Рециркуляционный измеритель временных интервалов Советский патент 1985 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к устройствам для дискретного измерения временных интервалов. Известен Измеритель временных интервалов, позволяющий получать цифровой код, пропорциональный длительности входного интервала, содержащий формирователи старт- и стоп-импульсов, четыре линии задержки, семь элементов И, три триггера и элемент ИЛИ D1 К недостаткам этого устройства относится малый диапазон входных измеряемых интервалов времени, что существенно Ьграничивает область его применения. Для увеличения диапазона измеряемых интервалов в этом устройстве необходимо использовать линию задержки с большим временем задержки (больше длительности максимально воз можного измеряемого интервала), что приводит к ухудшению ряда метрологических характеристик измерителя, таких как точность и время измерения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для дискретного измерения временных интервгшов, содержащее фор мирователи старт- и стоп-импульсов, выходы которых через соответствугацие линии задержки подключены к входу формирователя и к входам двух элементов И соответственно, триггеры управления и срыва рециркуляции, выход последнего из которых соединен с входом одного из элементов И, выхо которого подключен к входу элемента ИЛИ, выход которого является выхо дом устройства и соединен с входом формирователя cтoп-и шyльcoв 2. Однако известное устройство имеет ограниченную область применения всле ствие узкого диапазона измеряемых временных интервалов, обусловленного технической трудностью создания элементов задержки большой электрическо длины. Цель изобретения - расширение диа пазона измерений. Поставленная цель достигается тем,- что в устройство, содержащее дв триггера, первый вход первого из которых подключен к шине старт-импульсов,.а прямой и инверсный выходы к первым уходам соответственно перво и второго элементов И, два элемента задержки, и первый элемент ИЛИ, введены два счетчика и второй .и третий элементы ИЛИ, причем выход первого элемента ИЛИ через первьй элемент задержки подключен к второму входу первого элемента И и к первым входам второго элемента ИЛИ и второго триггера, выход последнего соединен с вторьм входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и второму входу второго элемента И, выход которого через второй элементзадержки подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и непосредственно к входу первого счетчика, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом второго счетчика, а второй вход - с выходом первого элемента И, третий вход второго элемента ИЛИ подключен к шине старт-импульсов, шина стоп-импульсов соединена с вторыми входами первого и второго триггеров. Сущность изобретения заключается в измерении временного интервала, ограниченного импульсными сигналами Старт и Стоп, путем использования эффекта ударного формирования электрической шкалы измерения как основной с ценой деления Т, так и вспомогательной шкалы с ценой деления лТ. Импульсный сигнал Старт, соответствукщий началу измеряемого интервала, подвергают процессу циркуляции по замкнутому контуру с периодом обращения Т и считают количество целых периодов циркуляции импульса Старт до окончания измеряемого интервала, т.е. до прихода импульса Стоп. Это является как бы первым этапом измерения, т.е. сравнивается измеряемый интервал с измерительной шкалойj, у которой цена одного деления Т, . Вторым этапом измерения является измерение длительности между предпоследним импульсом обращения D замкнутом контуре и импульсом Стоп. На этом этапе формируется измерительная шкала с ценой одного деления 4 , где . Предлагаемая организация измери-, тельного процесса позволяет расширить диапазон измеряемых временных интервалов, так как в предлагаемом устройстве нет элементов, ограничивающих диапазон входных ннтервапов, а в и: вестном устройстве этот диапазон Т5Т раничен реальной длиной кабельного элемента задержки. Использование дл формирования шага квантования элемента задержки с малым временем задержки позволяет существенно повысить точность измерения по сравнени с известным устройством, в котором шаг квантования формируется с помощью элементов задержки с большим временем задержки. При этом для формирования основной и вспомогательной шкал использу ется, только один рециркулятор. На фиг.1 представлена блок-схема устройстваJ на фиг.2 - временные ди аграммы, поясняющие работу устройст ва. Рециркуляционный измеритель времанных интервалов содержит триггеры 1 и 2, элементы ИЛИ 3-5, элементы И 6 и 7, элементы 8 и 9 задержки, счет-чики 10 и 11. Шина старт подключена к первому входу триггера 2 и одному из входов элемента 4, другие входы которого соединены с выходом триггера 1 и выходом элемента 8 и входом триггера -1, другой вход которого подключе к шине стоп и одному входу триггера прямой и инверсный выходы которого соединены с входами соответственно элементов И 6 и 7, другой вход элемента И 7 соединен с выходом элемен та ИЛИ 4 и входом элемента ИЛИ 5, выход которого соединен с входом элемента 8 выход элемента И 7 соеди нен непосредственно с входом счетчика 10 и через элемент. 9 с входом элемента ИЛИ 5, выходы элементов И и счетчика10 через элемент 3 подкл чены к входу счетчика 11. Устройство работает следукяцим об разом. Импульс Старт, соотве.тствующий началу измеряемого интервала (фиг.2,с«), поступает на вход элемен та ИЛИ 4 и первый вход триггера 2. Доследний устанавливается в такое состояние, при котором блокируется элемент И 7 (сигнал с инверсного вы хода триггера 2 (фиг.2,с) и открывается элемент И 6 (сигнал с прямог выхода триггера 2 (фиг.2,В). С выхо элемента ИЛИ 4 импульс Старт чере элемент ИЛИ 5 и элемент 8 задержки поступает на. второй вход элемента ИЛИ 4. Далее процесс циркуляции этого импульса по замкнутому контуру (элементы 4, 5, 8) происходит анало-j гично (фиг. . Период циркуляции импульсов в контуре с периодом Tjj равен сумме задержек, создаваемых элементами 4, 5 и 8. В каждом цикле обращения импульс Старт через открытый элемент И 6 и элемент ИЛИ 3 поступает на вход счетчика 11. Импульсом Стоп, свидетельствующим об окончании измеряемого интервала t (фиг.2,а), устанавливается в исходное состояние триггер 2 (фиг.2Ь, 2-), выходными напряжениями которого блокируется элемент И 6 и открывается элемент И 7. Таким образом, в момент появления на входе измерителя импульса Стоп в счетчике 11 будет код N,..t Импульс Стоп устанавливает триггер 1 в единичное состояние. В исходное состояние триггер 1 устанавливается (Ы +1)-м импульсом Старт, не совпадающим во времени с измеряемым интервалом. На выходе триггера 1 формируется импульсный сигнал (фиг.2,А), длительность которого равна TQ - Г , где Т, - часть отношения f /То . Учет этой части происходит следукщим образом. С выхо.да триггера 1 1гмпульсный сигнал длительностью t; через элемент ИЛИ 4 поступает на первый вход элемен- та ИЛИ 5 непосредственно (фиг.2,), а на второй вход элемента ИЛИ 5 через открытьй элемент И 7 и элемент 9задержки (фиг.2,а). Элемент 9 задержки обеспечивает задержку сигналов во времени на величину дТ . На выходе элемента ИЛИ 5 формируется импульсный сигнал (фиг.2,-), длительность которого -« лТ ) . Этот импульс через элемент 8 задержки поступает на вход элемента ИЛИ 4. Далее процесс цирку ляции в контуре из элементов А, 7, 9 3 и 8 происходит до тех пор, пока импульс обращения не расширится до величины TQ . Количество циклов обращения NJ подсчитьшается счетчиком 10(h/ -1-, .1 лТ / Конечный результат иэмеренш: R| заисызается в виде

;y.W.N..

В целях сохранения однородности шкаль отсчета величину шага квантования &Т выбирают из условия выполнения равенства

1Т

где Cj - емкость счетчика 10.

Такая организация измерительного процесса позволяет существенно расширить диапазон измерения. Теоретически диапазон измерения в предлага емом устройстве может быть сколь угодно велик. Но на практике он ограничивается нижней границей

«f, ,

л(Г,, разрешающая способность используемой элементной базы и верхней границей Л/ ( -i лТ , где S нестабильность, периода .

РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий два триггера, первый вход первого, из которых подключен к шине старт-импульсов, а прямой и инверсный выходы - к первым входам соответственно первого и второго элементов И, два элемента задержки и первый элемент ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений в него введены два счетчика и второй и третий элементы ИЛИ-, причем выход первого элемента ИЛИ через первый элемент задержки подключен к второму входу первого элемента Инк первым входам второго элемента ИЛИ и второ- го триггера, выход последнего соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу перрого элемента ИЛИ и второму входу второго элемента И, выход которого через второй элемент задержки подключен к второму входу первого элемента ИЛИ,и непосредственно к входу первого счетчика, выход которого соединен с первьш входом третьего элемента Ш1И, выход которого соединен с входом второго счетчика, а второй вход - с выходом первого элемента И, третий вход второго элемента ИЛИ подключен к шине стартимпульсов, шина стоп-импульсов соединена с вторыми входами первого и второго триггеров. СП - ел 1чЭ

ф1/г.2