Устройство для измерения времени задержки Советский патент 1985 года по МПК G04F10/04 

г/г./

2.Устройство по n.l, о т л и повышения быстродействия измерений и снижения их трудоемкости,блок стробирования содержит ключ, два элемента И-НЕ,два инвертора и согласующий каскад, выход которого является выходом блока, выход первого инвертора подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход

которого через ключ соединен с общей шиной, а выход подключен к первому, входу второго элемента И-НЕ, второй вход которого является первым входом блока,а выход через второй инвертор соединен со . входом согласующего каскада, вход первого инвертора является вторым входом вторым входом блока стробирования.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ, ИЗМЕРЕЙШ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ, содержащее измеритель периода, блок задержки, первый вьпсод которого подключен ко входу исследуемого траКта, о т л и ч а rani е .е с я тем, что, с целью повыше ния быстродействия измерений и снижения кк трудоемкости, в него введены генератор одиночных инпульсрв, элемент ИЛИ, генератор импульсов и блок стробирования, причем выход генератора одиночньк импульсов под ключен к первому входу элемента ШЩ, выход которого соединен со входами измерителя периода и блока задержки, первый выход которого соединен с первым входом блока стробирования, второй в-коя которого подключен ко второму вькоду блока задержки, а выход ко второму входу элемента ИЛИ. (Л СП 00 со J

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении времени задержки сигнала в пассивных электрических цепях.

Известно устройство измерения времени задержки, в основу работы которого положен компенсационный метод измерения временных интервалов, согласно которому осуществляют сравнение измеряемого интервала с эталонным. При этом эталонный временной интервал задается генератором задержанных импульсов (ГЗИ ), а момент компенсации измеряемого временного интервала эталонным фиксируется с помощью осциллографического индикатора, ГЗИ позволяет получить два импульса с регулируемым временным сдвигом между ними. Запускающий импульс служит для запуска исследуемых устройств, задержанный для запуска ждущей развертки индикатора.

При исследовании длинных ВЧ трактов, линий связи отраженный импульс имеет искаженный фронт по сравнению с фронтом запускакядего импульса за счет неравномерности частотной характеристики тракта. Поэтому при измерении появляется погрешность из-за неточного совмещения фронтов запус кающего и отражённого импульсов. Кроме того, дополнительная погрешность появляется за счет неравенства амплитуд запускающего и задержанного импульсов

Недостатком этого устройства является низкая точность.

Известно также устройство, в котором время задержки оценивается по изменению частоты автогенератора .. при включении в цепь обратной связи исследуемого тракта. Точность этих устройств в основном определяется точностью измерителя частоты и поэтому достаточно высока 2,

Недостатками этого устррйства являются низкое быстродействие и больщая трудоемкость измерений.

, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее внещний генератор синусоидальных колебаний, ключ, усилитель, анализатор спектра, частотомер, блок задержки, первый выход которого подключен ко входу исследуемого тракта, коротко замыкатель Гз.

Недостатком известного устройства является больщая трудоемкость измерения и низкое быстродействие.

Цель изобретения - повьшение быстродействия измерений и снижение их трудоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения времени задержки, содержащее измеритель периода, блок задержки, первый выход которого подключен ко входу исследуемого тракта, введены генератор одиночных импульсов, элемент И1Ш,

генератор импульсов и . блок стробирования, причем выход генератора оди ночных импульсов подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом генератора импульсов, выход которого соединен со входами измерителя периода и блока задержки, первый выход которого сое динен с первым входом блока стро бир.ования, второй вход которого подключен ко второму выходу блока задержки, а выход ко второму входу . элемента ИЛИ. Кроме того, блок стробирования содержит ключ, два элемента И-НЕ, два инвертора и согласующий каскад, выход которого является выходом блока, выход первого инвертора подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого, через ключ соединен с общей шиной, а выход подключен к первомувходу второго элемента И-НЕ, второй вход которого является первым входом блока, а. выход через второй инвертор соединен со входом согласующего каскада, вход первого инвертора явл ется вторым входом блока стробирования. На фиг,1 изображена функциональн схема устройства5 на фиг.2 и 3 временные диаграммы его работы. Устройство содержит генератор 1 одиночных импульсов, элемент 2 ИЛИ генератор 3 импульсов, блок 4 задер ки, измеритель 5 периода, блок 6 стробирования, состоящий из инверто ра 7, элементов 8,9 И-НЕ инвертора 10 и согласующего каскада 11-, ключа 12, исследуемый тракт 13, Генератор I одиночных импульсов предназначен для начального запуска генератора 3. Элемент 2 ИЛИ предназначен для пропускания, сигнала запуска генератора 3 с генератора I одиночных импульсов при начальном запуске или импульса цепи обратной связи в процессе измерения. Генератор 3 импульсов предназг Начен для формирования длительности импульсов и задержки их относительно запускающих импульсов. К генератору 3 предъявляются следующие тре бованйя: длительность импульса 0,11 МКС, обеспечение режима внещнего запуска, наличие устройства точной фазовой привязки формируемых импуль сов относительно запускающих, обеспечение задеряоси 1-100 МКС. В качестве генератора 3 может быть применен стандартный генератор. 704 например Г5-60 или аналогичный по параметрам. Блок 4 задержки предназначен для создания задержки импульсов в цепи обратной связи автогенератора. Время задержки 1-Ю мкс. Блок 4 задержки реализуется последовательным соединением линий задержки по типовой схеме. Выходной каскад блока 4 задержки должен быть согласован с волновьм сопротивлением исследуемого тракта 13. Измеритель 5 периода предназначен для измерения периода следования импульсов на выходе генератора 3. Измеритель 5 периода реализуется по типовой схеме в виде формирдвателя строба, выходной импульс которого имеет длительность, равную сумме . нескольких измеряемых периодов, пру этом указанная.длительность заполняется метками кварцевого генера тора, число которых фиксируется в счетчике с индикацией результата измерения пе:риода. Б качестве измерителя 5 периода может быть использован стандартный, например типа . 43-54. Блок 6 стробирования предназначен для запрета прохождения падающих импульсов на вход внешнего запуска генератора 3 импульсов в режиме Измерение. Согласующий каскад 11 выполнен в виде эмиттерного .повторителя, согласованного с волновым сопротивлением исследуемого тракта 13. Генератор 1 одиночньсс импульсов, элемент 2 ИЛИ, генератор 3 импульсов, блок 4 задержки и исследуемый тракт 13 соединены последовательно. Выход исследуемого тракта 13 разомкнут. К входу исследуемого тракта 13 подключен первый входблока 6 стробирования, выход которого подключен через второй вход элемента 2 ИЛИ ко входу внещнего запуска генератора,3 in-тульсов второй вход блока 6 стро бирования подключен ко второму выходу блока 4 задержки. Измеритель 5 периода подключен к выходу генератора 3 импульсов. Процедура измерения времени задержки в данном устройстве со.стоит из следующих операций:. - установка на блоке стробироваия режи1г1а Калибровка, отсчет оказания измерителя периода (-35 с);

установка на блоке стробирования режима Измерение, отсчет покаж зания Т измерителя периода с ;

- вычисление времени задержки исследуемого тракта ( с). .

Суммарное время измерения не превъшает 1,5 мин (у прототипа с учетом демонтажа исслеуемого тракта 8-16 ч К

Устройство работает следующим образом.

Одиночный импульс генератора I Дфйг.2а) запускает генератор 3, Импульс, задержанный в -генераторе 3 (фиг.26 ) н блоке 4 .задержки (фиг,2в поступает на вход исследуемого тракта 13, распространяется по тракту. Далее, отражаясь от его разомкнутого вькода, импульс возвращается на вход тракта и поглощается выходным сопротивлением блока задержки. Таким образом, на входе исследуемого тракта 13 существуют падающие и отраженные импульсы.

В зависш ости от положения ключа 12 (фиг.1) устройство работает в двух режимах - Измерение и Калибровка. Рассмотрим работу в каж дом из этих режимов. В режиме Измерение ключ 12 разомкнут, сигнал на входе злемента 8 И-НЕ соответствует логической i (фиг.2е ). При этом на один из входов элемента 9 И-НЕ проходит стробирующйй импульс из блока 4 задержки (фиг,2ж На первый вход злемента 9 И-НЕ поступают падающие и отраженные импульсы со входа исследуемого тракта 13 ( ). Поскольку временное положение строба (фиг.2г) совпадает . с положением падающего импульса, то блок 6 стробирования запрещает прохождение падающих импульсов и на вход внешнего запуска генератора 3 поступают только отраженные импульсы. Т.е. в режиме Измерение автогенератор генерирует периодическую последовательность импульсон, которые циркулируют в цепи генератор 3-блок4-тракт 13 туда тракт 13 обратно-блрк 6-злемент 2генератор 3. В этом режиме период Т ., импульсов определяется выражением

. , (1)

Т Г

rert 5л. ьад - или время задержки генератора 3, блока 4 задержки, исследуемого тракта

13, блока 6 стробирования и элемента 2 iiJTO соответственно. На фиг.2г и 2д показаны сигналы на входе и выходе инвертора 7, на фиг.2з - сигнал с выхода элемента 9 И-НЕ и фиг.2и - сигнал на выходе блока 6 стробирования. ,

В режиме Калибровка ключ 12 замкнут на корпус, поэтому сигнал на выходе элемента 8 И-НЕ соответствует логической 1 (фиг.Зж I независимо от состояния другого входа элемента 8 И-НЕ. При этом элемент 9 И-НЕ пропускает как падающие, так и отраженные импульсы (фиг.Зв ) на выход блока 6 стробирования (фиг.Зи (обозначения на фиг.З аналогичны обозначениям фиг.2 ). На вход внещнег запуска генератора 3 также поступают падающие и отраженные импульсы. В режиме Калибровка необходимо, чтобы генератор 3 запускался только падающими импульсами. Принцип построения генератора 3 выбран таким, что при выполнении условия ; генератор запускается только первыми импульсами из пары, поступающей на его вход, т.е. только падающими. Поэтому задержка генератора 3 выбирается заведомо больще величины тртех Указанная особенность запуска генератора является типичной для большинства стандартных генераторов. В режиме Калибровка период следования импульсов автогенератора определяется выражением.

л- ген . ааА 5л. стр или

(2)

Вычитая (2 ) из (1 ) получим

(5)

И5дл кил тр.

ИЛИ

И5М ««л

(4)

-тр

Таким образом, по результатам двух измерений периода следования импульсов можно определить время задержки исследуемого тракта.

Точность измерения бремени задержки данного устройства определяется погрешностью измерителя периода и в этом отношении относится к самым точным устройствам аналогичного назначения.