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

(Л

7

51

ее

СХ)

со

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит генератор 1 счетных импульсов, селектор 2, счетчик 3 грубого счета, N- секционную линию 4 задержки, N триггеров 5 точного счета и управляющий триггер 12. Введение формирователя 6 измеряемого интервала, формирующих триггеров 7 и 8, элемента И 9, элементов ИЛИ 10, 11 и 17, формирователей 13 и 14 переднего и заднего фронтов, элементов 15 и 16 задержки, а арифметического блока 18, индикатора 19 и образование новых функциональных связей позволяет повысить точность измерений больших временных интервалов. 2 ил.

фиг. 7

Изобретение относится, к измерительной технике и предназначено для использования в радиотехнических установках различного назначения. Цель изобретения - повьшение точности измерений больших временных интервалов.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграм1мы, поясняющие его работу.

Устройство содержит гецератор 1 счетных импульсов, селектор 2, счетчик 3 грубого счета, N-секционную линию 4 задержки, N триггеров 5 точ- ного счета, формирователь 6 измеряемого интервала, формирующие триггеры 7 и 8, элемент 9 И, элементы 10, 11 ИЛИ, управляющий триггер 12, формирователи 13 и 14 импульсов соответст- венно переднего и заднего фронтов, элементы 15, 16 задержки, элемент 17 ИЛИ, арифметический блок 18, блок 19 индикации.

I

Вход формирователя 6 является входом устройства, прямой выход формирователя 6 соединен с одним входом селектора 2 и S-входом триггера 7, инверсный выход формирователя 6 соединен с S-входом триггера 8, выход ген1ератора 1 соединен с другим входо селектора 2, с С-вкодами триггеров 7 8, а также с первыми входами элементов 10, 11 ИЛИ, второй вход-элемента 10 соединен с выходом триггера 7, второй вход элемента 11 соединен с выходом триггера 8, выходы триггеров 7, 8 через элемент 9 И соединен с D-входами N триггеров 5 точного счета и с входом N-секционной линии 4 задержки, выход каждой из N секций которой соединен с С-входом соответ- ствующего из N-триггеров 3 точного счета, выходы элементов 10, 11 соединены соответственно с R- и S-входа ми триггера 12, выход которого соединен с формирователями 13 и 14 импульсов переднего и заднего фронтов, выходы которых соединены непосредственно с управляющими входами арифме- тического блока 18 и через элементы 15, 16 задержки с входами элемента 17 ИЛИ, выход которого соединен с R-входами N триггеров 5 точного счета, выход элемента 15 задержки соеди нен с R-входом счетчика 3 грубого, счета.

Устройство работает следующим образом.

Q

5 0

5

0

5 0 5 Q

Поступающий на вход формирователя 6 сигнал Т произвольной формы (фиг. 2q) преобразуется формирователем 6 в две взаимно инверсные последовательности прямоугольных импульсов (фиг.), каждый из которых равен по длительности соответствующему участку входного сигнала. Сигнал (фиг. 25) с прямого выхода формирователя 6, поступая на селектор 2, создает временные ворота длительностью Т, за время которых в счетчик 3 грубого счета поступает от генератора 1 ш счетных импульсов с периодом С (фиг. 2,-г.). Зафиксированная в счетчике 3 грубого счета информация m о о длительности измеряемого временного интервала Т,, содержит методическую погрешность, величина которой соответствует сумме погрешностей измерения стартового t, и стопового Atj участков измерительного интервала Т mT+ /It, + utj, (фиг. 2-2.), при этом величины ut, и t взаимно независимы и могут изменяться в пределах от О до о . Инструментальное определение величин ut I и Atj (точнее (7- Л t)обеспечивается триггерами 7, 8 и элементом 9 И. В момент t на выходе формирователя 6 (фиг. 2В) возникает потенциал лог. О, перебрасывающий триггер 8 в состояние, дающее на его выходе потенциал.лог, 1 (фиг. 2а). В момент t, t, + Т триггер 8 разблокируется по входу S и будет переброшен в состояние О лишь через время ( t - iit, ) - в момент прихода первого от момента t счетного импульса. До момента t(j триггер 7, устанавливаемый по входу S сигналом с прямого выхода формирователя 6, находится в единичном состоянии и на его выходе имеется потенциал лог. 1 (фиг.2,9).

Первый после момента t счетный импульс опрокидывает своим передним фронтом триггер 7 в состояние нуля (фиг. 2,е), в котором триггер остается ввиду блокировки по входу D до момента t, , когда вернется в исход- ное состояние под действием сигнала, поступающего на вход S. Следующее срабатывание триггера 7 происходит в момент tj + ut i , когда придет первый, начиная с момента t, счетный импульс.

На выходе элемента 9 И будет сформирован сигнал (фиг. 2). Очевидно,

что TX it + тТ + t. Подставив вместо &tj эквивалентную величину Г- e er - &tj), получаем

Ту (,)+т С -(С-At). (1)

. Используемая линия задержки состоит из N секций, каждая из которых обеспечивает задержку сигнала на i o/N+1. Таким образом наибольшая задержка сигнала равна

N N-1

На отводах секций линии задержки будут формироваться сигналы, показанные на фиг. 2),(t, Задержанные каж- дои секцией на /N+1 импульсы с выходов секций будут последовательно воздействовать на триггеры 5, пере- .брасывая их в состояние 1. Однако, .начиная с момента времени ut«., на D-входы триггеров 5 будет подан потенциал лог, О, запрещающий переброс триггеров по входу С из состояния О в 1. Таким образом р ини- щшрованных по входам С за время t, триггеров 5 окажутся переброшенными в состояние 1 и станут хранителями информащш о величине временного интервала

&t.

Т Р Н

(2)

В момент времени t + ut, + j на

выходе элемента 10 ШШ (фиг. 2,1С) возникает потенциал лог. О, ввиду чего триггер 12 перебрасывается в .. г состояние О (фиг.2,). При этом формирователь 14 заднего фронта сформирует импульс (фиг. 2,о), под действием которого в арифметический блок 18 по шине данных с триггеров 5 будет введен код числа р . Упомянутый импульс, пройдя через элемент 16 задержки (фиг.2,т) и элемент 17 (фиг.2,(п), обнуляет триггеры 5. На . протяжении интервала времени от tj + At, до t, - Atj происходит счет импульсов в счетчике 3 грубого счета и к моменту t, в нем окажется зафик- сированно число т. С момента t, вре-: менной селектор 2 (фиг. 2,S) прерывает поступление импульсов на вход счетчика. С момента t, на вход линии 4 задержки поступает импульс, длитель

костью ( Г - it) (фиг. 2,,), дробящийся линией задержки на N запаздывающих друг относительно друга импульсов,под влиянием которых сработает q кодовых триггеров, при этом

(2:-&t)q. -у.

(3)

Далее, в момент времени t, +

/

f( r- bt) у на выходе элемента 11 появляется потенциал лог. О (фиг. 2,А), срабатывает триггер 12 (фиг. 2,м), формирователем 13 переднего фронта сформируется сигнал (фиг.2н), поступление которого на блок 18 соответствует разрешению на введение в арифметический блок 18 по шинам данных числа q с выходов триггеров 5 и числа m из счетчика 3 грубого счета. С интервалом приблизительно 7/2 после появления сигнала на выходе формирователя 13 фронта возникает, импульс на R-входе счетчика 3 (фиг. 2п) и на R-входе триггеров 5 (фиг. 2). Устройство готово для следующего цикла измерений, который начнется в момент t, В течение интервала времени от t, + (- Atj) + Гдо tj в арифметическом блоке 18 производится вычисление значения

т; )- -q-N7r

с последующей индикацией результатов.

Выражение (4) получено из (1) путем подстановки из (2) и (3). Выражение (4) может быть представлено в виде .

т; (..1).пЪ. (5)

IHlJ

где р и q могут принимать целочисленные значения в интервале от О до N, при этом выражение (5) содержит целую часть (т + ОС , являющуюся результатом действия счетчика 3 грубого счета, и дробную часть

р-d

;;j 6 , являющуюся результатом действия системы точного счета. Измеренное (вычисленное) значение Т будет тем меньше отличаться от действительного значения Т , чем больше число N. Более предпочтительным для обработки в арифметическом блоке является выражение

Т А(т + 1) + p-q. Б, (6) где А N + 1, Б :Х- .

Параметры А и Б являются фиксиро- Ъанньмидля квхдого конкретного устройства и.«могут вычислителя.

быть занесены в память

Формула изобретения

Устройство для измерения длительности временных интервалов, содержащее генератор счетных импульсов,выход которого подключен к первому- входу селектора, выход которого соединен со счетным входом счетчика грубого счета, N-секционную линию задержки, N триггеров точного счета и управляют щий триггер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений больших временных интервалов, в него введены формирователь измеряемого интервала, два элемента задержки, два формирователя импульсов переднего и заднего фронтов соответственно, два формирующих триггера, арифметический блок, индикатор, три элемента ИЛИ и элемент И, причем выход генератора счетных импульсов под- ключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ и.синхровходам формирукнцих триггеров, информационные входы которых соединены с шиной логического нуля, прямой выход первого формирующего триггера подключен к второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу элемента И, прямой выход второго формирующего триггера подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и второму входу элемента И, выход которого подключен ко . входу N-секционной линии задержки и

0

5

0

5

информационным входам всех N триггеров точного счета, синхровход каждого из которых подключен к соответствующему отводу N -секционной линии задержки, выходы N триггеров точного счета подключены к первой группе входов арифметического блока, вторая группа входов которого подключена к выходам счетчика -грубого счета, а выходы соединены с входом индикато а, прямой выход формирователя измеряемого интервала подключен к второму входу селектора и установочному входу второго формирующего триггера,ус- ; тановочнь1й вход первого формирующего триггера соединен с инверсным выходом форми;рователя. измеряемого интервала, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены Соответственно к первому и второму входам управлякщего триггера, выход которого соединен с входами формирователей импульсов переднего и заднего фронтов, выход по-- следнего из которых соединен непо- средственно с первым управляющим входом арифметического блока и через / первый элемент задержки - с первым входом третьего элемента ШЩ, выход которого соединен с входом установки- нуля N триггеров точного счета, выход формирователя импульсов переднего фронта подключен непосредственно к второму управляющему входу ческого блока и через второй элемент задержки - к входам установки нуля i счетчика грубого счета и второму вхог-. ду третьего, элемента ИЛИ. ,. ;