Цифровой измеритель временных интервалов Советский патент 1986 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиоизмерительной, цифровой и вычислительной технике, автоматике и телемеханике, а также системах управления и аналого-цифро- вых комплексах для измерения временных интервалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона измерения и функциональных возможностей устройства за счет возможности опре- деления очередности прихода сигналов при сохранении малого мертвого времени.

На фиг. 1 представлена функциональная схема измерителя; на фиг. 2 - схема блока переменной задержки; на фиг. 3 - схема блока определения знака; на фиг. 4 - схема интерполятора; на фиг. 5 - схема арифметического блока.

Цифровой измеритель временных интервалов содержит блок I переменной задержки триггеры 2 и 3, блок 4 определения знака, интерполяторы 5 и 6, триггеры 7 и 8, элемент 9 пропускания, генератор 10 тактовых импульсов, счетчик 11, африметический блок 12. На вход блока 1 по первой входной шине поступает один из импульсов, его выход соединен с первым триггером 2, второй им- пульс поступает на вход второго триггера 3 по второй входной шине измерителя, выходы триггеров 2 и 3 соединены с блоком 4 определения знака, выходы блока 4 соединены соответственно с интерполяторами 5 и 6 и информационными входами триггеров 7 и 8. Выходы триггеров 7 и 8 соединены с вторыми входами соответственно стартового 5 и стопового 6 интерполяторов и элемента 9 пропускания, выход генератора 10 тактовых импульсов соединен с синхровходами триггеров 7 и 8 и информационным входом элемен та 9 пропускания, выход которого соединен со счетным входом счетчика 11, второй выход блока 1, знаковой выход блока интерполяторов 5 и 6 и счетчика 11 соединены с соответствующими входами арифметиче- ского блока 12, выход которого является общим выходом измерителя и служит для вывода информации либо на магистраль КАМАК, либо в специальную память. Приведение устройства в исходное состояние осуществляется по шине 13 сброса.

Блок 1 переменной задержки (фиг. 2) содержит счетчик 14, линию 15 задержки с отводами, дешифратор J6 и восемь элементов совпадения 17-24. Выходы элементов совпадения объединены монтажным ИЛИ, вход блока 1 является входом счетчика 14 и линии задержки 15, выходами блока 1 являются выход счетчика 14 и выход монтажного ИЛИ.

Блок 4 определения знака (фиг. 3) содержит триггер 25 (собственно определения знака), два элемента 26 и 27 пропускания и элемент 28 совпадения и элемент И-НЕ 29. Первый вход блока 4 подключен к инфоома

0

5 0

5

0

5

5

0

ционному входу триггера 25 и входу элемента 27 прямой выход которого соединен с первым входом элемента 28, выход которого является выходом блока 4, а стоп-вы- ход соединен с выходом элемента И-НЕ 29, первый и второй входы которого подключены к инверсным выходам элементов 26 и 27 пропускания, второй вход блока 4 соединен с синхровходом триггера 25 и входом элемента 26 пропускания, прямой выход которого соединен с входом элемента 28, третий вход блока подключен к установочному входу триггера 25, выход которого является знаковым выходом блока.

Интерполяторы 5 и 6 (фиг. 4) выполнены одинаково. Они содержат линию 30 задержки с отводами, восемь триггеров- защелок 31-38 и приоритетный шифратор 39. Входом каждого интерполятора является вход линии задержки, другой вход интерполятора подключен ко вторым входам триггеров 31-38, первые входы которых соединены с соответствующими отводами линии задержки, выходы триггеров 31-38 соединены с входами приоритетного шифратора 39, выходы которого являются выходом интерполятора.

Арифметический блок 12 может быть выполнен как показано на фиг. 5. Он содержит коммутатор 40 входных сигналов, двенадца- тиразрядный сумматор 41, регистр 42 результата и блоки 43 выходных ключей (в блоке 43 объединено 12 выходных ключей). Ко входам сумматора 41 через коммутатор 40 подключены входы блока 12.

Устройство работает следующим образом.

Установка в исходное состояние осуществляется сигналом, пришедшим по шине 13 сброса. Непрерывно вырабатываемые генератором 10 импульсы тактовой частоты поступают на синхровходы триггеров 7 и 8, а также на третий вход элемента 9 пропускания. Измеритель временных интервалов готов к приему сигналов.

Если сигнал по первому входу приходит раньше, чем по второму - сигнал поступает на блок 1, к содержимому счетчика 14 блока 1 прибавляется «1 и одновременно начинается распространение сигнала по линии 15 задержки (блока 1).

В зависимости от нового кода счетчика 14 на соответствующем выходе дешифратора 16 появляется сигнал «Разрешение и один из элементов 17-24 совпадения оказывается открытым и пропускает сигнал с линии 15 задержки на выход блока 1, т. е. на синхровход триггера 2. Триггер 2 взводится, и сигнал с его выхода, поступает на вход блока 4 знака(на вход элемента пропускания 26 и на синхровход триггера 25). В описываемой ситуации триггер 25 остается сброшенным, поскольку на его информационном входе поддерживается потенциал, соответствующий «О.

Сигнал с прямого выхода элемента 26 пропускания через элемент 28 совпадения подается на стартовый выход блока 4, а сигнал с инвертирующего выхода элемента 26 открывает элемент 29. Если теперь на второй вход (на второй триггер 3) поступит сигнал, он взведет входной триггер 3, сигнал с которого поступит на второй вход блока 4 и через элементы 27 пропускания и И-НЕ 29 на стоп-выход блока 4 определения знака.

Таким образом, на выходах блока 4 появ- ляются сигналы «Старт, «Стоп, и сигнал знака, определяемый состоянием триггера 25.

Сигнал «Старт поступает одновременно на информационный вход триггера 7 и на вход интерполятора 5. На синхровход триггера 7 непрерывно подаются импульсы генератора 10 и по первому положительному фронту импульса этого генератора, следующего за подачей сигнала на информационный вход- триггера 7, происходит взвод триггера 7 в состояние, соответствующее «1.

Таким образом, момент взвода триггера 7 в состояни «1, оказывается синхронизованным с импульсами генератора 10. Сигнал с выхода триггера 7 открывает элемент 9 про- пускания и разрещает прохождение импульса генератора на вход счетчика 11,

Для изменения части периода тактовой частоты между сигналом «Старт и моментом взвода в «Ь триггера 7 используется интерполятор 5. В интерполяторе 5 импульс «Старт, распространяясь по линии 30 задержки с отводами, последовательно поступает на информационные входы триггеров- защелок 31-38, на управляющие входы которых подается сигнал с выхода триггера 7. Фиксация информации в триггерах-защелках 31-38 происходит в момент взвода триггера 7 старта в состояние «1.

Таким образом, информация в триггерах- защелках 31-38 соответствует части периода между импульсом «Старт и взводом триггера 7 старта. Эта информация, будучи преобразованной в двоичный код приоритетным щифратором 39, поступает на вход арифметического блока 12.

Аналогичные операции -происходят в триггере 8 стопа и интерполяторе 6 стопа, но взвод триггера 8 стопа в «1 закрывает элемент 9 пропускания и прекращает подачу импульсов тактовой частоты на счетчик 11.

Таким образом, содержимое счетчика 11 соответствует целому числу периодов тактовой частоты в интервале между входными сигналами; информация, находящаяся в стартовом интерполяторе 5 соответствует временному интервалу между первым сигналом и первым сосчитанным счетчиком 11 импульсом тактовой частоты, а информация, находящаяся в стоповом интерполяторе 6, соответствует временному интервалу между вторым входным сигналом и последним сосчитан

0

5

5

0 5

0

ным счетчиком 11 импульсом тактовой частоты.

Критерием того, какой сигнал прищел первым, является состояние триггера 25 блока 4 определения знака, выход которого также соединен с соответствующим входом блока 12.

Если сигнал по второму входу приходит раньще, чем по первому, первым вз водится входной триггер 3, сигнал которого подается на второй вход блока 4 определения знака.

В блоке 4 (фиг. 4) этот сигнал поступает на информационный вход триггера 25 и на вход элемента 27 пропускания. С прямого выхода элемента 27 пропускания сигнал далее поступает через открытый элемент 28 пропускания на выход «Старт блока 4 определения знака.

С инвертирующего выхода элемента 27 пропускания сигнал поступает на элемент 29 И-НЕ и открывает его.

Если теперь на первый вход цифрового измерителя временных интервалов поступит сигнал, то он, пройдя блок 1 переменной задержки, взведет входной триггер 2 в состояние 1.

Сигнал с выхода триггера 2 поступает на первый вход блока 4, в котором этот сигнал поступает на синхровход триггера 25 и взводит триггер 25 в «1, поскольку к этому времени на его информационном входе находится потенциал, соответствующий «1. Кроме того, этот сигнал через элемент 26 пропускания и открытый элемент И-НЕ 29 поступает на выход блока 4.

С этого момента работа аналогична описанному.

Арифметический блок 12 из пяти кодов, поступающих с блока 1 переменной задержки (NI), блока -4 (N4), стартового интерполятора 5 (Nj), стопового интерполятора 6 (Ng) и счетчика 11 (Nn), формирует код временных интервалов. Результат измерений определяется по формуле:

где 2048 от N.

N 2048+ Ni± (Nu+Nb-Ne),

константа, а + или - завис ит

45

Формула изобретения

1. Цифровой измеритель временных интервалов, содержащий генератор тактовых импульсов, четыре триггера -входы которых подключены к щине сброса и установочному входу счетчика, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений и расщирения диапазона и функциональных возможностей устройства, в него введены блок переменной задержки, блок определения знака, два интерполятора, элемент пропускания и арифметический блок, причем первая входная щина устройства соединена

с входом блока переменной задержки, первый выход которого соединен с синхровходом первого триггера, а второй выход подключен к первому входу арифметического блока, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго интерполяторов, вторая входная шина измерителя подключена к сннхровходу второго триггера, информационный вход которого соединен с шиной логической единицы, информационным входом первого триггера, а выход - с первым входом блока определения знака, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, старт-выход блока определения знака подключен к первому входу первого интерполятора и информационному входу третьего триггера, выход которого соединен с вторым входом первого интерполятора и разрешающим входом элемента пропускания, информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и синхровходами треть- его и четвертого триггеров, информационный вход последнего из которых подключен к стоп-выходу блока определения знака и первому входу второго интерполятора, второй вход которого соединен с выходом четвертого триггера и запреш,аюш,им входом эле мента пропускания, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с четвертым входом арифметического блока, пятый вход которого соединен со знаковым выходом блока определения знака, третий вход которого подключен к шине сброса.

2. Измеритель по п. 1 отличающийся тем, что блок переменной задержки содержит счетчик, дешифратор, линию задержки с отводами, элементы совпадения и монтажное ИЛИ, причем вход блока подключен к вхо

ycwpouci s

0 5

0

дам счетчика и линии задержки, отводы которой подключены к первым входам соответствующих элементов совпадения, вторые входы которых подключены к выходам дешифратора, входы которого подключены к выходам разрядов счетчика и являются вторым выходом блока, выходы элементов совпадения через монтажное ИЛИ подключены к первому выходу блока.

3.Измеритель по п. 1. отличающийся тем, что блок определения знака содержит два элемента пропускания, триггер, элемент совпадения и элемент И-НЕ, причем первый вход блока определения знака подключен к информационному входу триггера и входу первого элемента пропускания, прямой выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, выход которого является старт-выходом блока, а стоп-выход соединен с выходом элемента И-НЕ первый и второй входы которого подключены к инверсным выходам элементов пропускания, второй вход блока соединен с синхровходом триггера и входом второго элемента пропускания, прямой выход которого соединен с входом элемента совпадения, третий вход блока подключен к установочному входу триггера, выход которого является знаковым выходом блока.

4.Измеритель по п. 1 отличающийся тем, что каждый интерполятор содержит линию задержки с отводами, триггеры по числу отводов линии задержки и шифратор, причем первый вход интерполятора соединен с входом линии задержки, отводы которой соединены с первыми входами соответствующих триггеров, вторые входы которых соединены с вторым входом интерполятора, а выходы - с входом шифратора, выходы которого являются выходом интерполятора.

7 пАаП

к mpuzzeptj Z

0UZ.Z

А

От триггера 7( /i/4lS) Фиг.ЧразраВниВателя / J

счетчика //

8

10

От стартоВого ин0 :

терпоАятораЗ

От стопового интер

полятора 6

Знак от

Лог. |Пf alSлeнlfl/

1

2

Д

м

l

§ U

§,

glQ «3 «

Изобретевде относится к импульсной технике, мож т-«спользоваться в радиотехнике, автоматчике и телемеханике, цифровой и вычислительной технике, системах управления и аналого-цифровых комплексах для измерения временных интервалов. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений и функциональных возможностей, достигается путем определения очередности прихода сигналов при сохранении малого мертвого времени. Для достижения поставленной цели в цифровой измеритель введены блок 1 переменной задержки, блок 4 определения знака, интерполяторы 5 и 6, элемент пропускания 9 и арифметический блок 12. Кроме того, измеритель содержит триггеры 2, 3, 7 и 8, генератор 10 тактовых импульсов, счетчик 11. Состав блоков: переменной задержки 1, определения знака 4, арифметического 12 и интерполяторов 5 и 6, а также их функциональные схемы приводятся в описании изобретения. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. i (Л 1C 00 о о: ел