Цифровой измеритель отношения временных интервалов Советский патент 1987 года по МПК G04F10/04 

Изобретение откосится к цифровой измерительной технике и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и в качестве устройства Б различных информационно- измерительных комплексах,

Целью изобретения является повьппе- ние надежности работы устройства и точности измерений,

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема устройства-, на фиг, 2 и 3 - счетчики импульсов (на базе микросхем серии К155); на фиг, 4 функциональная электрическая схема формирователя импульсов; на фиг. 5 - функциональная электрическая схема управляемого делителя частоты на фиг. 6 - функциональная электрическая схема коммутатора.

Цифровой измеритель отношения вре- ме.нных интервалов содержит (фиг. 1) генератор 1 импульсов, элемент ИЛИ 2, первый элемент Ч 3, элемент 4 задержки, первый триггер 5, второй триггер 25 рого соединен первым выходом уп- 6, первый счетчик 7 импульсов, к сум- равляемого делителя 9 частоты и с

20 тервала-делителя), которая соедин с С-входом триггера 5, с первым вх дом элемента И 3, с входом сброса счетчика 16 импульсов и с первым в дом коммутатора 14, второй вход ко

мирующему входу которого подключен выход элемента И 3, третий триггер 8, С-вход которого соединен с выходом элемента 4

литель 9 частоты, к входам коэффициента деления которого подключены выходы счетчика 7 импульсов, первый элемент И-НЕ 10, второй вход которогопервым входом элемента И 15, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 2, шину 18 логической

задержки, управляемый да- ЗО единицы, которая соединена с D-BXOдами триггеров 5 и 6, шину 19 второго интервала (интервала-делимого), которая подключена к третьим входам элементов И-НЕ 10 и 11, шину 20 сбросоединен с первым входом сброса управляемого делителя 9 частоты и с инверсным выходом триггера 8, к R- входу которого подключен инверсный выход триггера 6, второй элемент

35 са, которая соединена с третьим входом элемента ИЛИ 2, шины 21 результата, к которым подключены выходы счетчика 16 импульсов.

На фиг. t показана также шина 22,

На фиг. t показана также шина 22,

И-НЕ 11, первый вход которого соеди- которой при необходимости может сни- нен с первым входом элемента И-НЕ 10, с тактовым входом управляемого делиматься сигнал об окончании определения значения отношения (во всех случаях, кроме случая, когдй устройство устанавливается в исходное положение

теля 9 частоты, с входом элемента 4

маться сигнал об окончании определе ния значения отношения (во всех слу чаях, кроме случая, когдй устройств устанавливается в исходное положени

задержки, с вторым входом элемента И

3 и с выходом генератора 1 импульсов, подачей сигнала на шину 20) второй счетчик 12 импульсов, инфор- следующих устройств, мационные входы первой декады которого соединены с шиной логического нуСчетчик 12 импульсов (фиг. 2) со держит четырехразрядный двоично-де- 50 сятичный счетчик 23, к суммирующему и вычитающему входам которого подкл чены суммирующий и вычитающий входы счетчика 12 импульсов соответственн четырехразрядный двоичный счетчик 2

ля, а остальные информационные входы соединены с вторыми выходами управляемого делителя 9 частоты, формирователь 13 импульсов, к входу которого подключен выход (выход заема - BR) счетчика 12 импульсов, суммирующий

вход которого соединен с выходом эле- суммирующий и вычитающий входы кото- мента И-НЕ 10 и с С-входом триггера рого соединены с выходом переноса и 6, коммутатор 14, третий вход которого соединен с вторым выходом формирователя 13 импульсов и с вторым

с выходом эаема счетчика 23 соответ- ственно, четырехразрядный двоичный

счетчик 25, к суммирующему и вычитаюрого соединен первым выходом уп- равляемого делителя 9 частоты и с

входом сброса управляемого делителя 9 частоты, второй элемент И 15, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя 13 импульсов и с входом записи информации (WR) счетчика 12 импульсов, к вычитающему входу которого подключен выход элемента И-НЕ 11, второй вход которого соединен с прямьм выходом триггера

8, к D-входу которого подключен прямой выход триггера 5, третий счетчик 16 импульсов, к счетным входам которого подключены соответствующие первые выходы коммутатора 14, второй вы-

ход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 2, выход которого подключен к входам сброса счетчиков 7 и 12 импульсов и к R-входам триггеров 5 и 6, шину 17 первого интервала (интервала-делителя), которая соединена с С-входом триггера 5, с первым входом элемента И 3, с входом сброса счетчика 16 импульсов и с первым входом коммутатора 14, второй вход кото35 са, которая соединена с третьим входом элемента ИЛИ 2, шины 21 результата, к которым подключены выходы счетчика 16 импульсов.

На фиг. t показана также шина 22,

которой при необходимости может сни

которой при необходимости может сни

маться сигнал об окончании определения значения отношения (во всех случаях, кроме случая, когдй устройство устанавливается в исходное положение

подачей сигнала на шину 20) следующих устройств,

подачей сигнала на шину 20) следующих устройств,

Счетчик 12 импульсов (фиг. 2) содержит четырехразрядный двоично-де- 50 сятичный счетчик 23, к суммирующему и вычитающему входам которого подключены суммирующий и вычитающий входы счетчика 12 импульсов соответственно, четырехразрядный двоичный счетчик 24,

суммирующий и вычитающий входы кото- рого соединены с выходом переноса и

с выходом эаема счетчика 23 соответ- ственно, четырехразрядный двоичный

суммирующий и вычитающий входы кото- рого соединены с выходом переноса и

счетчик 25, к суммирующему и вычитающему входу которого подключены соответственно выход переноса и выход займа счетчика 24, вход сброса которого соединен с входами сброса счетчиков 23 и 25 и с входом сброса счетчика 12 импульсов, вход записи информации которого подключен к входам записи информации счетчиков 23-25, элемент ИЛИ 26, входы которого соединены с выходами займа счетчиков 23 и 24, элемент ИЛИ-НЕ 27, к первому входу которого подключен выход займа счетчика 25, а к второму - выход элемента ИЛИ 26, информационные входы счетчика 23 соединены с нулевой ши- ной, информационные входы счетчиков 24 и 25 соединены с информационными входами, начиная с пятого, счетчика 12 импульсов (соединяемыми с выходами управляемого делителя 9 частоты), выход займа которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 27.

Счетчик 16 импульсов (фиг, 3) - рассчитанный на фиксацию отношения с точностью до 0,01, содержит четы- рехразрядные двоично-десятичные счетчики, предназначенные для фиксации целой части отношения - счетчики 28 и 29, десятичных долей отноошния - счетчик 30 и сотых долей отношений - счетчик 31; входы сброса всех двоично-десятичных счетчиков 28-31 соединены между собой и с входом сброса счетчика 16, счетные входы двоично- десятичных счетчиков целой части и долей отношения являются счетными входами счетчика 16, выходы всех двоично-десятичных счетчиков 28-31 являются соответствующими выходами счетчика 16.

Формирователь 13 импульсов (фиг.4) содержит триггер 32, к С-входу которого подключен йход формирователя 13, элемент 33 задержки, вход которого соединен с инверсным выходом тригге- ра 32, элемент НЕ 34, вход которого соединен с выходом элемента 33 задержки и с R-входом триггера 32, прямой выход которого подключен к первому выходу формирователя 13, второй выход которого соединен с выходом элемента НЕ 34, шина 18 логической единицы подключена к D-входу триггера 32.

Управляемый делитель 9 частоты (фиг. 5) содержит элемент НЕ 35, элемент ИЛИ 36, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым входами сброса управляемого делителя 9 частоты, счетчик 37 импульсов, к суммирующему входу которого подключен выход элемента НЕ 35, а к входу сброса - выход элемента ИЛИ 36, блок 38 сравнения кодов, первые входы которого соединены с входами коэффициента деления управляемого делителя 9 частоты, тактовьш вход которого подключен к входу элемента НЕ 35 и к второму входу блока 38 сравнения кодов, третьи входы которого соединены с выходами счетчика 37 импульсов и с вторыми выходами управляемого делителя 9 частоты, элемент 39 задержки, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ 36, выход блока 38 сравнения кодов соединен с входом элемента 39 задержки и с первым выходом управляемого делителя 9 частоты.

Коммутатор 14 (фиг. 6) содержит элемент ИЛИ 40, к первому входу которого подключен первый вход коммутатора 14, счетчик 41 импульсов, вход сброса которого соединен с выходом элемента ИЛИ 40, дешифратор 42, первый вход разрешения которого соединен с вторым входом коммутатора 14, элемент И 43, первый вход которого соединен с вторым входом разрешения дешифратора 42, с третьим входом коммутатора 14 и с суммирующим входом счетчика 41 импульсов, выходы которого подключены к вторым входам элемента И 43 и к информационным входам дешифратора 42, выходы которого соединены с первыми выходами коммутатора 14 элемент 44 задержки, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 40, выход элемента И 43 соединен с вторым выходом коммутатора 14 и с входом элемента 44 задержки. I

Триггеры 5,6 и 8 устанавливаются в положение, соответствующее сигналу, находящемуся на их D-входах по заднему фронту (перепаду 1-0), а триггер 32 формирователя 13 по переднему фронту (перепаду 0-1) импульсов, поступающий на их С-входы. При поступлении сигнала на R-входы триггеров 5, 6 и 8 они устанавливаются в нулевое положение. Счетчик 7 импульсов по суммирующему входу, счетчик 12 импульсов по суммирующему и по вычитающему входам, счетчик 16 импульсов по счетным

входам (Сд, С), счетчик 37

импульсов управляемого делителя 9 частоты по суммирующему входу и счетчик

41 импульсов коммутатора 1А по суммирующему входу работают от передни фронтов (перепадов 0-1) импульсов, поступающих на эти входы.

При поступлении сигнала на входы сброса (R-входы) счетчика 7 импульсов, счетчика 12 импульсов, счетчика 1б импульсов, счетчика 37 импульсов управляемого делителя 9 частоты и счетчика 41 импульсов коммутатора t4 соответствующие счетчики устанавливаются в нулевое положение, независимо от того действуют или нет какие-либо сигналы на других входах этих счетчиков,

При поступлении сигнала на вход записи информации (WR) счетчика 12 в него записывается код, находящийся в информационных входах независимо от Того действуют или нет импульсы на его суммирующем или вычитающем входе (т.е. в первую декаду записывается нулевой код, а в остальные разряды - код, находящийся на вторых выходах управляемого делителя 9 час- тоты).

Триггер 32 формирователя 13 устанавливается в нулевое положение при поступлении сигнала нулевого уровня

на его R-вход.

На выходе заема (BR) счетчика 1 импульсов появляется сигнал в том случае, если содержимое счетчика 12 равно нулю и отсутствует импульс на вычитающем входе счетчика 12.

Третий вход элемента И-НЕ 11 и . первый вход элемента И 43 являются инверсными, т.е. при наличии на этих входах сигнала соответствующий элемент закрыт и не работает по другим входам, а при отсутствии сигнала со- ответствующ}1й элемент работает в соответствии с сигналами, действующими на других входах,

Дешифратор 42 пропускает импуль- сы, поступающие на его первый вход разрешения (Е1), на выход, соответствующий содержимому счетчика 41, при отсутствии сигнала на его втором входе разрешения (Е2),

I

Блок 38 сравнения управляемого делителя 9 частоты пропускает на свой выход (и на первый выход управляемого делителя 9 частоты) импульс, пос- тупаюш11й на тактовый вход управляемого делителя 9 частоты в том случае, если содержимое счетчика 37 импульсо равно коду, поданному на входы когэффициента деления управляемого делителя 9 частоты.

Источник нулевого сигнала, к которому подключены информационные входы первой декады счетчика 12 импульсов представляет собой нулевую щину источника питания.

Величина задержки элемента 4 - С выбирается такой, чтобы к моменту исчезновения сигнала на нулевом выходе триггера 8 окончился фронт импульса генератора 1, т.е.,чтобы после переключения триггера 8 управляемый делитель 9 частоты начал работать от заднего фронта следующего импульса генератора 1. Величина задержки элемента 33 - С и величина задержки элемента 39 - tj выбираются равными между собой и такими, чтобы импульсы на первом выходе управляемого делителя 9 частоты и на выходах формирователя 13 были достаточны по длительности для четкой работы элементов, на входы которых эти импульсы поступают. Величина задержки элемента 44 - Т. выбирается такой, чтобы импульс на вьгходе коммутатора 14 был достаточен по длительности для четкой установки устройства в исходное положение.

Период импульсов генератора 1 - Т должен быть больше величины t,+tj , где t;,t,,, - дли- тельность импульса генератора 1 (t(;,j - время срабатывания счетчт а 12 по выходу заема, - время переключения триггера 32 из нулевого

01

. О

задается числом четырехразрядных

положения в единичное; съ4 сг4 соответственно время переключения элемента НЕ 34 из положения О на выходе в положение 1 на выходе и обратно), t - длительность паузы импульсов генератора 1, которая должна быть достаточной для четкой работы всех элементов устройства.

Точность определения отношения

IL TI

дй 7ично-десятичных счетчиков долей отношения, входящих в состав счетчика 16 импульсов. Так, на фиг, 3 в качестве примера приведена схема счетчика 16, рассчитанная на фиксацию целой части отношения (может быть величиной до 99) и десятичных и сотых долей. При необходимости увеличить точность нужно увеличить число счетчиков долей, входящих в счетчик 16, и уве-- личить соответственно емкость коммутатора 14.

10

Первый вариянт - интерпал Т, появляется и оканчивается pani-iiic, чем поступает интервал Т, . В ITOM случае в момент появления сигнала на пшне 19 тригтер 5 находится в единичном состоянии, а в счетчике 7 импyл.coв записано число N,. При появлении сигнала на шине 19 открывается элемент И-НЕ 10 и в момент появления очередного импульса генератора 1 на выходе элемента И-НЕ 10 исчезает сигнал (появляется нулевой импульс). По перепаду 1-0 сигнала с выхода элемента И-НЕ 10 триггер 6 устанавлиЦифровой измеритель отношения временных интервалов работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 5 и 6, счетчики 7 и 12 импульсов и триг- гер 32 формирователя 13 импульсов находятся в нулевом состоянии, сигнал с / выхода триггера 6 удерживает в нулевом состоянии триггер 8,сигнал с нулевого выхода триггера 8 удерживает в исходном состоянии управляемый делитель 9 частоты, коммутатор 14 и счетчик 16 импульсов находятся в произвольном положении. На выходе элемента И-НЕ 10

имеется единичный сигнал, так как от-(з вается в единичное положение, при сутствует сигнал на шине 19 второго этом разрешается рйбота триггера 8 временного интервала, на выходе элемента И-НЕ 11 имеется единичный сигнал, так как отсутствует сигнал на единичном выходе триггера 8. На выхо-2о перепаду 0-1 в счетчик 12 импульсов де займа счетчика 12 отсутствует сиг- записывается 1. Через время t, пос- нал, так как имеется сигнал на вычи- ле начала паузы после импульса гене- тающем входе счетчика 12. Установка измерителя в исходное состояние производится подачей импульса на шину нала 1-0 с выхода элемента 4 задержОпределение отношения временных ки триггер 8 устанавливается в еди- интервалов начинается после окончания ничное положение, закрывая элемент интервала Т, , при этом срабатьшает И-НЕ 10 и подготавливая к работе эле- триггер 5, и начала интервала Т - мент И-НЕ 11, который закрыт из-за исчезновения сигнала на выходе эле- ЗО наличия сигнала второго интервала

на шине 19, Одновременно разрешается

по С-входу. При исчезновении импульса генератора 1 на выходе элемента И-НЕ 10 появляется сигнал и по его

ратора 1, установившего триггер 6 в единичное положение, по перепаду сигмента И-НЕ 10, при этом срабатывает триггер 6 (по перепаду сигнала 1-0).

При появлении сигнала временного интервала Т, на шине 17 устанавливаработа управляемого делителя 9 частоты, так как с его первого входа сброса снимается сигнал, поступающий

ется в нулевое положение коммутатор j с нулевого выхода триггера 8. В счет14 и счетчик 16 импульсов, коммутатор 14 при этом подготавливается к пропуску импульсов со своего второго входа на свой первый из первых

чике 12 импульсов при этом оказывается записанным число 1. Так как уп- равляемьш делитель 9 частоты срабатывает от задних фронтов импульсов гевыходов (подключенный к входу декад 40 нератора 1, то во время действия им- целой части отношения счетчика 16), пульса после паузы, номер которой одновременно открывается элемент И 3 кратен N, , он выдает на свой первый и импульсы генератора 1 начинают пос- выход импульс длительностью f, , Поступать на суммирующий вход счетчика ле окончания сигнала второго интер- 7 импульсов, В момент окончания сиг- 45 вала на шине 19 полностью открывает- нала интервала Т на шине 17 (т.е. ся элемент И-НЕ 11 и на его выходе,

во время действия импульсов генерато- ра 1 начинают появляться импульсы нулевого уровня, по перепаду 0-1 кото- 50 рых из содержимого счетчика 12 вычиего заднему фронту) триггер 5 устанавливается в единичное состояние, в счетчике 7 в этЬт момент будет зафиксировано число N Т fg.

Работа измерителя зависит от того, случае в счетчике 12 было записано когда поступают интервалы Т и Т , число 1, то после первого же пере- т.е. от их взаимного расположения во времени.

пада 0-1 в счетчике 12 оказываетгя 55 число О и при появлении следующего импульса генератора 1 и исчезновении единичного уровня импульса на выходе элемента И-НЕ 11 и (что то же самое) на вычитающем входе счетчика , на

Рассмотрим работу измерителя при возможных вариантах прихода сигналов интервалов Т, и Т- .

Первый вариянт - интерпал Т, появляется и оканчивается pani-iiic, чем поступает интервал Т, . В ITOM случае в момент появления сигнала на пшне 19 тригтер 5 находится в единичном состоянии, а в счетчике 7 импyл.coв записано число N,. При появлении сигнала на шине 19 открывается элемент И-НЕ 10 и в момент появления очередного импульса генератора 1 на выходе элемента И-НЕ 10 исчезает сигнал (появляется нулевой импульс). По перепаду 1-0 сигнала с выхода элемента И-НЕ 10 триггер 6 устанавливается в единичное положение, при этом разрешается рйбота триггера 8 перепаду 0-1 в счетчик 12 импульсов записывается 1. Через время t, пос- ле начала паузы после импульса гене- нала 1-0 с выхода элемента 4 задержпо С-входу. При исчезновении импульса генератора 1 на выходе элемента И-НЕ 10 появляется сигнал и по его

вается в единичное положение, при этом разрешается рйбота триггера 8 перепаду 0-1 в счетчик 12 импульсов записывается 1. Через время t, пос- ле начала паузы после импульса гене- нала 1-0 с выхода элемента 4 задержратора 1, установившего триггер 6 в единичное положение, по перепаду сигработа управляемого делителя 9 частоты, так как с его первого входа сброса снимается сигнал, поступающий

чике 12 импульсов при этом оказывается записанным число 1. Так как уп- равляемьш делитель 9 частоты срабатывает от задних фронтов импульсов гетается 1 . Так как в рассматриваемом

случае в счетчике 12 было записано число 1, то после первого же пере-

пада 0-1 в счетчике 12 оказываетгя число О и при появлении следующего импульса генератора 1 и исчезновении единичного уровня импульса на выходе элемента И-НЕ 11 и (что то же самое) на вычитающем входе счетчика , на

выходе счетчика 12 (выходе займа) появляется сигнал, по которому формирователь 13 выдает на свой первый выход импульс, поступающий на вход записи информации счетчика 12, в кото- рый записывается содержимое счетчика 37 управляемого делителя 9 частоты, умноженное на 10.

Содержимое счетчика 37 управляемо

го делителя 9 частоты в момент действия импульса с первого выхода формирователя 13 равно 1 и, следовательно, в счетчике 12 оказывается записанным число 10. За время работы от момента снятия сигнала с первого входа сброса управляемого делителя 9 частоты и до появления импульса на первом выходе формирователя 13 управ ляемый делитель 9 частоты вьщал один импульс (в случае, когда интервал Т начинается и заканчивается раньше, чем интервал Т), который через коммутатор 14 поступил на счетный вход декад целой части и был зафиксирован как целая часть отношения. Элемент И 15 не срабатывает при этом, так как отсутствует импульс с выхода уп-- равляемого делителя 9 частоты. В момент окончания импульса на первом выходе формирователя 13 на его втором вьпсоде появляется импульс, который, поступая на второй вход сброса управляемого делителя 9 частоты уста- навливает его в исходное положение, а поступая на третий вход коммутатора 14 переключает второй вход на следующий из первых входов, в данном случае на второй выход, подключенный к счетному входу декады десятых долей отношения счетчика 16. Последующие импульсы генератора 1 продолжают поступать на тактовый вход управляемого делителя 9 частоты и на первый вход элемента И-НЕ 11, на выходе которого появляются импульсы нулевого уровня, по перепаду 0-1 каждого из которых из содержимого счетчика 12 импульсов вычитается 1.При появлении одиннадцатого импульса нулевого уровня на вычитающем входе счетчика 12 импульсов, на выходе (выходе займа) последнего появляется сигнал, аналогично описанному срабатывает формирователь 13 и в счетчик 12 заносится содержимое счетчика 37 управляемого делителя 9 частоты (в рассматриваемом случае число 1) умноженное на 10, т.е. число 10,

о

, -, , 5

5

после чего управляемый делитель 9 частоты устанавливается в исходное положение, а в коммутаторе 14 второй вход переключается на следующий из первых выходов (в данном случае на третий из первых выходов, подключенный к входу Сотых долей отношения).

В течение времени между моментами записи информации в счетчик 12 на тактовый вход управляемого делителя 9 частоты поступает десять импульсов генератора 1 и управляемый делитель 9 частоты выдает на свой первый выход три импульса, которые поступают через коммутатор 14 на счетный вход декады десятых долей отношения счетчика 16, т.е. в счетчике 16 будет зафиксировано число 1,3.

Далее устройство работает аналогично описанному или до совпадения во времени импульса с выхода управляемого делителя 9 частоты и импульса с первого выхода формирователя 13, тогда срабатьшает элемент И 15 и импульс с его выхода через элемент ИЛИ 2 устанавливает в нулевое состояние счетчик 7 импульсов и триггеры 5 и 6 и подтверждает нулевое состояние счетчика 12, триггер 6 при этом устанавливает в нулевое положение и удерживает в этом положении триггер 8, который устанавливает и удерживает в нулевом положении управляемый делитель 9 частоты, или работает до появления сигнала на втором выходе коммутатора 14, которьй через элемент ИЛИ 2 аналогично описанному устанавливает в нулевое состояние счетчики 7 и 12 импульсов и триггеры 5 и 6, триггер 6 устанавливает в нулевое состояние и удерживает в нем триггер 8, который в свою очередь устанавливает в нулевое состояние и удерживает в нем управляемый делитель 9 частоты. Устройство возвратилось в исходное состояние, в счетчике 16 при этом находится значение отношения Тг

интервалов

в двоично-десятичном

коде,

Второй вариант - интервал 1 появляется во время действия интервала Т,, но оканчивается после окончания интервала Т.

В этом случае в момент появления сигнала на шине 19 триггер 5 находится в нулевом состоянии, а в счетчике 7 записано число, пропорциоfO

J5

нальное прошедшей части интервала Т на шине 17. При появлении сигнала на шине 19 открывается элемент И-НЕ 10 и при появлении импульсов генератора

Iна выходе элемента И-НЕ 10 формируются импульсы нулевого уровня, по перепаду 0-1 которых к содержимому счетчика 12 прибавляется каждый раз 1. По перепаду 1-0 первого импульса нулевого уровня с выхода элемента И-НЕ 10 триггер 6 устанавливается в единичное состояние и разрешает переключение триггера 8 по С-входу (но этот триггер остается

в нулевом состоянии, так как на его D-входе находится нулевой сигнал с выхода триггера 5). В момент окончания сигнала на шине 17 устанавливается в единичное состояние триггер 5,в счетчике 7 будет зафиксировано при этом число N , и при появлении очередного перепада 1-0 с выхода элемента А триггер 8 устанавливается в единичное состояние, закрывая элемент И-НЕ 10, разрешая ра- боту управляемого делителя 9 частоты и подготавливая к открытию элемент И-НЕ 11, .В счетчике 12 будет зафиксировано число, пропорционал1 ное общей во времени части интервалов Т и Т. . В момент окончания сигнала на шине 19 открывается элемент И-НЕ 11 и на его выходе начинают появляться импульсы нулевого уровня, по перепаду 0-1 которых из содержимого счетчика 12 вычитается каждый раз 1. При появлении на выходе элемента И-НЕ

IIимпульса нулевого уровня, следующего после импульса, по перепаду 0-1

чинают формироваться импульсы нулевого уровня, по перепаду 0-1 каждого из которых к содержимому счетчика 12 прибавляется 1. По п&уелтацу 1-0 первого импульса нулевого уровня на выходе элемента И-НЕ 10 в единичное положение устанавливается триггер 6 и разрешает переключение триггера 8 по С-входу (но триггер 8 остается в нулевом состоянии, так как на его D-входе находится нулевой сигнал с выхода триггера 5). В момент окончания сигнала на шине 19 закрывается элемент И-НЕ 10, в счетчике 12 будет зафиксировано число -f . При появлении сигнала на шине 17 интервал Т, преобразуется в код. В момент окончания сигнала интервала Т на шине 17 устанавливается в единичное состояние триггер 5, в счетчике 7 будет зафиксировано при этом число N, и при появлении очередного перепада сигнала 1-0 с выхода элемента 4 задержки триггер 8 устанавливается в единичное положение, закрывая элемент И-НЕ 10, разрешая работу управляемого делителя 9 частоты и открывая элемент И-НЕ 11, на выходе которого начинают появляться импульсы нулевого уровня, по перепаду 0-1 которых из содержимого счетчика 12 вычитается каждый раз 1. При появлении на выходе элемента И-НЕ 11 импульса нулевого уровня, следующего 35 после импульса, по перепаду 0-1 которого в счетчике 12 оказалось записанным число О, появляется сигнал на выходе (выходе займа) счетчика 12. Далее устройство работает аналогично

20

30

которого в счетчике 12 оказалось за- 40 описанному в предыдущих случаях. Посписанным число О, появляется сигнал на выходе (выходе займа) счетчика 12. Далее устройство работает аналогично описанному в предыдущем случае.

Третий вариант - интервал Т появляется и оканчивается раньше, чем появляется интервал Т (к этому варианту относятся все случаи взаимного расположения интервалов Т, и Т,

при которых интервал Tj оканчивается

раньше окончания интервала Т,, при этом не имеет значения, когда начинается интервал Т - до начала или после, начала интервала Т).

В этом случае при появлении сигнала на шине 19 триггер 5 находится в нулевом положении, открывается элемент И-НЕ 10 и на его выходе наO

5

чинают формироваться импульсы нулевого уровня, по перепаду 0-1 каждого из которых к содержимому счетчика 12 прибавляется 1. По п&уелтацу 1-0 первого импульса нулевого уровня на выходе элемента И-НЕ 10 в единичное положение устанавливается триггер 6 и разрешает переключение триггера 8 по С-входу (но триггер 8 остается в нулевом состоянии, так как на его D-входе находится нулевой сигнал с выхода триггера 5). В момент окончания сигнала на шине 19 закрывается элемент И-НЕ 10, в счетчике 12 будет зафиксировано число -f . При появлении сигнала на шине 17 интервал Т, преобразуется в код. В момент окончания сигнала интервала Т на шине 17 устанавливается в единичное состояние триггер 5, в счетчике 7 будет зафиксировано при этом число N, и при появлении очередного перепада сигнала 1-0 с выхода элемента 4 задержки триггер 8 устанавливается в единичное положение, закрывая элемент И-НЕ 10, разрешая работу управляемого делителя 9 частоты и открывая элемент И-НЕ 11, на выходе которого начинают появляться импульсы нулевого уровня, по перепаду 0-1 которых из содержимого счетчика 12 вычитается каждый раз 1. При появлении на выходе элемента И-НЕ 11 импульса нулевого уровня, следующего 5 после импульса, по перепаду 0-1 которого в счетчике 12 оказалось записанным число О, появляется сигнал на выходе (выходе займа) счетчика 12. Далее устройство работает аналогично

0

0

ле определения значения отношения установка устройства в исходное состояние осуществляется импульсом с выхода элемента И 15.

Формирователь 13 импульсов (фиг.4) работает следующим образом,

В исходном положении триггер 32 находится в нулевом положении, на выходах формирователя 13 отсутствуПри появлении на выходе формирователя 13 сигнала триггер 32 устанавливается в единичное состояние по пе- реднему фронту этого сигнала. На первом выходе формирователя 13 появляется сигнал и одновременно запускается элемент 33 задержки. Через время сигнал нулевого уровня с выхода

элемента 33 задержки устанавливает триггер 32 в нулвБое положение, одновременно появляется сигнал на втором выходе формирователя 13. На первом выходе формирователя 13 исчезает , сигнал, таким образом, на первом выходе формирователя 13 формируется импульсный сигнал длительностью t, Медлительностью tj на свой первый выход. При поступлении импульса на второй вход сброса управляемого делителя 9 частоты (этот импульс появляется во время паузы импульсов с выхода элемента НЕ 35) счетчик 37 устанавливается в нулевое положение и при появлении импульса на выходе элемента НЕ 35 начинает счет из нулевого полорез время t на выходе элемента 33 задержки появляется единичный сигнал,JO жения. На вторых выходах управляемого на втором выходе формирователя 13 ис- делителя 9 частоты находится код те- чезает сигнал, т.е. на второй выход кущего содержимого счетчика 37. формирователя 13 вьщается импульсный Коммутатор 1 (фиг. 6) работает сигнал также длительностью t.,

Управляемый делитель 9 частоты (фиг.5) работает следующим образом.

15

следующим образом. В исходном положении счетчик 41 импульсов находится Б нулевом положении. Установка коммутатора 14 в исходное положение производится подачей сигнала на первый вход. В исходном положении импульсы, поступающие на второй вход коммутатора 14,проходят на выход О дешифратора 42 и далее на первый из первых выходов коммутатора. При поступлении импульса на третий вход ком- мутатора 14 счетчик 41 фиксирует его и в соответствии с содержимым счетчика 41 дешифратор 42 начинает пропускать импульсы с второго входа на

суммирующий вход импульсы. Счетчик ° ° дешифратора 42 и соот- срабатывает по передним фронтам импульсов с выхода элемента НЕ 35 (что соответствует задним фронтам импульВ исходном положении имеется сигнал на первом входе сброса и поэтому счетчик 37 импульсов удерживается в нулевом положении несмотря на 20 то, что на суммирующий вход счетчика 37 поступают импульсы с тактового входа. На входы коэффициента деления (D-входы) подан код коэффициента деления N, . I

После снятия сигнала с первого входа сброса счетчик 37 импульсов начи-- нает фиксировать поступающие на его

ветствующий ему первый выход коммутатора 14. После поступления первого импульса на третий вход в счетчик 41

будет записан код числа 1 и дешифратор 42 будет пропускать импульсы 35 с второго входа коммутатора на выход 1 и далее на второй из первых выходов коммутатора 14. В момент,когда на третьем входе коммутатора 14 окончится импульс, записавший в счетчик 41 число К-fl, срабатывает элемент И 43, запускается элемент 44 задержки и появляется сигнал на втором выходе коммутатора 14. Через время Т на выходе элемента 44 появляется сигнал, устанавливающий через элемент ИЛИ 40 счетчик 41 в нулевое положение. Оканчивается импульс на втором выходе коммутатора 14, который установился в исходное состояние.

сов, поступающим на тактовый вход уп- равляемого делителя 9 частоты). При появлении на суммирующем входе счетчика 37 паузы после импульса с выхода элемента НЕ 35 в счетчике 37 находится код числа N и поэтому срабатывает блок 38 сравнения кодов, запускается элемент 39 задержки и появляется сигнал на первом выходе управляемого делителя 9 частоты. Через время t появляется сигнал на выходе элемента 39 задержки и через элемент ИЛИ 36 и счетчик 37 импульсов устанавливается в нулевое положение, исчезает сигнал на выходе блока 38 и на первом выходе управляемого делителя 9 частоты. В момент появления на выходе элемента НЕ 35 следующего после этой паузы импульса (N.+1)-ro начинается отсчет периода следующего выходного импульса управляемого делителя 9 частоты. Далее управляе1 о.1Й тор импульсов, первый элемент И, пер- делитель 9 частоты работает аналогич- вый вход которого соединен с щиной но, вьщавая во время действия паузы после каждого импульса с выхода элемента НЕ 35, кратного N,, импульс

первого временного интервала, первый- и второй триггеры, первый счетчик импульсов, к суммирующему входу котородлительностью tj на свой первый выход. При поступлении импульса на второй вход сброса управляемого делителя 9 частоты (этот импульс появляется во время паузы импульсов с выхода элемента НЕ 35) счетчик 37 устанавливается в нулевое положение и при появлении импульса на выходе элемента НЕ 35 начинает счет из нулевого положения. На вторых выходах управляемого делителя 9 частоты находится код те- кущего содержимого счетчика 37. Коммутатор 1 (фиг. 6) работает

° ° дешифратора 42 и соот-

ветствующий ему первый выход коммутатора 14. После поступления первого импульса на третий вход в счетчик 41

° ° дешифратора 42 и соот-

будет записан код числа 1 и дешифратор 42 будет пропускать импульсы с второго входа коммутатора на выход 1 и далее на второй из первых выходов коммутатора 14. В момент,когда на третьем входе коммутатора 14 окончится импульс, записавший в счетчик 41 число К-fl, срабатывает элемент И 43, запускается элемент 44 задержки и появляется сигнал на втором выходе коммутатора 14. Через время Т на выходе элемента 44 появляется сигнал, устанавливающий через элемент ИЛИ 40 счетчик 41 в нулевое положение. Оканчивается импульс на втором выходе коммутатора 14, который установился в исходное состояние.

Формула изобретения

Цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий генератор импульсов, первый элемент И, пер- вый вход которого соединен с щиной

первого временного интервала, первый- и второй триггеры, первый счетчик импульсов, к суммирующему входу которо1513

го подключен выход первого элемента И, а выходы подключены к входам коэффициента деления, управляемого делителя частоты, тактовый вход которого соединен с вторым входом первого эле мента И и с выходом генератора импулсов, второй счетчик импульсов, первы четыре информационных входа первой декады которого соединены с нулевой шиной, формирователь импульсов, вто- рой элемент И, первый вход которого подключен к первому ВЕ ГХОДУ управляемого делителя частоты, а выход - к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса второго счетчика импульсов, коммутатор, первые выходы которого подключены к соответствующим счетным входам третьего счетчика импульсов, выходы которого подключены к шинам результата, второй вход элемента ИЛИ соединен с вторым выходом коммутатора, шину второго временного интервала, отличающийся тем, что,с целью повышения надежности работы устройства и точности иэмерений в него введены элемент задержки,третий триггер, первый и второй элементы И-НЕ, а шина сброса подключена к третьему входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с шиной окончания измерений, с входом сброса первого счетчика импульсов и с R-входами первого и второго триггеров, D-входы которых объединены и подключены к шин логической единицы, выход генератора импульсов подключен непосредственно к первым входам первого и второго

W

, 05 0 5

0

5

16

элементов И-НЕ и через элемент задержки - к С-ВХОДУ третьего триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу сброса управляемого делителя частоты и к второму входу первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с суммирующим входом второго счетчика импульсов и с С-входом второго триггера, инверсный выход которого подключен к R- входу третьего триггера, D-вход которого соединен с прямьм выходом первого триггера, С-вход которого соединен с шиной первого временного интервала, с входом сброса третьего счетчика импульсов.и с первым входом коммутатора, к второму входу которого подключен первый выход управляемого делителя частоты, вторые выходы которого соединены с соответствующими информационными входами, начиная с пятого, второго счетчика импульсов, выход которого подключен к входу формирователя импульсов, первый выход которого соединен с входом записи информации второго счетчика импульсов и с вторым входом второго элемента И, третий вход коммутатора соединен с вторым выходом формирователя импульсов и с вторым входом сброса управляемого делителя частоты, прямой выход третьего триггера соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к вычитающему входу второго счетчика импульсов, а третий вход объединен с третьим входом первого элемента И-НЕ и подключен к шине второго временного интервала.

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и в качестве устройства в различных информационно- измерительных комплексах. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства и точности измерений. Для достижения этой цели в устройство дополнительно введены элемент 4 задержки, третий триггер 8 и элементы И-НЕ 10 и 11. Устройство также содержит генератор 1 импульсов, элемент ИЛИ 2, элементы И 3 и 15, счетчики 7, 12 и 16, управляемый делитель 9 частоты, формирователь 13 импульсов, коммутатор 14, шины 17 и 19 интервала-делителя, шину 18 логической единицы,, шину 20 сброса, шину 21 результата и шину 22, В описании изобрете- Q ния приведены примеры выполнения фун кциональных схем блоков 9, 12, 13 и 16. 6 ил. « (Л со to to to

Фиг 2