Устройство для измерения времени задержки Советский патент 1989 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для-измерения времени задержки сигналов стробирсвания наносек;,П1дног диапазона. -

ЦeлJ- 1:зобргтения - повышение точности измерения.

На фиг,1 представлена блок-схема устройства для измерения кремени за- дер;кки| на фиг о 2 временные диаграм мы, поясняющие работу устройства для измерения времени задержки| на фиг.З схемы блока слежения и блока совпаде 1° „

Устройство для измерения времени

задержки (фиг. 1) содержит угхравля- гаператор 1 мпульсоз,, генера- тор 2 импульсов, блок 3 формирования временного сдвига, блок 4 расширения времени задержки,, блок 5 формировани временного интервала, блок б обработки и регистрации информацииs блок 7 совпадения3 блок 8 управленияj, блок 9 формирования сигнала., исследуемьш элемент 10 и блок 11 слежения.

Выход управляемого генератора I соединен с объединенными первь ми входами блоков 3. 7 и 11, 1зыход генератора 2 соединен с объединенными вто- рьши входа ш блоков 3, 7 и 1 и тактовым входом блока 6 обработки и ре- .гистрации информацииS управляющий вход, которого соединен с выходом блока 5 формирования временного интервала и входом разрешения блока 8 yn-t равлениЯ;, выход которого соединен с входами сброса блока 3 формирования временного сдвигад блока 4 расширения времени задержкид блока 9 форми- рования сигналов и блока б обработки и регистрации информации,- информационный вход которого соединен с выходом исследуемого элемента 10 входы которого соединены с выходами форми- рователей входного сигнала и сиг-- нала стробирования блока 9э з праЕляющий вход которого соединен с первым выходом блока 3 и первы 4 входом блока 4,, второй вход которого соединен с вторьш вьшюдом блока 3 я входом стро- бкровантш: блока 9 выход блока 7 сов- падения соединен с входом запуска блока 8 я третьи входом блока 11 слежения выход которого соединен с третьим входом блока 7 совпадения„

Блок 7 совпадения содерж ит И-триг- гер 12 и элемент К 13,, выход которого соединен с R-входом триггера 12,

С- и D-входы которого являются первым и вторьЕМ входами блока 7 совна- дения, прямой выход D-триггера 12 является выходом блока 7, третий вхо которого соединен с первым входом .элемента И 13, второй вход, которого соединен с инверсньш выходом D-триггера 12.

Блок 11 слежения (фиг.З) содержит инвертор 14 и D-триггер 5, D- и С входы которого являются соответственно первьм и вторым входами блока третьим входом которого является вход инвертора 14, выход которого соединен с R-входом D-тригге- ра IS, прямой выход которого является выходом блока 11. слежения.

Управляемьш генератор 1 импульсов вгзшолнен в виде кварцевого генератор с плавной подстройкой частоты. Блок 3 формирования временного сдвига содержит два независимых двоичных счетчика и триггер разрешения, блок 4 расширения времени задержки представляет собой два HesaBHCtmbix двоичных счетчика„ Блок 5 формирования временного интервала выполнен в виде триггера5 формирующего прямоуголь- ньй импульс3 начало которого совпадает с переднш З фронтом импульса на первом выхо,де блока 4 расширения времени задержки5 а конец с передним фронтом тФшульса на второй выходе того же блока. Блок 6 обработки и регистрации информации содержит дво1|ч- но -десятичный счетчик Г буферньй регистр, элементы дешифраторов и индикатора для визуального наблюдения величины измеряемого времени задержки и состояния выходной информации исследуемого элемента 10.

Блок 8 з правления содержит триггер разрешения и элемент останова. Блок 9 формирования сигнала выполнен в виде формирователя сигнала стробирования с крутым пере,дним фрон- TOMj формирователя сигнала с малым внутренниг-4 сопротиЕлвниеМз формирующего, входной сигнал с крутым передним фронтом и элемента останова фор- В Шрования сигналов;

Устройство для измерения времени задер5и и работает следующим образом. Плавная подстройка частоты позволяет уст.ановнть частоту сигнала управляемого генератор-а импульсов, равную или меньшую частоты следования сигнала на выходе генератора 2 импульсов. При этом максимальная раз- ница между периодами этих сигналов в несколько раз меньше величины периодов этих сигналов. Прямоугольные импульсы с вьпсодов управляемого генератора 1 и генератора 2 поступают на первые и вторые входы блока 11 слежения и блока 7 совпадения соответственно.

При совпадении передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2 блок 7 совпадения вырабатывает сигнал запуска, который поступает на вход запуска блока 8. Передний фронт этого сигнала формирует сигнал управления схемой останова блока 8 управления, а задний фронт переводит триггер разрешения блока управления в состояние, запирающее дальнейшее прохождение сигнала запуска на вход элемента останова блока 8 управления. Сигнал управления на выходе блока 8 управления, сформированный элементом останова этого блока, устанавливает в нулевые состояния счетчики блока 3 формирования временного сдвига, блока 4 расширения времени задержки, блок 6 обработки и регистрации информации, переводит элемент останова блока 9 формирования сигналов на зедущий режим и устанавливает триггер раз- решения блока 3 формирования временного сдвига в открытое состояние,разрешающее проход импульсов с выхо- ,5 ° одной стороны, момент совпадения

совп определяемый блоком 7 совпадения, не характеризуется гистерезисом и ut.

О о В момент блок

вырабатывает сигнал запуска, после

дов управляемого генератора 1 и генератора 2 на входы двоичных счетчиков трго же блока 3, в которых число ук- ладьюающихся счетных импульсов одина- ковсз и равно N. Если Т - период сиг- 40 чего блок 11 устанавга1вается в ждущий нала генератора импульсов 2, а Тс режим, а-блок 7 - в режим блокирова- + ftt - период сигнала управляемого ния.,

Выражение (1) можно записать в ви- це 45 ЛТ, N (Tc + &t) - N-Tp (2)

Импульсы с выходов блока 3 поступают на блок 9 формирования сигналов, где формируются для исследуемого элемента 10 входной сигнал и gQ сигнал стробирования с крутыми передними фронтами, временной сдвиг между которыми равен 4Т, после чего элемент останова формирования сигналов

генератора 1 импульсов, то временной сдвиг между началами импульсов на выходах блока 3 формирования временного сдвига после полного заполнения счетчиков

йТ H() &t.

(1)

где At - прирост периода сигнала генератора I после его подстройки;

ujt - гистерезис совпадения передних фронтов импульсов генераторов 1 и 2.. Для аннулирования слагаемого At в выражении (1) применяется блок ДI слежения, выходной сигнал которого

блока 9 переводится в закрялтое состо- 55 яние, запрещающее дальнейшее прохождение импульсов с выходов блока 3 формирования временного сдвига на формирователи сигналов блока 9. Сформированные сигналы поступают на со1451640

управляет запуском - блокированием блока 7 совпадения. На фиг,2 показано, что временной интервал между передними фронтами сигналов генераторов 1 (фиг.2а) и 2 (фиг.26) периодически уменьшается, т.е. происходит периодическое приближение во времени передних фронтов (интервалы ut,, &t,j,

фиг.2). Блок 11 слежения определяет момент времени t. (фиг.26), при котором.передний фронт сигнала генератора 2 совпадает с высоким логическим уровнем сигнала генератора

J. После огфеделения момента t. блок 1} устанавливается в режим блокирования. При этом передний фронт сигнала генератора 1 совпадает с низким логическим уровнем сигнала генёратот

ра 2. Указанное совпадение (фиг.2б) продолжается до момента времени t .

СО оП У

определяющего совпадение передних фронтов сигналов генераторов I и 2. Следовательно, блок И слежения определяет момент времени t , после которого передний фронт сигнала генератора I приближается к переднему фронту сигнала генератора 2. В моменте t блок 11 на выход вырабатывает высокий логический уровень напряжения, запускающий блок 7 совпаде- ния. Поскольку после момента tc передние фронты сигналов генераторов 1 и 2 приближаются fipyr к другу стросом и ut.

О о В момент блок

вырабатывает сигнал запуска, после

чего блок 11 устанавга1вается в ждущ режим, а-блок 7 - в режим блокирова ния.,

блока 9 переводится в закрялтое состо- 55 яние, запрещающее дальнейшее прохождение импульсов с выходов блока 3 формирования временного сдвига на формирователи сигналов блока 9. Сформированные сигналы поступают на соответствующие шины входа и стробиро- вания исследуемого элемента 10, ко- торьш перевозбуждается в начале перепада входного сигнала. Передний фронт этого сигнала при подстройке частоты следования импульсов управляемого генератора 1 задерживается по сравнению с передним фронтом сигнала стробирования на величину дТ, которая зависит от п-рироста периода t сигнала генератора 1 после подстройки его частеты. Если при этом время задержки сигнала стробирования исследуемого элемента 10 больше сформированного временного сдвига CiTv между передними фронтами перепа

да. входного сигнала и сигнала стро- бирования, то компонент стробирования элемента 10 зафиксирует сигнал, со- ответствующий сформированному блоком 9 входному перепаду. В противном случае компонент стробирования фиксирует сигнал, соответствующий нулевому начальному входному уровню, так как сигнал стробирования появляется раньше на выходе компонента стробирования, чем перепад входного сигнала . достигает уровня логического напряжения, т.е. такого уровня, который компонентом стробирования исследуемого элемента 10 уже применяется как или соответственно.. Сигнал, зафиксированный компонентом, стробиро- вания после появления его на выходе элемента 10, дешифрируется, записывается в буферный регистр блока обработки и регистрации информации б и выдается на индикаторы того же блока 6 для визуального наблюдения. Малое внутренее сопротивление формирователя входного сигнала блока 9 уменьшает влияние входной емкости элемента 10 на время достижения входным сигналом уровня логического напряже- ния, Оказанное влияние уменьшается еще и тем, что элемент 10. перевозбуждается входным сигналом с крутым передним фронтом в начале его перепада. При этом временной сдвиг ДТх на выходе блока 3 равен времени задержк сигнала стробирования исследуемого элемента 10 в момент начала изменения состояния ее выходной информации что свидетельствует о том, что ком- понентом стробирования фиксиру.ется начало перепада входного сигнала. Импульсы, временной,, сдвиг между передними фронтами которых ДТ с выходов

блока 3 формирования временного сдвига поступают на входы двоичных счетчиков блока 4 расширения времени задержки, в которых число укладывающихся счетных ийпульсов одинаково и равно М„ Временной сдвиг между началами импульсов на выходах счетчиков после полного их заполнения.

0

ьт

30

35

20 40 45 50 55

м-лт,,.- (3)

На выходе 5 формирования . временного интервала этот временной сдвиг u-Tu. трансформируется в прямоугольный импульс шириной iT,|. Передний фронт этого Ht-тупъса открывает вход для поступления счетных импульсов с выхода генератора 2 импульсов на двоично-десятичный счетчик блока 6 обработки и регистрации информации. Задний фронт импульса на выходе блока 5 формирования временного интервала закрывает прохождение счетных импульсов на двоично-десятичнь1й 25 счетчик блока бз записывает информацию с этого счетчика в буферньм регистр блока б обработки и регистрации информации., триггер разрешения блока 3 формирования временного сдвига переводит в з:акрытое состояние, а триггер разрешения блока 8 управле - ния - на ждущий режим. Информация на буферном регистре блока б дешифрируется и вьщается на индикаторы того же блока б для визуального представления- измеряемого времени задержки сигнала стробирования. При определении блоком 11 7 момента t

момента t. начинается

и блоком

.- „ .ici-iri.-v-. - новый цикл совп

измерений. Число;, записанное на двоично-десятичном счетчике блока б обработки и регистрации информации:

ДТ.TC

(4)

Временной сдвиг ЛТ является эквивалентньм измеряемому времени задержки сигнала стробирования в компоненте стробирования исследуемой стробируемой интегральной схеьол. Если выбрать отношение М/Т. 10 , то. измеренное время задержки выражается в наносекундах.

Таким образом, применение блока 11 слежения в известном устройстве позволяет свести к нулю гистерезис совпадения передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2. Поскольку гистет резис является источником погрешности, блок 11 способствует увеличению

точности измерений времени задержки сигналов стробирования в компонентах стробирования интегральных схем.

Формула изобретения

Г Устройство для измерения времени задержки по авт.св. № 1000999, отличающееся тем, что, с

516408

целью повьп :ения точности, в него введен блок слежения, первый вход которого соединен с выходом управляемого генератора импульсов, второй вход блока слежения соединен с выходом генератора импульсов, третий вход блока слежения соединен с выходом блока совпадения, третий вход которого соединен 10 с выходом блока слежения.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения времени задержки сигналов стробирования наносекундного диапазона и является дополни- тельньЕм к а.с. № 1000999. Целью изобретения является повышение точности измерения. В устройстве для измерения времени задержки цель достигается за счет введения блока И слежения. Устройство также содержит управляемый генератор 1 импульсов, генератор 2 импульсов, блок 3 формирования временного сдвига, блок 4 расширения времени задержки, блок 5 формирования временного интервала, блок 6 обработки и регистрации информации, блок 7 совпадения, блок 8 управления , блок 9 формирования сигнала, исследуемый элемент 10. 3 ил. S (Л 01 а 14)

II

I С/7. I .

Фиё.2