зафиксирован код , где п - число импульсов в серии. В предельном случае счетчик 5 регистрирует однократный перепад и одиночный импульс напряжения. После окончания работы измерителя выходной кол запоминающего устройства 6 соответствует длительности серии импульсов с учетом возможности завершения серии перепадом напряжения. Второй импульс с второго выхода формирователя 14 задерживается в линии 8 задержки на время, равное времени задержки линии 7, и поступает на управляющий вход арифметическологического блока 13 (Фиг. 2 е). К времени прихода второго импульса управления выходной код запоминающего устройства 6 соответствует длительности первого периода исследуемой серии. Этот импульс управляет выпол- |нением последовательности операций) I 1} вычитание кода предшествующего значения интервала времени, зафиксированного в буферной памяти арифмбтическо-логического блока 13, из кода последующего, значения интервала времени с выхода запоминающего устройства 6; . 2) сравнение кода текущей разности с кодом предшествующей разности из оперативной памяти арифметическологического блока 13; 3)если код текущей разности меньше Или равен коду зафиксированной ранее разности в оперативной памяти арифметическо-логического блока 13, то значение кода предшествующей разности остается неизменным, а если он больше, то осуществляется перезапись текущей разности в оперативную память арифметическо-логического блока 13 вместо предшествующей; 4)перезапись в буферную память арифметическо-логического блока 13 кода последующего значения ступенчато приращенного кода с выхода запомингцйщего устройства 6 вместо предшествующего. Поскольку к приходу второго импульса в буферной и оперативной памяти арифметическо-логического блока 13 был установлен нулевой код, то на его выходе появляется код, соответствующий длительности первого периода исследуемой серии. По установленному ашгоритму вычислений в арифметическологическом блоке 13 осуществляется поиск и определение максимального интервала времени в серии. Код текущего максимального интерВала времени с выхода арифметическологического блока 13 поступает на вход управляемого генератора 11, который с появлением кода на его входе начинает генерировать импульсы с периодом повторения, определяемым входным кодом и соответствующим текущему максимальному интервалу времени серии (фиг. 2 и), Импульсы управляемого генератора 11 подсчитываются двухраэрядным счетчиком 4.

Для случая адаптивных систем, используКхц йх переменный период повторения импульсов серии, последующее эначение периода по отношению к предшествующему не может скачкообразно измениться. Поэтому выбирается двухкратное превышение интервала времени после окончания серии над максимальньлм интервалом времени в серии для фиксации достоверного момента времени окончания серии импульсов.

После прихода первого импульса управляемого генератора 11 на вход счет чика 4 на его выходе устанавливается код 01 (фиг. 2 л). Если серия не окончена, импульс с выхода линии.8 Зё1держки задерживается в линии 9 (фиг. 2 к) на время, превышающее длительность вычислений в нем, и сбрасывает счетчик 4 в исходное состояние. Если серия завершена, второй импульс управляемого генератора 11 устанавливает на выходе счетчика 4 код 10

С выхода второго разряда.счетчика высокий уровень через элемент ИЛИ 10 запирает ключ 2, прекращая работу измерителя, и поступает на внешний управляквдий узел, сигнализируя об окончании серии.

Измеритель временных интервалов в сериях импульсов способен выделять перепады напряжения, определить максимальный интервал времени в серии и достоверно зафиксировать момент времени ее окончания с наименьшими затратами времени, что увеличивает динамический диапазонизмерения длительности серий. Измеритель в течение одной серии одновременно представляет информацию о длительности .серии, длительности, повторения и количестве импульсов в серии. Поскольку значение интервала времени между окончанием последнего периода серии и сиг...налом прерывания работы измерителя известно, то последний Позволяет так же определить интервал времени между сериями импульсов в последовательности серий при совместной работе с внешним управлякщим углом. Применение предлагаемого измерителя позволяет сократить до минимума непроизводительные затраты времени на измерение отдельных параметров.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В СЕРИЯХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий генератор импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом ключа, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, третий вход соединен первой линии з&- I , а выход - с входом первого счетчика, вторую и третью линии задержки и запоминашцее устройство, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй и третий счетчик, управляемый генератор импульсов, сумматор, арифметичес ко-логический блок и фо1 «ирователь шютульсов, причем вход измерителя соединен с входом формирователя импульсов, первый выход которого подключен к входу записи запоминающего устройства и первому входу элемента ИЛИ непосредственно и через первую линию задержки к входу второго счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого счетчика, а выход - к информационному входу запоминаюцего устройства, выход которого соединен с информаци- . онньал входом арифметическо-логичес- кого блока, выход которого через уп- равляемый генератор импульсов подклю- f/1 чей к счетному входу третьего счетчика, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, а вход сброса подключен к выходу второй линии задержки/ второй выход формирователя импульсов через третью линию задержки подключен к вхопу второй линии задержки и управляющему входу арифметическо-логического блока.