Устройство для измерения длительности временных интервалов Советский патент 1987 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к технике измерения временных интервалов и может быть иепользовано для 1реобразования временных интервалов в цифровой код.

Цель изобретения - повы1нение точности измерения временных интервалов.

На фиг. 1 нредставлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, ноясняюп;ие принцип работы устройства.

Устройство для измерения длительности временных интервалов содержит последовательно соединенные блок 1 динамической памяти, счетчик 2, преобразователь 3 код - напряжение, последовательно соединенные генератор 4 линейно изменяющегося напряжения, компаратор 5 и элемент 6 запрета.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый интервал времени v в виде импульса прямоугольной формы {фиг. 2а) поступает на вход блока 1 динамической памяти, который, например, может быть выполнен на основе элементов И, ИЛИ, триггера, линии задержки и импульсного усилителя.

Блок 1 динамической памяти обеспечивает периодическое многократное воспроизведение измеряемого интервала времени тх В каждом цикле воспроизведения импульсом тх запускается генератор 4 линейно изменяющегося нагфяжения (фиг. 26). Счетчик 2 обнуляется входным импульсом и осу- пдествляется подсчет количества циклов воспроизведения. Пропорционально изменению кода в счетчике 2 - изменяется выходное напряжение преобразователя 3 код - напряжение. В моменты равенства выходных напряжений генератора 4 и преобразователя 3 код - напряжение компаратор 5 формирует короткие импульсы (фиг. 2в),. которые поступают на элемент 6 запрета. Элемент 6 запрета обеспечивает «стирание информации об измеряемом интервале в блоке 1 динамической памяти.

Элемент 6 запрета работает следующим образом.

При наличии на втором входе элемента 6 запрета импульса тх выходные импульсы компаратора 5 не формируют сброса блока 1 динамической памяти, а при отсутствии тх - элемент 6 формирует из очередного импульса компаратора 5 сигнал сброса блока 1 динамической памяти.

На фиг. 2 представлены эпюры напряжений свернутых во времени сигналов с блока динамической памяти (фиг. 2а), с выхода генератора 4 линейно изменяющегося напряжения и набор выходных напряжений преобразователя код - напряжение (фиг. 26), свертка сигналов с выхода компаратора 5 (фиг. 2в) и сигнал с выхода элемента 6 запрета (фиг. 2г). Период воспроизведения Тв мпульсов т-х блоком 1

динамической памяти должен удовлетворять условию

,„акс+ Том + ДТ,

где тхмакс -максимальная длительность измеряемых интервалов; Топ - длительность обратного хода линейно изменяющегося напряжения;ДТ - шаг квантования.

Крутизна линейно изменяющегося напряжения и величина единичного приращения ДМ выходного напряжения преобразователя 3 код - напряжение выбираются исходя из требуемого щага квантователя дТ. Длительность Тл линейно изменяющегося напряжения должна удовлетворять условию

Т в Т.1 Тхмакс.

Рассмотрим работу устройства в N-И цикл воспроизведения импульса тх. До этого цикла импульсы с выхода компаратора 5 совпадали во времени с импульсами Тх U элемент 6 запрета был за- крыт. С каждым циклом воспроизведения выходной импульс компаратора 5 приближается к заднему фронту импульса т, на величину ДТ.

В N-й цикл воспроизведения выходной импульс компаратора 5 выходит за пределы Тх (фиг. 2г), т. е. элемент 6 запрета формирует сигнал сброса и осуществляет срыв процесса воспроизведения импульсов TX блоком динамической памяти. Так

как количество циклов воспроизведения N подсчитывается счетчиком 2, то

тх N-дТ.

Таким образом, предлагаемая схема устройства для измерения длительности временных интервалов позволяет производить

измерение с более высокой точностью, практически не зависящей от нестабильности периода воспроизведения измеряемого интервала, причем таг квантования, который определяет точность измерения, может быть

уменьшен до десятых долей наносекунды (при ди 5 мВ и крутизне линейно изменяющегося напряжения IB/100 не получается шаг кантования 0,5 не), что не является пределом для предлагаемого устройства и не требует критических режимов работы используемых элементов.

Формула изобретения

Устройство для измерения длительности временных интервалов, содержащее счетчик, блок динамической памяти, вход которого является также входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены ко.мпаратор, элемент запрета, генератор линейно изменяющегося напряжения и преобразователь код - напряжение, вход которого подключен к выходу счетчика, а выход преобразователя код - напряжение соединен с первым входом компаратора, второй вход которого подключен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, а выход

LL

Гх

компаратора соединен с первым входом элемента запрета, выход которого соединен с вторым входом блока динамической памяти, выход которого подключен к счетному входу счетчика, входу генератора линейно изменяющегося напряжения и второму входу элемента запрета, а установочный вход счетчика подключен к входу устройства.

Z

L

LXr

ЛТ1

723...

fj

7

1 i 1

(V

yy-7

Фиг.2

/Y

Изобретение может быть использовано для преобразования временных интервалов (ВИ) в цифровой код. Введение в устройство для измерения длительности ВИ компаратора 5, элемента 6 запрета, генератора 4 линейно-изменяющегося напряжения и преобразователя 3 код - напряжение повышает точность измерения ВИ. 2 ил. (/} ю ел Х Фиг.1