Измеритель временных интервалов Советский патент 1984 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для построения точных измерителей временных интервалов в наносекундном диапазоне.

Известно устройство для измерения временных интервалов, содержащее блок управления, управляемые генераторы образцовой и вспомогательной частот, три счетчика импульсов, два цифровых отсчетных устройства, два электронных ключа и схему сравнения кодов, выходным сигналом которого с помощью ключей определяется режим работы генераторов и счетчиков. Работа устройства основана на запуске по переднему фронту измеряемого интервала генератора образцовой частоты и подсчете количества импульсов, выработанных генератором за время существования измеряемого интервала l.

Однако, такое устройство для измерения временных интервалов отличается сложностью и не обеспечивает высокой точности измерений, так как используемые управляемые генераторы обладают значительным временем выхода на режим, в течение которого они имеют нестабильный период вырабатываемых сигналов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измеритель временных интервалов, содержащий преобразователь амплитудакод, преобразователь время-амплитуда, вход запуска которого соединен с шиной старт-импульсов, шина стопимпульсов соединена со входом первого и через элемент задержки со.входом второго дискриминатора уровней, выхода которых соответственно через первый и второй переключатели тока соединены со входом эмиттерного повторителя и катодом диода с накоплением заряда, анод которого соединен с общей шиной, при этом второй выход первого переключателя тока соединен с управляющим входом второго дискриминатора уровня, выход второго переключателя тока соединен с управляющим входом первого переключателя тока, а выход эмиттерного повторителя подключен ко входу останова преобразователя время-амплитуда, выход которого соединен со входом преобразователя амплитудакод 23.

Недостатком этого устройства является низкая разрешающая способность при измерении коротких интервалов времени, например, в наносекундном диапазоне.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности устройства и точности измерений в наносекундном диапазоне.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий преобразователь мплитуда-код, преобразователь времяамплитуда, элемент задержки, вход которого соединен с шиной стоп-импульсов, введены второй преобразователь время-амплитуда, дифференциальный усилитель и первый и второй триггеры, установочные входы которых сое0 динены соответственно с шиной стартимпульсов и шиной стоп-импульсов, входы предустановки первого и второго триггеров подключены соответственно к первому и второму выходам

5 элемента задержки, выходы первого и второго триггеров соединены соответственно через первый и второй преобразователи время-амплитуда с первым, и вторым входами диф0 Ференциального усилителя, выход

которого подключен ко входу преобразователя амплитуда-код.

На чертеже представлена блок-схема, измерителя цременных интервалов.

Устройство содержит шину 1 стартимпульсов, шину 2 стоп-импульсов, первый и второй триггеры 3 и 4, элемент 5 задержки, первый и второй преобразователи б и 7 время-амплитуда, дифференциальный усилитель 8 и

0 преобразователь 9 амплитуда-код,

причем вход элемента 5 задержки соединен с шиной 2 стоп-импульсов, установочные входы первого и второго триггеров 3 и 4 соединены соответст5 венно с шиной 1 старт-импульсов и шиной 2 стоп-импульсов, входы предустановки соединены с выходами элемента 5 задержки, а выходы первого и Второго триггера 3 и 4

0 соединены соответственно через первый и второй преобразователи б и 7 время-амплитуда с первым и вторым входами дифференциального усилителя 8, выход которого подключен ко вхо5 ду преобразователя 9 амплитуда-код.

Устройство работает следуквдим образом.

Старт-импульс с шины 1 поступает на установочный вход первого тригге ра 3, формирует импульс заведомо больше.й длительности.

Стоп-импульс с шины 2 поступает на установочный вход триггера 4 и вход элемента 5 задержки, с выхода которого задержанный на 2-3 мкс

5 стоп-импульс поступает на входы предустановки триггеров 3 и 4.

Время между старт-импульсом и стоп-импульсом определяет измеряемый интервал времени t. Таким обра0 зом на выходах триггеров 3 и 4 будут сформированы два импульса, разность длительностей которых равна измеряемому интервалу времени t.

Сигналы с выходов триггеров по5 ступают на входы преобразователей 6 и 7 время-амплитуда, представляющих собой интеграторы, выходы которых подключены к дифференциальным входа усилителя 8, при этом амплитуды про интегрированных сигналов будут соот ветственно равны: U-, К, Т,; (Т,- t,). и, К где К - коэффициент преобразовани интеграторов; Т„ - длительность импульса, сформированного первым триггером, Разность сигналов U, усиливается усилителем 8 до значения и К, Kj t, где Kj - коэффициент усиления усилителя 8. Выходной сигнал с выхода усилите ля 8 преобразуется преобразователем 9 амплитуда-код в цифровой код. Коэффициент преобразования интеграторов определяется из следуищего соотношения , Доп д: (2-3) МКС - амплитуда максимально допустимого синфазного сигнала на входе дифференциального усилителя. Коэффициент Kj усиления дифференцигшьного усилителя 8 выбирается из соображений получения высокой устой чивости и составляет величину не более 16-20. Усилитель 8 может иметь программируемый коэффициент усиления, велиЧина которого связана обратно пропорциональной зависимостью с длительностью преобразуемого интервгша времени (цепи управления коэффициентом усиления на чертеже не показаны) При преобразовании временных интервалов малых длительностей наносекундного диапазона коэффициент К - максимален, при преобразовании больших длительностей этого диапазона его пропорционально уменьшают. Таким образом, в данном устройстве по сравнению с известными повышается разрешакедая. способность и точHOCTb измерения.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕ ВАЛОВ, содержащий преобразователь амплитуда-код, преобразователь вре амплитуда, элемент задержки, вход которого соединен с шиной стоп-импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения разреш ющей способности и точности измерений, в него введены второй преобразователь время-амплитуда, дифференциальный усилитель и первый и второй триггеры, установочные входы которых соединены соответственно с шиной старт-импульсов и шиной стоп-импульсов, входы предустановки первого и второго триггеров подключены соответственно к первому и второму выходам элемента задержки, выходы первого и второго триггеров соединены соответственно через первый и второй преобразователи время-амплитуда с первым и вторым входами дифференциального усилителя, выход которого подключен ко входу преобразователя с1Мплитуда-код.