Цифровой измеритель интервалов времени Советский патент 1988 года по МПК G04F10/04 

Спта/зт

СтаЪ

4ii

САд

ьа

С0

го

фи9.1

15

20

25

30

Изобретение относится, к радиоэлектронике н может- быть использовано в цифровой измерительной технике, в частности для построения н,ифроБьп-; измерителей времени (таймеров), а также в автоматике, вычислительной технике, радиолокации и экспериментальной физике.

Целью изобретения является повыше-fQ , ние точности измерения.

На фиг. 1 изображена структурная

схема Щ1ФРРВОГО измерителя интервалов времени; на фиг, 2 - временные диаграммы сигналов на входах и выхо дах отдельных элементов измерителя.

Цифровой измеритель интервалов времени содержит генератор 1 и myльcoв счетной и генератор 2 импульсов нониу.е- ной последовательностей, элементы И 3 - 5, счетчики 6, 7, триггеры 8, 9, элементы I-lTO-i 10, реверсивный счетчик 11,, дешифратор 12 нуля, цифровой

индикатор 13, триггер 14 и входные шины Старт и Стоп. Генератор 1 через элемент И 3 подключен к счетчику 6, а через элемент И 4, элемент ИЛИ 10, триггер 9 и генератор 2 - к счетчику 7. Элемент И 5 входами подключен соответственно к выходу генератора 1 и триггера 9, а выходом соединен с входом сложения реверсивного счетчика 11, входом вычитания подключенного к выходу генератора 2, а входом установки соединенного с вхо

дом установки счетчиков 6 и 7 и шиной Старт „ Выходы реверсивного счетчика 11 подключены к дешифратору 12 нуля, выходом соединенного с вторым входом элемента ИЛИ 10. Выход триггера 8 подключен к второму входу элемента ИЗ, а его единичньй и нулевой вход подключены соответственно к шинам Старт и Стоп, Шина Стоп, кроме того, соединена с единичным

входом триггера 9 и вторым входом элемента И 4, Триггеры |4 выходом

подключен к генератору 1, а его еди- ничньй и нулевой входы подключены соответственно к шине Старт н выходу дешифратора 12 нуля. Выходы счетчиков 6 соединены с входами индикатора 13, Реверсивный счетчик 11 выпол-- няется двухкаскадным, поэтому что он должен иметь три различных состояния: j два состояния, периодически сменяющие одно другое до момента со.:ша,цения импульсов нониусной и счетной последо вате-пьности в классическом нониусном

40

45

50

25

5

0

5

0

Q

методе, и третье cocToRirne, соответ- ствуюгдее моменту . совладе 1ия и отличающееся от двух предыдущих.

Функщюнально реверсивный счетчик 11 содержит два двоичных разряда, устанавливаемых перед началом измерений сигналом Старт в положения +2.

Дешифратор 12 нули может быть выполнен на элементах И, срабатывающих при переходе обоих триггеров реверсивного счетчи1са 11 в нулевое положение , .

Счетчики 6, 7 работают в двоично- десятичном коде.

Число десятичных разрядов счетчика 6 выбирается исходя из максималь ной длительности измерительного интервала и длительности периода генератора 1 о Количество двоично-десятичных разрядов счетчика 7 должно совпадать с минимальной величиной т.

Генераторы 1 и 2 вырабатывают импульсные последовательности с минимально возможной с точки зрения срабатывания счетчиков 6 и 11 длительностью.

Подача по шине Старт импульса на входы установки счетчиков б и 7 в положение -1 обеспечивает нормальное показание цифрового индикатора 13 при измерении временнрлх интервалов, меньших чем Т, 10 (для счет5 чика 6, Старт

поскольку положение импульса должно соответствовать- поло

жению импульса генератора 1)j и при изменении временных интервалов, равных целом у количеству периодов Тр (для счетчика 7). Связь нмны Старт с входом установки реверсивного счетчика 1 1 в положение i-2 позволяет периодически изменять код этого счетчика в интервале +2 и обеспечивает отличное от нгтх третье положение Нуль при попадании двух им- пзшьсов нониусной последовательности в интервал между фронтами ,цвух соседних импульсов счетной пос. тедователь- ности.

Измеритель работает следующим образом.

В исходном положении триггеры 8, 9 к 1ч находятся ri нулевом состоянш-i, а генераторы 1, 2 не генерируют.

По сигналу Старт (фиг, 2а) счетчика 6 и 7 переводят в состояние -1 а реверсивный счРТ чик 11 - в состояние +2 (фиг. 2м.1 , Олновремепно

триггеры 8 и 14 устанавливаются в состояние 1 (фиг. 2г и б соответственно) . Запускается генератор 1 импульсов счетной последовательности, а сигнал с единичного выхода триггера 8 поступает на вход элемента И 3. Импульсы с выхода генератора 1 через элемент И 3 поступают на вход счетчика 6, где подсчитывается количество поступивших импульсов.

По сигналу Стоп триггер 8 переводится в состояние О (фиг. 2г) и поступление меток времени с генератора 1 на счетчике. 6 прекращается (фиг. 2д). Одновременно триггер 9 переводится в состояние 1 (фиг. 2е) и запускает генератор 2 импульсов но- ниусной последовательности, импульсы с выхода которого поступают на вход счетчика 7 и на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 (фиг. 2ж), а на суммирующий вход счетчика 11 начинают поступать импульсы с генератора 1 импульсов счетной последовательности через элемент И 5 (фиг. 2в).

Соотношение между периодом следования импульсов TO генератора 1 импульсов (счетной последовательности) и периодом следования импульсов Tj, генератора 2 импульсов нониусной последовательности выбирают из условия Т„ (Т-Ю).

TM

Число импульсов в счетчике 6 соответствует целому числу периодов Т о в интервале между импульсами Старт и Стоп, а код в счетчике 7 - числу

интервалов

--- т - т - 0 ° о

Т.. в проме10

жутке между последним импульсом Тр, пpoшeдm м на основной счетчик 6, и си1 налом Стоп.

Результат со счетчиков 6 и 7 по , ступает на цифровой индикатор 13.

В том случае, когда импульс Стоп совпадает с импульсом генератора 1 импульсов счетной последовательности, на выходе элемента К 4 появляется сигнал, который переводит триггер 9 в состояние О, и устройство прекращает работу. Поскольку срабатывание элемента И 4 ji триггера 9 происходит не мгновенно, то генератор 2 успевает выработать один импульс, который переводит счетчик 7 в состояние О.

Результат с выходов счетчика 6 поступает на входы цифрового индикатора 13.

30 Формула изобретения

IДliфpoвoй измеритель интервалов времени по авт. св. № 1177793, о т

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в цифровой измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности за счет синхронизации генератора 1 счетной последовательности и уменьшения номенклатуры применяемых элементов. Для этого в устройство вводится триггер 14, а генератор 1 счетной последовательности реализуется в виде генератора ударного возбуждения, по конструкции аналогичного генератору 2 нониусной последовательности. В этом случае работа генератора зависит от состояния триггера 14, входы которого подклг1чены к шине Старт и к выходу депшфратора 12 нуля. С npsixoAOM импульса Старт генератор 1счетной последовательности переводится в режим колебаний и первьй его импульс совпадает с началом измеряем мого интервала. Генерация прекращается после перевода триггера 14 в 1гуле- вое состояние по сигналу с дешифратора 12 нуля, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика 11, определяющего момент совпадения импульсов счетной и нониусной последовательностей по фазовому признаку. 2ил. i (Л

В момент t J. перевода реверсивного счетчика 11 в состояние О дешифратор 12 нуля вырабатывает сигнал, которым триггер 9 через элемент ИЛИ-10 и триггер-14 устанавливаются в нулевое состояние и срывают генерацию генераторов 1 и 2.

На фиг. 2 показано изменение кода Nc4 в двухкаскадном реверсивном счетчике 11.

,лич ающийс я тем, что, с 2g целью повьш1ения точности измерения, в него дополнительно введен третий триггер, а генератор выполнен управляемым, вход которого соединен с прямым выходом третьего триггера, у которого 40 входы установки в единичное и в нулевое состояние подключены соответственно к шине стартимпульса и выходу де шифратора.

Ofrrapm

/

-, Стоп

pi/s. i