Измеритель временных интервалов Советский патент 1985 года по МПК G04F10/04 

выходом формирователя тактовых импульсов, выход второго формирователя переносов соединен с счетным входом первого разряда основного счетчика и первым входом третьего формирователя переносов, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого разряда основного счетчика, третий вход соединен с шестым выходом формирователя тактовых импульсов, а четвертый вход .подключен к вькоду второго разряда первого вспомогательного счетчика и к первому входу четвертого .формирователя переносов, второй вход которого соединен с выходом третьего формирователя переносов и счетным входом второго разряда основного счетчика, инверсный выход которого соединен с третьим входом четвертого фop шpbвaтeля переносов, четвертый вход которого соединен с седьмым выходом формирователя тактовых импульсов и входами Сброс всех вспомогательных счетчиков, выход четвертого формирователя переносов подключен к счетному входу третьего разряда основного счетчика.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий временные селекторы, первые входы которых объединены с входной шиной устройства, а вторые входы соединены с соответстгг вующими шинами ввода фазосдвинутых последовательностей счетных импульсов, выход первого временного селектора подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с счетным входом первого вспомогательного счетчика, выходы второго, третьего и. четвертого временных селекторов соединены с счетными входами соответственно второго, третьего и четвертого вспомогательных счетчиков, выходы разрядов всех вспомогательных счетчиков подключены ко входам блока сравнения, выходы которого поразрядно подключены к входам шифратора и входам перво.го элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И непосредственно и через инвертор с первым входом третьего эле- мента И, второй вход которого подг ключен к первому выходу формироватетактовых импульсов и второму ля входу второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, основной и уточняющий счетчики, выходы разрядов которых являются выходами измерителя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены три дополнительные элемента И, второй элемент ШШ и четыре формирователя переносов, причем первый вход первого дополнительного элемента И сое динен с первым выходом шифратора, . а второй вход - с вторым йыходом формирователя т.актовых импульсов, fl первые входы второго и третьего дополнительных элементов И соединены с вторым выходом шифратора, а вторые их входы - с третьим и четвертым выходами формирователя тактовых импульсов соответственно, первый, .второй, третий и четвертый входы второго элемента ШШ соединены с выходами первого, второго, третьего дополнительных элементов И и с выходом третьего элемента И соответственно, выход второго элемента ИЛИ соединен со счетным входом уточняющего счетчика и первым входом первого формирователя переносов, второй и третий входы .которого соединены с инверсными выходами первого и второго разрядов уточняющего счетчика соответственно, а выход - с : первым входом второго формирователя переносов, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом первого разряда первого вспомогательного счетчика и с пятым

J

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и может быть, в частности, использовано в различных анапогоцифровых комплексах.

Известен измеритель временных интервалов, имекиций каналы рециркуляции измеряемого сигнала t

Недостатками его являются большо время- измерения по сравнению с дли.уельностью измеряемого интервала, а также необходимость обязательно го использования элемента задержки с временем задержки большим длительности измеряемого интервала, что обуславливает ограниченный диапзон измеряемых временных интервалов а также трудности технической реализации для . получения мини(шльных искажений рециркулирующего импульса, что не позволяет получить высокой точности измерения.

Известен измеритель временных интервалов zj.

Его недостатки - низкое быыстродействие и сложность реализации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является измеритель, содержа1191Й временные селекторы, первые входы которых объединены со входом устройства, а вторые входы соединены с шинами ввода фазосдвинутых последовательностей счетных импульсов, двухразрядные вспомогательные счетчики, входами соединенные с выходами с,оответствукицих временных селекторов, причем первыйчерез элемент ИЛИ, основной и уточняющий счетчики, блок сравнения, входы которого соединены с выходами первых и вторых ячеек вспомогательных счетчиков, а выход - с входом шифратора и первым элементом И, выход которого соедиц.ен с входами второго элемента И и через инвертор - третьего элемента И, вторыми входами подключенными к выходу формирователя тактов, вход которого соединен с входом устройства, -а выход второго элемента И соединен с вторьм входом элемента ИЛИ, при этом второй выход формирователя тактов подключен к шифратору, вторая ячейка первого вспомогательного счетчика соединена с первой ячейкой основного счетчика, а выходы шифратора - с первой и второй ячейками уточняющего счетчика, второй вход первой ячейки которого соединен с выходом третьего элемента -И з1 .

Этот измеритель временных интервалов по сравнению с измерителями, указанными вьапе, обеспечивает вьюокую точность измерения временных интервалов за, счет многоканального счета импульсов, прост в реализации имеет вьюокое быстродействие, но может быть использован для измерения только однократных временных интервалов . Однако в ряде случаев (например для измерения суммарной 3 длительности огибающих радиоимпуль са при измерении частоты радиоимпульса) требуется измерение повторяющихся временных интервалов с высокой точностью (ui 2-5 не). Известный измеритель в таких случая использован быть не может. Цель изобретения - распирение функциональных возможностей, заклю чающееся в измерении как однократных, так и повторяющихся временных интервалов без ухудшения точности. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий временные се лекторы, первые входы которых объединены с входной шиной устройства, а вторые входы соединены с соответствующими щинами ввода фазосдвинутых последовательностей счетных импульсов, выход первого временного селектора подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого,вспомогательного счетчика, выходы второго, третьего и четвертого временных селекторов соединены со счетными входами соответственно второго, третьего и четвертого вспомогательных счетчиков, выходы .разрядов всех вспомогательных счетчиков подключены ко входам блока сравнения, выходы которого поразрядно подключены ко входам пшфратора и входам первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И непосредственно и через инвертор с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу формирователя тактовых импульсов и второму входу второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, основной и уточняющий счетчики, выходы разрядов которых являются выходами измерителя, введены три дополнительные элемента И, второй элемент ИЛИ, четыре формирователя переносов, причем первый вход первого дополнительного элемента И соединен с первым выходом шифратора, а второй вход - со вторым выходом формирователя тактов импульсов, первые входы второго и третьего дополнительных элементов И соединены со вторым выходом шифратора, а вторые их входы - с третьим и 64 четвертым выходами формирователя тактов импульсов соответственно, первый, второй, третий и четвертый входы второго элемента ИЛИ соедянены с выходами первого, второго, третьего дополнительных элементов И и с выходом третьего элемента И соответственно, выход второго элемента ИЛИ соединен со счетным входом уточняющего счетчика и первым входом первого формирователя переносов, второй и третий входы которого соединены с инверсными выходами первого и второго разрядов уточняющего счетчика соответственно, а выход гг с первым входом второго формирователя переносов, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом первого разряда первого вспомогательного счетчика и с пятым выходом формирователя тактовых импульсов, а выход второго формирователя переносов соединен со счетным входом первого разряда основного счетчика и первым входом третьего формирователя переносов, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого разряда основного счетчика, третий вход соединен с шестым выходом формирователя тактовых импульсов, а четвертый вход подключен к выходу второго разряда первого вспомогательного счетчика и к первому входу четвертого формирователя переносов, второй вход которого соединен с выходом третьего формирователя переносов и счетным входом второго разряда основного счетчика, инверсный выход которого соединен с третьим входом четвертого формирователя переносов, четвертый вход которого соединен с седьмым выходом формирователя тактовых импульсов и с входами Сброс всех вспомогательных счетчиков, выход четвертого формирователя переносов подключен к счетному входу третьего разряда основного счетчика. В результате введения в известный измеритель дополнительных элементов И, второго элемента ИЛИ, формирователей переносов и новых связей в настоящем техническом решении обеспечивается суммиров ание результатов измерения повторяющихся временных интервалов при восстановлении исходного состояния всех вспомогательных счетчиков к началу измерения каждого временного интервала . В результате этого появляется возможность измерения как однократных, так и повторяющихся временных интервалов. При этом точность измерения настоящим устройством не хуже точности известного устройства при измерении однократного временного интервала и лучше в -ftT раз при измерении повторяющихся временных интервалов (где п - число измеряемых временных интервалов). На фиг. 1 представлена функциональная схема и:змерителя временных интервалов5 на фиг. 2 - часть функциональной схемы измерителя, на которой функционально раскрыты первый, второй, третий, четвертый формирователи переносов; на фиг. 3, 4 - време ные диаграммы работы измерителя (на фиг. 1, 2 цепи сброса счетчиков не показаны). Измеритель содержит входную шину 1 измеряемого интервала, шины 2-5 ввода фазосдвинутых последовательностей счетных импульсов, временные селекторы 6-9, первый 10, второй 11 разряды первого вспомогательного счетчика, первьй 12-, второй 13 разр ды второго вспомогательного счетчи.ка, первый 14,. второй 15 разряды третьего вспомогательного счетчика, первьй 16, второй , 17 разряды четвертого вспомогательного счётчика, первый J8, второй 19, последующие 20, 21разряды основного счетчика, блок 22сравнения, элементы 23, 24 ИЛИ, элементы 25-27 И, инвертор 28, шифратор 29, формирователь 30 такто вых импульсов, первый 31, второй 32 разряды уточняющего счетчика, дополнительные элементы 33-35 И, формирователи 36-39 переносов, выходные шины 40 уточняющего счетчика и выходные шины 41 основного счетчика, основной счетчик 42, уточняющий сче чик 43, вспомогательные счетчики 44.144.4. Выход первого временного селектора через элемент 23 ИЛИ и. вспомогательньй счетчик 44.1 подключен к первой группе входов блока 22 сравнения, выходы второго, третьего, четвертого временных селекторов 7-9 55 через второй, третий и четвертый вспомогательные счетчики 44.2-44.4 соответственно подключены к осталь16 ным входам блока 22 сравнения, выходы которого подключены ко входам шифратора 29 непосредственно и через первый элемент 25 И ко входам элемента 26 И и инвертора 28, выход которого соединен с одним входом элемента 27 И, другой вход которого объединен со входом элемента 26 И и первым выходом формирователя 30 тактовых импульсов, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы которых соединены соответственно со входами элемента 33 И, элемента 34 И, элемента 35 И, . формирователя 37 переносов, формирователя 38 переносов и формирователя 39 переносов и входами сброса счетчиков 44.1-44.4j выходы элементов 33-35 и 27 И через элемент 24 ИЛИ подключены к счетному входу уточняющего счетчика 43 и первому входу формирователя 36 переносов, выход которого соединен с первым входом формирователя 37 переносов, выход которого соединен со счетным входом первого разряда счетчика 42 и первым входом формирователя 38 переносов, второй вход которого соединен с инверсным выходом разряда 18 счетчика 42, а четвертый вход объединен с первым входом формирователя 39, а выход соединен со счетньм входом разряда 19 счетчика 42 и вторым входом формирователя 39, третий вход которого подключен к инверсному, выходу разряда 19 сч.етчика 42, выход формирователя 39 соединен со счетным входом разряда 20 счетчика 42. При работе измерителя возможны семь вариантов, приведенных в таблице (для конкретного примера, содержащего четыре канала с вспомогательными счетчиками). Временные диаграммы фиг. 3, 4 соответствуют вариантам 4 и 7 соответственно. Измеритель работает следующим образом. По шине 1 на входы временных се-лекторов 6-9 поступает импульс. длительность которого равна временному интервалу (фиг. 3 4 Uq ), на другие входы временных селекторов . 6-9 по шинам 2-5 поступают равносдвинутые относительно друг друга по фазе последовательности счетныхимпульсов. Импульсы совпадения, прошедшие временной селектор 6 и элемент 23 ИЛИ поступают на счетньй вход первого разряда 10 вспомогательного счет чика 44.1 (фиг. 3, 4 и 5 ). Импульс совпадения с временных селекторов 7-9 поступают на входы разрядов 12-13 счетчика 44.2, 14-15 счетчика 44.3, 16-17 счетчика 44.4 соответственно. Коды вспомогательных счетчиков 44.2-44.4 сравниваются в блоке 22 одновременно с кодом счетчика 44.t. По концу измеряемого времен,кого интервала, поступающего по шине 1, формирователь 30 вьфабатывает семь тактирующих импульсов Т1-Т7, сдвинутых по времени друг от носительно друга (фиг. 3, 4 Ug ). Для удобства анализа кодов вспом гательных счетчиков в первый вспомогательный счетчик 44.1, а также в основной счетчик 42, начиная с 5 ра ряда, недодается один импульс (фиг. 3, 4 Uj , и , и ). Блок 22 сравнения работает таким образом, что на его выходах вырабатываются единичные (разрешающие) уровни напряжения при несовпадении кодов второго 44.2, третьего 44.3, четвертого 44.4 вспомогательных счетчиков с кодом первого 44.1 вспо могательного счетчика соответственно. При рассмотрении 1-4 вариантов таблицы состояния разрядов вспомогательного счетчика 44.1 отличается от состояния ячеек вспомогательных счетчиков 44-.2-44.4. В этих случаях на выходах блока 22 формируются разрешающие уровни напряжения, открывающие элемент 25 И, соответстве но, 26 И, в результате чего первый тактирующий импульс Т1 с формирователя 30 через открытый элемент 26 И и элемент 23 ИЛИ поступает на счетный вход первого разряда 10 вспомогательного счетчика 44.1, изменяя его состояние (фиг. 3 U, ), что, в свою очередь, приводит к изменению соотношения кодов на входе блока 22 и изменению результата сравнения на выходе блока 22. Шифратор 29 предназначен для преобразования единичных кодов, по:ступающих с выхода блока 22 в парал лельный двоичный код. После внесе. ния первым Т1 тактирующим импульсом поправки с ценой периода Q входных счетных импульсов в первый вспо могательный счетчик 44.1 информация с выхода шифратора 29 переносится В уточняющий счетчик 43, вторым Т2, третьим ТЗ, четвертым Т4 тактирующими импульсами (фиг. 3 (Jj, , Ч ) через элемент 35 И, элемент 34 И элемент 35 И, элемент 24 ИЛИ с ценой (см. табл., варианты 2-4). Если на выходе блока 22 формируются уровни напряжений (см. табл. , варианты 5-7), которые не приводят к открыванию первого 25 и второго26 элементов И, то в этом случае запрещающий уровень напряжения с первого 25 элемента И, пройдя через инвертор 28, открывает элемент 27 И и первьШ тактирующий импульс Т1 через элемент 24 ИЛИ проходит на счетный вход уточняющего счетчика 43, внося поправку с ценой iq (фиг. 4 ; и, ) . После внесения этой поправки производится перенос информации с , шифратора 29 в уточняющий счетчик вторым Т2, третьим ТЗ, четвертым Т4 тактирующими и шyльcaми аналогично изложенному (фиг. 4 (Jg ii ) Так как разряды 31, 32 уточняющего счетчика 43 выдают по шине 40- информацию, являющуюся первым и вторым разрядами выходного кода, а разряды 18, 19 основного счетчика 42 вьщают по шине 41 информацию, являющуюся третьим и четвертым разрядами (Зр, 4р) выходного кода, то при измере- : НИИ повторяющихся временных интервалов (суммировании) информация уточняющего счетчика 43 переносится в первый разряд 18 основного счетчикаг с помощью первого формирователя 36 переносов, состоящего из элемента И (см. фиг. 2), через второй формирователь 37 переноса при наличии первого Т1, второго T2j третьего ТЗ или четвертого Т4 тактирующих импульсов на выходе элемента 24 ИЛИ и при наличии разрешающг-гх уровней на инверсных выходах разрядов 31 и 32 уточняющего счетчика 43 (фиг 3, 4 Ua ). Второй формирователь переносов 37, состоящий из элемента И и элемента ИЛИ (см. фиг. 2) вьшолняет две функции: пропускает сигналы переноса первого форм11рователя переносов 36 и формирует сигнал переноса при наличии разрешающего уровня на выходе первого разряда 10 первого вспомогательного счетчика 44.1 и пятого Т5 тактирующего импульса (фиг. 2, 3, 4 U ). Таким образом, с поMontbto второго формирователя переносов 37 переносится информация из уточнякицего счетчика 43 и первого разряда 10 вспомогательиого счетчика 44.1 в разряд 18 основного счетчика 42 (фиг. 3, 4 И ). , Третий формирователь переносов 38,состоящий из двух элементов И и одного элемента ИЛИ (см. фиг. 2), выполняет две функции: пропускает сигналы переноса второго формирова.теля переносов 37 и формирует сигна переноса при наличии разрешающего уровня на выходе разряда 11 вспомогательного счетчика 44.1 и шестого Тб тактирующего импульса (фиг. 2, 3 4 UA ). Таким образом, с помощью третьег формирователя переносов 38 переноси )ся информация из первого разряда 18 основного счетчика 42 и второго раз ряда 11 вспомогательного счетчика 44.1 во второй разряд 19 основного счетчика 42 (фиг. 3, 4 Ущ ). Четвертый формирователь переносо 39,состоящий из двух элементов И, элемента ИЛИ, одновибратора и инвертора (фиг. 2), выполняет три функции:(пропускает сигналы перено са третьего формирователя перено-сов 38 (фиг. 3, 4н , импульсы заштрихованы), формирует с помощью одновибратора сигнал переноса по отрицательному перепаду разряда 11 вспомогательного счетчика 44.1 (фиг. 3 и ц ), который поступает в последующий разряд 20 основного счетчика 42, информация с выхода к торого является пятым разрядом (5р выходного кода, блокирует с помощь седьмого Т7 тактирующего импульса перенос в последующий разряд 20 основного счетчика 42 при сбросе . в исходное состояние всех вспомога тельных счетчиков 44.1-44.4. Сбро вспомогательных счетчиков происходит с помощью седьмого Т7 тактирующего импульса (фиг. 3, 4 ), При этом вспомогательные счетчики 44.1-44.4 приходят в исходное состояние перед поступлением очеедного измеряемого интервала. Таким образом, с помощью четвертого формирователя 39 переносов переносится информация из второго разряда 19 основного счетчика 42 и второго разряда 11 первого вспомогательного счетчика 44.1 в последующую .20 ячейку основного счетчика 42 (фиг. 3, 4 Uo ). На фиг. 3, 4 приведены временные диаграммы для конкретных случаев измерения повторяющихся временных интервалов и выходные коды, соответствунлцие этим измерениям (преобразованиям в двоичный код). Использование данного устройства позволяет получить технический эффект, который заключается в расширении функциональных возможностей известного измерителя за счет введения в измеритель суммирования, обеспечивающего измерение как однократных, так и повторяющихся временных интервалов при сохранении точности измерения однократного временного интервала, которая остается такой же, и в прототипе, так как используется один и тот же принцип многоканального счета. При измерении повторяющихся временных интервалов точность не только ухудшается (так как вспомогательные счетчики возвращаются в исходное состояние при измерении каждого очередного измеряемого интервала, т.е. точность измерения каждого отдельного временного интервала определяется одними и теми же условиями) , а увеличивается в -fj раз (где П - число измеряемых временных интервалов) за счет увеличения числа измерений, так как в данном случае имеет место, измерение среднего интервала.

W

«M

о

-i сто fr

tF9

o

C to

о

о Т

г Ё: - n

CN

H

о

к

«г

О

п .

II

sT йГ гГ

О

6

П

и

(Q

и г г В5

г г

и X

es г г

тг СЧ fO N m 4f

n Q.§ I h