Устройство для измерения временных интервалов Советский патент 1988 года по МПК G04F10/04 

(Л

со

СХ) 00

ел

К)

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано во временных анализаторах при измерении временных интервалов

Цель изобретения - повышение точности измерителя временных интервалов за счет уменьшения дифференциальной нелинейности путем измерения временного интервала на разных участках шкалы счетчика.

На фиг.1 представлена схема устройства для измерения временных ив- тервапов; на фиг о 2 - пример выполнения фазирующего блока о

Устройство для измерения временных интервалов содержит усилитель-формирователь 1, первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы И 2 - 6, первый, второй, третий триггеры 7 - 9, генератор 10 опорной частоты, генератор 11 сдвинутых импульсов, счетчик 12 импульсов, первый коммутатор 13, первьй регистр 14, шину 15 Пуск шину 16 Стоп, второй коммутатор 17, второй и третий регистры 18 и 19, блок 20 вычитания, фазирующий блок 21 шину 22 Готов, шину 23 Переполнение и информационную шину 24, причем выход усилителя-формирователя 1 нен с первыми входами фазирующего блока 21 и элемента И 2, второй вход фазирующего блока 21 соединен с выходом генератора 10 и входом счетчика 12, а второй вход элемента И 2 сое- динен с выходом триггера 7, управляющими входами коммутаторов 13 и 17 и входом элемента И 4, выход фазирую- щего блока 21 соединен с входом генератора 11, первыми входами элемен- тов И 4 и 5 и первым информационным входом коммутатора 17. Шина 15 Пуск соединена с первым входом триггера В, второй вход которого соединен с шиной 16 Стоп, первый выход триггера 8 соединен с первым входом элемента И 3 и D-входом триггера 9, второй вход триггера 8 соединен с вторым входом четвертого элемента И 5 о Первый выход генератора 11 соединен с управляющим входом регистра 19, второй вькод соединен с первым входом элемента И 6, а третий выход - с вторым входом элемента И 3 и вторым информационным входом коммутатора 17, выход элемента И 2 соединен с С-вхо- дом триггера 9, выход элемента И 3 соединен с первым входом триггера 7, выход элемента И 4 соединен с управляющим входом регистра 18, а выход элемента И 5 соединен с вторым входом триггера 7 и R-входом триггера 9, Выход коммутатора 17 соединен с управляющим входом регистра 14 Выход триггера 9 соединен с вторым входом элемента И 6, выход счетчика 12 соединен с первым информационным входом коммутатора 13 и информационным входом регистра 18, выход регистра 18 соединен с вторым информационным входом коммутатора 13 и первым входом блока 20 вьтитания, второй вход блока 20 вычитания соединен с выходом регистр а 14, информационный вход которого соединен с выходом коммутатора 13, первый выход блока 20 вычитания соединен с третьим входом элемента И 6 и шиной 23 Переполнение, вькод элемента И 6 соединен с шиной 22 Готов, второй выход блока 20 вычитания соединен с информационным входом регистра 19, выход которого соединен с информационной шиной 24 „

Фазирующий блок 21 (фиг,2) содержит первьй и второй входы 25 и 26, D-триггеры 27-29, элемент НЕ 30, элементы И-НЕ 31-33, элемент И 34, выход 35, причем соединены последовательно D-триггеры 27 и 28, элемент И-НЕ 31 и элемент И 34, элемент НЕ 30 через D-триггер 29, элемент И-НЕ 32 подключен к второму входу элемента И 34, первый вход которого соединен с входом элемента И-НЕ 33, другой вход которого соединен с прямым выходом D-триггера 29 о

Устройство работает следующим образом

Импульсы, временные интервалы между которыми необходимо измерить, поступают на усилитель-формирователь 1, которьй их усиливает, производит селекцию по уровню и формирует, вызывая на выход, импульсы стандартной амплитуды Генератор 10 генерирует последовательность импульсов, которые поступают на вход счетчика 12 и на второй вход фазирующего блока 21, Счетчик 12 непрерывно ведет счет импульсов, поступающих с генератора 10 о На первый вход фазирующег блока 21 поступают импульсы с усилителя-формирователя 1 о Фазирующий блок 21 производит привязку передних фронтов импульсов к частоте генератора 10 и формирует импульсы.

соответствующие началу временных интервалов Эти импульсы поступают на входы элементов И 4 и 5, первый информационный вход коммутатора 17 и вход генератора 11, запуская его. Генератор I1 генерирует серию из трех импульсов о Первый импульс серии поступает на управляюпщй вход регистра 19 и производит перепись информа- ции из блока 20 вычитания в регистр 19 а Второй импульс серии поступает на первый вход элемента И 6, Третий импульс серии поступает на вход элемента И 3 и второй информационный вход коммутатора 17„ В исходном соетоянии триггер 8 находится в нуле, на его первом выходе уровень логического О, а на втором - уровень логи ческой 1, который разрешает про- хождение импульса с выхода фазирующего блока 21 через элемент И 5 на входы триггеров 7 и 9о Тем самым триггеры 7 и 9 устанавливаются в О. Уровень логического О триггера 7 под- ключает на выход коммутаторов 13 и 17 первые информационные входы и в регистр 14 по переднему фронту импульса переписывается информация счетчика 12, Кроме того, сигналом с выхода триггера 7 запрещается прохождение импульсов через элементы И 2 и 4, Уровень логического О на выходе триггера 9 запрещает прохождение импульса через элемент И 6, блокируя тем самым выдачу команды Го- тов.

Измерения временных интервалов , проводятся в течение времени между командами Пуск и Стоп. По коман- де Пуск триггер 8 устанавливается в единицу. По импульсу в регистр 14 переписывается из счетчика 12 код, соответствующий началу первого измеряемого интервала..

Первый после команды Пуск импульс, пройдя через элемент И 3, устанавливает триггер 7 в единицу, который открывает элементы И 2 и 4 и подключает на выходы коммутаторов 13 и 17 вторые информационные входыо

По переднему фронту первого после установки в единицу триггера 7 импульса триггер 9 устанавливается в единицу, разрешая вьщачу команды Готов По импульсу, соот етствую- щему концу первого и началу второго измеряемых интервалов, код из счетчика 12 переписывается в регистр 18.

Блок 20 вычитания производит вычитание кода, записанного в регистре 14 из кода, записанного в регистре 18. На выходе блока 20 вычитания получается код, пропорциональный длительности первого измеряемого временного интервала. По импульсу генератора 1 задержанному относительно импульса блока 21 на время 1 , необходимое дл проведения операции вычитания, код с выхода блока 20 вычитания переписывается в регистр 19 и на информационную щину 24 вьщается код, пропорциональный первому интервалу.

Если измеряемый временной интервал не превышает максимально допустимый, то на первом выходе блока 20 вычитания устанавливается уровень логической I, который разрешает прохождение второго импульса генератора I1 через элемент И 6 на шину 22 Готов о Наличие импульса на шине 22 Готов указывает на конец измерения временного интервала и разрешает прием кода с информационной шины 24 для дальнейшей обработки.

Если измеряемый временной интер-. ал превышает максимально допустимый то на первом выходе блока 20 вычитания устанавливается уровень логического О, который запрещает прохождение второго импульса генератора 1I через элемент И 6 на шину 22 Готов На шину 23 Переполнение выдается уровень логического О, который сигнализирует с превьипении измеряемым временным интервалом максимально допустимого.

По третьему импульсу генератора 11 код, соответствующий началу второго временного интервала, переписывается из регистра 18 в регистр 14. Следующий импульс блока 21 переписывает из счетчика 12 в регистр 18 код, соответствующий концу второго и началу третьего временного интервала. На выходе блока вычитания получается код, пропорциональный длительности второго временного интервала, который по первому импульсу генер то- ра 11 переписывается в регистр 19 и выдается на информационную шину 24. Далее измерения происходят аналогично. По команде Стоп устанавливается в нуль триггер 8, Первый после команды Стоп импульс блока 21, пройдя через элемент И 5, устанавливает в нуль триггеры 7 и 9, запрещая вывыходе разрешает прохождение им са элемента НЕ 30 через элемент 31 и элемент И 34 на сброс триг 27 в нуль, а через элемент И-НЕ на выход 35 блока. По следующем реднему фронту импульса генерат 10 триггер 28 устанавливается в ницу. Таким образом, на выходе фазирующего блока 21 формируетс пульс элемента И-НЕ 33, равный тельности половине периода сери пульсов генератора 10, передний фронт которого совпадает с задн

20

25

51368852

дачу сигнала Готов „ Работа устройства продолжается так же, как и до прихода команды Пуск,

Фазирующий блок 21 (фиг,2) необходим для того, чтобы исключить случаи одновременного изменения состояния счетчика 12 и записи его состояния в регистры 14 и 18, Изменение состояния счетчика 12 происходит по ю передним фронтам серии импульсов генератора 10 опорной частотыо При наличии фазирующего блока 21 перепись информации из счетчика 12 в регистры 14 и 18 происходит по переднему 4ч)он- 15 Фронтом импульса генератора 10, ту выходного импульса фазирующего блока 21, который совпадает с задним фронтом импульсов генератора 10, Тое« перепись в регистры 14 и 18 происходит в моменты времени, когда счетчик 12 находится в установившемся состоянии.

Фазирующий блок 21 работает следующим образом

По переднему фронту импульсов, формируемых усилителем-формирователем I, триггер 27 устанавливается в единицу и на его инверсном выходе формируется уровень логического О, Если передний фронт импульса усилителя-формирователя 1 совпадает с уровнем логической I импульса серии генератора 10, то по переднему фронту импульса элемента НЕ 30 устанавливается в нуль триггер 29, На его прямом выходе формируется уровень логического О, который, пройдя через элемент И-НЕ 33, поступает на выход 35 блока. Уровень логической 1 на инверсном выходе триггера 29 разрешает прохождение импульса генератора 10 через элемент И-НЕ 32 и элемент И 34 на сброс триггера 27 в нуль. По следующему переднему фронту импульса элемента НЕ 30 триггер 29 устанавливается в единицу. Таким образом на выходе 35 фазирующего блока 21 фор в1руется импульс, равный по длительности периоду серии импульсов генератора 10, передний фронт которого совпадает с задним фронтом

Формула изобрете

1 о Устройство для измерения менных интервалов, содержащее у тель-формирователь, первый, вто третий, четвертый, пятый элемен первый, второй, третий триггеры генератор опорной частоты, гене тор сдвинутых импульсов, счетчи импульсов, первый регистр, выхо лителя-формирователя соединен с вым входом первого элемента И, рой вход которого подключен к 30 ДУ первого триггера, первый вхо которого соединен с выходом вто элемента И, первый вход которог подключен к выходу второго триг первый вход которого соединен с ной Пуск, а второй вход - с щ ной Стоп, второй вход пятого мента И соединен с выходом треть триггера, выход счетчика импуль соединен с первым информационны входом первого коммутатора, вых которого подключен к информацио му входу первого регистра, о т чающееся тем, что, с це повышения точности, в него введ второй коммутатор, второй и тре регистры, блок вычитания и фази 1ЦИЙ блок, первый вход .которого нен с выходом усилителя-формиров а второй вход соединен с выход нератора опорной частоты и входом чика импульса, выход которого сое с информационным входом второго р ра, управляюощй вход которого сое с выходом третьего элемента И, а ход соединен с вторым информаци ным входом первого коммутатора первым входом блока вычитания, рой вход которого соединен с вы первого регистра, управляющий в

40

45

50

пульса генератора 10,

Если передний фронт импульса усилителя-формирователя 1 совпадает с уровнем логического О импульса серии генератора 10, то по переднем: фронту импульса генератора 10 триггер 28 устанавливается в нуль. Уровень логической 1 на его инверсном

выходе разрешает прохождение импульса элемента НЕ 30 через элемент И-НЕ 31 и элемент И 34 на сброс триггера 27 в нуль, а через элемент И-НЕ 33 на выход 35 блока. По следующему переднему фронту импульса генератора 10 триггер 28 устанавливается в единицу. Таким образом, на выходе 35 фазирующего блока 21 формируется импульс элемента И-НЕ 33, равный по длительности половине периода серии импульсов генератора 10, передний фронт которого совпадает с задним

Фронтом импульса генератора 10,

Фронтом импульса генератора 10,

Формула изобретения

1 о Устройство для измерения вре-, менных интервалов, содержащее усилитель-формирователь, первый, второй, третий, четвертый, пятый элементы И, первый, второй, третий триггеры, генератор опорной частоты, генератор сдвинутых импульсов, счетчик импульсов, первый регистр, выход усилителя-формирователя соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выхо- ДУ первого триггера, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу второго триггера, первый вход которого соединен с шиной Пуск, а второй вход - с щи- ной Стоп, второй вход пятого элемента И соединен с выходом третьего триггера, выход счетчика импульсов соединен с первым информационным, входом первого коммутатора, выход которого подключен к информационному входу первого регистра, о т л и- чающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй коммутатор, второй и третий регистры, блок вычитания и фазирую- 1ЦИЙ блок, первый вход .которого соединен с выходом усилителя-формирователя, а второй вход соединен с выходом генератора опорной частоты и входом счетчика импульса, выход которого соединен с информационным входом второго регистра, управляюощй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выход соединен с вторым информационным входом первого коммутатора и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, управляющий вход

которого подключен к выходу второго ко тутатора, первый; выход блока вычитания соединен с шиной Переполнение и третьим входом пятого элемента И, первый вход которого соединен с вторым выходом генератора сдвинутых импульсов, а выход соединен с шиной Готов, второй выход блока вычитания соединен с информационным входом третьего регистра, выход которого соединен с информационной шиной, а управляющий вход соединен с первым выходом генератора сдвинутых импульсов, вход которого соединен с выходом фазирующего блока, первыми входами третьего и четвертого элементов И и первым информационным входом второго коммутатора, второй информационный вход которого соединен с третьим выходом генератора сдвинутых импульсов и вторым входом второго элемента И, а управляющий вход соединен с управляющим входом первого коммутатора, вторым входом третьего элемента И и выходом первог триггера, второй вход которого соединен с выходом Четвертого элемента И и R-входом третьего триггера, С-вход которого соединен с выходом первого элемента И, а D-вход с первым входом второго элемента И, второй выход

5

0

5

0

второго триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И.

2, Устройство по п,1 о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что.фазирующий блок содержит первый, второй, третий триггеры, элемент НЕ, первый, второй, третий элементы И-НЕ и элемент И, вы- ход которого соединен с R-входом первого триггера, С-вход которого соединен с первой входной шиной фазирующего блока, а выход - с D-входами второго и третьего триггеров, С-вход второго триггера соединен с второй входной шиной фазирующего блока, входом элемента НЕ и первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первым выходом третьего триггера, второй выход которого соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, а С-вход - с выходом элемента НЕ и первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ соединен с выходной шиной фазирующего блока.

Изобретение может быть использовано во временных анализаторах. Цель изобретения - повьапение точности измерения временных интервалов. Устройство содержит элементы И 2 - 6, триггеры 7-9, генераторы опорной частоты IО и сдвинутых импульсов 11, счетчик 12 импульсов, коммутатор 13, регистр 14, шииы Пуск 15, Стоп 16, Готов 22 и Переполиение 23. Введение коммутатора 17, регистров 18 и 19, блока 20 вычитания, фазирующего блока 21 и образование новых функциональных связей позволяет уменьшить дифференциальную нелинейность путем измерения временного интервала на разных участках шкалы счетчика. I ЗоП. ф-лы, 2 ил.

26

- Lni. ёЬкч