Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов Советский патент 1986 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к импульс- ной.технике.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых длительностей импульсов путем смещения границы минимальных значений до периода счетных импульсов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема цифрового измерителя .гуштель-. ности одиночных импульсов на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов содержит шину 1 входного сигнала, шину 2 обнуления, блок 3 синхронизации5 элемент 4 задержки, блок 5 задержки с и отводами, генератор 6 счетных импульсов, элемент 2И-Ш1И-НЕ 7, основной счетчик 8j регистры 9 и .10 сдвига, элемент И-НЕ 11, УТОЧПЯЮ1ЦИЙ счетчик 12, выходные шины 13,1-13.т старших разрядов двоичного кода результата измерения и выходные шины 14,1-14.К мпад- ших разрядов двоичного кода результата измерения.

Блок 3 синхронизации содержит D- триггеры 15-18, которые имеют асинхронные установочные R-- и S-входы. D-триггеры 17 и 18 имеют одинаковые задержки переключения.

Шины 13. основного счетчика являются разрядныг-ш выходами кода

:грубого отсчета, 1шны 14.1-14.К младших разрядов уточняющего счетчика - разрядными выходами кода точного отсчета5 выхо/з; старшего разряда уточняющего счетчика 2 соединё н с первым входом элемента 7,, второй вход которого подключен к первому выходу блока 3 синхронизаи;иИ( второй выход которого соединен с третьим входом элемента 2И-ШМ-НЕ 7,. выход которого соединен со счетным входом основного счетчика 8, а четвертый чход элемента 2И-ШШ-НЕ 7 - с синхровходом сдвига первого регистра 9 сдвига, с первым входом элемента И-НЕ 11, с выходом генератора 6 счетных импульсов и тактируюишм входом блока синхронизац1-1и, информационный зход которого соединен с ишной входного сигнала 1 и с входом элемента 4 задержки, выход которого соединен с входом блока 5 задержки с п отводами, зьп:оды которого соединены с разрядными входами первого регистра 9 сдвига, последовательниц вход которого соединен с шиной логического нуля.

выход элемента И-НЕ 11 соединен со счетн з1м входом уточняющего счетчика 12, вход, обнуления которого соединен с входом обнуления основного счетчика 8, причем разрядные входы второго регистра 10 сдвига соединены с выходами блока 5 задержки, информационный вход - с выходом первого регистра 9 сдвига, синхровход сдвига с выходом генератора 6 счетных импульсов, выход - с вторым входом элемента И-НЕ 11, а синхровход записи параллельно кода - с входом выбора режима этого регистра и с третьим выходом блока синхронизации, четвертый выход которого соединен с синхровходом записи параллельного кода и с входом выбора режима первого регистра сдвига, а вход установки исходного

состояния блока синхронизации соединен с шиной обнуления измерителя и входами обнуления основного и уточняющего счетчиков р

Кроме того, блок 3 синхронизации.

содержит первый 15, второй 16, третий

18 и четвертый 17 D-триггеры, причем .информационный вход первого D-тригге- ра соединен с информационным входом блока синхронизации, тактирующий вход

которого соединен с синхровходом первого D-триггера и синхровходом второго D-триггера, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно BTopbjM и первым выходами блока синхронизации, информационньм вход и вход обнуления второго D-триггера соединены между собой и подключены к прямому выходу первого триггера и к синхрсгвходу третьего D-триггера, выход которого является третьим вьгходом блока синхронизации, а вход установки в состояние логической единицы соединен с входом установки исходного сос- рояния блока синхронизации, с входом обнуления первого D-триггера и с входом установки в состояние логической единицы четвертого D-TpH.rrepa, синхро: вход которого соединен с инверсным выходом первого D-триггера, информационный вход соединен с шиной логического нуля и с информационным входом третьего D-триггера, а выход является четвертым выходом блока синхронизации.

Блок 3 cинxp(JHI зaции вьшолняет

функции блока привязки измеряемого входного сигнала к счетным импульсам, что обеспечивает через элемент 2И-ИЛИ-НЕ 7 управление по счет

ном у входу работой основного счетчика 8, который в результате этого просчитывает только число целых периодов счетных и myльcoв, и формирование синхросигналов записи информации с отводов блока 5 задержки в разряды регистров 9 и 10.

Параллельно-последовательные п-разрядные регистры 9 и 10 сдвига предназначены для работы в режиме записи параллельного кода по срезу импульса на синхровходе С1 при единичном уровне сигнала на входе V выбора режима ив режиме сдвига информации (записи последовательным кодом) по срезу .импульсов на синхровходе С2 при нулевом уровне сигнала на входе V выбора режима.

Временная задержка входного сигнала элементом 4 определяется суммой времен переключения D-триггеров 15 и 17(18).

Секционированный блок 5 задержки имеет общее время задержки на период следования счетных импульсов Т и время задержки между отводами на длительность уточняющего дискрета t; Число отводов блока 5 задержки п Тд/г .

Число разрядов регистров 9 и 10 определяется числом отводов блока 5 задержки.

Число разрядов уточняющего счетчика 8 равно К+1, где К - число младших разрядов уточняющего счетчика 12, определяется из числа состояний, совпадающих с числом отводов п блока 5 задержки К Еоа п.

Число разрядов m основного счетчика 8 ограничивает верхнюю границу диапазона измеряемых временных интервалов, выраженную в периодах счетных импульсов М, и определяется аналогично числу разрядов уточняющего счетчика m .

Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 8 и 12 обнулены установочным сигналом нулевого уровня (фиг. 2oi), этим же сигналом в блоке 3 синхронизации D-триггер 15 устанавливается в нулевое состояние (фиг. 2а), а D-триг50

D-триггер 18 устанавливается в н левое состояние, задаваемое сигнало на информационном входе, и формируе перепад , по которому происходи запись в разряды регистра 10 информации с отводов блока 5 задержки в момент фронта первого счетного импульса в измеряемом интервале, посл чего регистр 10 устанавливается в режим сдвига (задержка переключения D-триггеров 15 и 18 компенсируется задержкой Измеряемого импульса элементов 4).

Вторым счетным импульсом в измеряемом интервале D-триггер 16 устагеры 17 и 18 - в единичное (фиг.2%,)55 навливается е состояние логической

при этом нулевое состояние D-триггера 16 (фиг. 28) обеспечивается установочным сигналом на R-входе с

единицы (фиг. 23) и разрешает посту ление счетных импульсов через элеме 2И-ИЛИ-НЕ 7 (фиг. 2е) на счетный вх

o

5

0

5

0

прямого выхода D-триггера 15. Гене- ратор 6 счетных импульсов вьфабаты- вает непрерывную последовательность импульсов с периодом повторения Т (фиг.26), которая поступает на тактирующий вход блока 3 синхронизации, на синхровходы С2 сдвига регистров 9 и 10, на четвертый вход первой группы входов по И элемента 2И-ИЛИ- -НЕ 7 и на первый вход элемента И-НЕ 11.

При наличии нулевого уровня на шине 1 входного сигнала все триггеры блока 3 синхронизации продолжают находиться в исходном состоянии, в котором сигнал с второго выхода блока 3 синхронизации через третий вход элемента 2И-ИЛИ-НЕ 7 запрещает прохождение счетных импульсов на вход счетчика 8, а сигнал логической единицы с третьего и четвертого выходов блока 3 синхронизации обеспечивает установку регистров 9 и 10 в режим записи параллельного кода.

На втором входе элемента 2И-ШШ- -НЕ 7 действует нулевой уровень с выхода старшего разряда уточняющего , счетчика 12, в связи с чем на счетный вход основного счетчика 8 импульсы с выхода элемента 2И-ИЛИ-НЕ 7 не поступают.

В блоке 3 синхронизации по фронту первого счетного импульса после поступления измеряемого сигнала D-триггер 15 устанавливается в состояние логической единицы (фиг. 2 г), снимая установочньш сигнал с R-входа D-трнг- гера 16 и формируя фронт синхросигнала D-триггера 18.

D-триггер 18 устанавливается в нулевое состояние, задаваемое сигналом на информационном входе, и формирует перепад , по которому происходит запись в разряды регистра 10 информации с отводов блока 5 задержки в момент фронта первого счетного импульса в измеряемом интервале, после чего регистр 10 устанавливается в режим сдвига (задержка переключения D-триггеров 15 и 18 компенсируется задержкой Измеряемого импульса элементов 4).

Вторым счетным импульсом в измеряемом интервале D-триггер 16 устаединицы (фиг. 23) и разрешает поступление счетных импульсов через элемент 2И-ИЛИ-НЕ 7 (фиг. 2е) на счетный вход

основного счетчика тая по перепадам 15j который, рабо- , подсчитыва10

15

20

25

30

ет число цельк периодов Т в измеряемом интервале Т, .

Поскольку с момента появления фронта первого счетного импульса в измеряемом интервале сигналом логического нуля регистр 10 по входу V установлен в режим сдвига, то со среза первого счетного импуль- са в регистре 10 начинается сдвиг записанной информации и сигнал с выхода регистра 10 стробирует по первому входу счетные импульсы, обеспечивая формирова1ше счетных импуль- сов уточнения. Так, например, во второй регистр в крайний левьй разряд :(вход ,01) записана единица,, а в остальные разряды - нули (фиг, 2и-м), При сдвиге вправо записанной информации сигнал логической единигда появится на первом входе элемента И-НЕ 11 (фиг. 2и) по срезу третьего счетного импульса от фронта измеряемого импульса, что обеспечивает прохождение через элемент И-НЕ 11 на счетньш вход счетчика 12 одного (четвертого) счетного импульса,

Это означает, что между фронтом входного измеряемо1 о импульса и фронтом ближайшего счетного импульса имеется временной интервал в один цельй дискрет сГ . По срезу четвертого тактового импульса .на выходе регистра 10 вновь устанавливается сигнал логического нуля,так как по информационному входу в него вводился нулевой код.

По око нчании сигнала измеряемой длите1льности фронтом первого счетного импульса в блоке 3 синхронизации D-триггер 15 устанавливается в ну- левое состояние (фиг. 2) и сигналом

с прямого выхода устанавливает по R-входу в нулевое состояние В триг- гер 16 (фиГф 28), В результате запрещается прохозадение счетных импульсов через элемент 2И-ИЛИ-НЕ 7 на счетный вход счетчика 8. При установке В триггера 15 в нулевое состояние с его инверсного вьгхода на син- хровход В-триггера 17 поступает пе- репад О-«-1, который устанавливает Триггер в нулевое состояние (фиг.22-)„ .

Одновременно установка В триггера S5 17 в нулевое .состояние означает фор . мировани.е синхросигнала записи на - в ход С1(С2) регистра 9, в разряды

35

45

50

0

5

0

5

0

.

5

5

5

0

которого записывается информация с выходов блока 5 задержки, которая в :виде последовательного кода (фиг,2о) поступает на информационный вход второго регистра и обеспечивает формирование второй пачки уточняющих импульсов (на фиг. 2 в крайний левый разряд регистра 9 записан ноль и еди- НИ1ДЫ в остальные разряды) .

При этом по фронту первого счетного импульса по окончании измеряемого интервала на выходе регистра 9 формируется сигнал логической единиjU s (фиг о 2о) J которьй существует до среза третьего счетного импульса,

с задержкой на четыре периода счетных импульсов в регистре 10 указан- ный сигнал появится на первом входе, элемента И-НЕ 11 и обеспечит формирование трех уточняющих импульсов на счетном входе уточняющего счетчика 12 (на фиг, 2 п и второй последовательности показан только последний третий импульс).

При емкости уточняющего счетчика, например, четыре по перепаду 1-«-О третьего уточняющего импульса второй последовательности (фиг, 2 п) на выходе переноса уточняющего счетчика (выходе старшего разряда) формируется сигнал логической.единицы (фиг о 2р), который поступает на второй вход второй группы входов по И (элемента 2И-ИЛИ НЕ 7,

Поскольку на первом входе этой группы действует сигнал логической единицы, то сигнал йереноса проходит элемент 2И-1-ШИ-НЕ 7 и в виде перепада (фиг 2е) поступает на счетньй вход осно.вного счетчика 8, увеличивая его состояние на единицу.

Через время пТ с момента среза, синхронизированного счетными импульсами, измеряемого входного сигнала (или через (n+DTg с момента входного сигнала) процесс измерения заканчивается. На основном счетчике 8 будет записана длительность входного импульса в периодах счетных импульсов Т на уточняющем в уточняющих дискретах ,,

Если пр.и уточнении начала сигнала измеряемой длительности дробную часть л 1 уточняющего дискрета t отбрасывали, то при уточнении конца сигнала дробную часть уточняюще- го дискрета добавлением h 2 округляли до целой.

Таким образом, погрешность измерения несовпадения начала и конца измеряемого интервала со счетными импульсами 8 й 2-й1.

Поскольку 0 u1iTH 06u2fe c , то погрешность S измерения длительности импульса не превышает величины уточняющего дискрета Г,

Использование отдельных параллельно-последовательных п-разряд- ных регистров сдвига для записи информации с выходов блока задержки соответственно по фронту первого счетного импульса в измеряемом интервале и по его окончании позволяет расширить диапазон измеряемых длительностей Б сторону меньших значений для периода счетных импульсов.

Формула изобретения 20

15

1, Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов, содержа- пщй шину входного сигнала, шину об- нуления, генератор счетньЕх импульсов, элемент задержки, блок задержки с п отводами, блок синхронизации, элемент 2И-ИЛИ-НЕ, основной счетчик, первый регистр сдвига, элемент И-НЕ и уточняющий счетчик, выходы основного счетчика являются разрядными выходами кода грубого отсчета, а выходы младших разрядов уточняющего счетчика являются разрядными выходами кода точного отсчета, выход старшего разряда уточняющего счетчика соединен с первьм входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ5 второй вход которого под- к первому выходу блока синхронизации, второй выход которого соединен с третьим входом элемента 2И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом основного счетчика, а четвертый вход - с синхровходом

сдвига первого регистра сдвига, с первым входом элемента И-НЕ, с выходом генератора счетных импульсов и с тактирующим входом блока синхронизации, информационньш вход которого соединен с шиной входного сигнала и с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом блог- ка задержки с п отводами, выходы которого соединены с разрядными входами первого регистра сдвига, а выход элемента И-НЕ соединен со счетным входом уточняющего счетчика, вход обнуления которого соединен с входом

обнуления основного счетчика и с шиной обнуления измерителя, о т л и- чающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых длительностей импульсов, в него введен второй регистр сдвига, разрядные входы которого соединены с соответствующими выходами блока задержки, информационный вход - с выходом первого регистра сдвига, синхровход сдвига - с выходом генератора счетных импульсов, выход - с вторым входом элемента И-НЕ, а синхровход записи параллельного кода - с входом выбора рею1ма этого же регистра и с третьим выходом блока синхронизации, четвертый выход которого соединен с синхровходом записи параллельного кода и с выходом выбора режима первого регистра сдвига, а вход уставов - ки исходного состояния блока синхронизации соединен с шиной обнуления измерителя, информационный вход первого регистра сдвига подключен к пш- не логического нуля.

2. Измеритель по п. 1, о т л и- чающийся тем, что блок синхронизации содержит первый, второй, третий и четвертый D-триггеры, при- -чем информационный вход первого D-триггера соединен с информационным входом блока синхронизации, тактирующий вход которого соединен с синхро- входами первого и второго D-триг- геров, прямой и инверсные выходы последнего являются соответственно вторым и первым выходами блока синхронизации, информационный вход и вход обнуления второго D-триггера соединены между собой и подключены к прямому вьсходу первого триггера и к синхровходу третьего D-триггера, прямой выход которого является третьим выходом блока синхронизации, а вход установки в состояние логической единицы соединен с входом установки исходного состояния блока синхронизации, с входом обнуления первого D-триггера и с входом установки в сос.тояние логической единицы четвертого D-триггера, синхровход которого соединен с инверсным выходом первого D-триггера, информационный вход подключен к шине логического нуля и соединен с информационным нходом третьего D-триггёра, а выход является четвертым выходом блока синхронизации.

1

f

й2

г

у е

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - рас,- ширение диапазона измеряемых длительностей импульсов. Устройство содержит блок 3 синхронизации,, элемент 4 задержки, блок 5 задержки, генератор 6 счетных импульсов, элемент 2-И-ИЛИ- -НЕ 7, регистр 9 сдвига, счетчики 8 и 12 и элемент И-НЕ 11. Введение регистра 10 Сдвига и выполнение блока 3 синхронизации на D-триггерах 15-18 позволяет сместить границы минимальных значений до периода счетных импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 13т с б (Л с

СП

свГ

col

О

fOj

т

П

///

1Г

Редактор А. Лелнина

Составитель Ю. Шишкин Техред А.Кравчук

Заказ 4917/45 Тирач 398Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная, 4

Корректор м. Шароши