Цифровой измеритель длительности серии импульсов Советский патент 1989 года по МПК G01R29/00 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длительности серий импульсов, в частности при измерении длительности серии импульсов с априорно неизвестным интервалом между импульсами внутри серии, например при обработке сигнала лазерного оптического доплеровского локатора.

Цель изобретения - расширение временного диапазона измеряемых периодов следования импульсов в серии и повышение быстродействия.

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого цифрового измерителя.

Цифровой измеритель длительности серии импульсов содержит квантующий генератор 1, первый 2, второй 3 и третий 4 счетчики импульсов, первый 5 и второй 6 регистры, первый 7 и зторой 8 элементы ИЛИ, первый 9 и второй 10 D-триггеры, первый 11 и второй 12 коммутаторы, формирователь 13 сетки частот и дешифратор 14.

Выход генератора 1 подключен к входу формирователя 13 сетки частот и к счетному входу счетчика 2. Информационные входы коммутатора 11 подключены к выходам формирователя 13, управляющие входы коммутатора 11 соединены с выходами счетчика 4, а

4Ь 1

со

00

со со

10

выход коммутатора 11 подключен к счетному входу счетчика 3:

Входная шина подключена к входам синхронизации триггеров 9 и 10, первому входу элемента ИЛИ 7, входу управления записью регистра 5 и первому входу коммутатора 12.

Единичный вход триггера 9 соединен с входом обнуления регистра 6 и подключен к выходу дешифратора 14, а выход соединен с входами обнуления счетчиков 2-4 и единичным входом триггера 10. Прямой выход триггера 10 соединен с входом 15 управления направлением счета счетчика 3, управляющим входом коммутатора 12, первым входом элемента ИЛИ 8 и входом запрета счета счетчика 4. Инверсный выход триггера 10 подключен к управляющему входу дешифратора 14 и к входу управления записью регистра 6. На U-входах триггеров 9

и 10 установлен сигнал О. i

Выходы счетчика 3 подключены к входам дешифратора 14 и регистра 6. Вход старшего разряда счетчика 3 через элемент ИЛИ 8, а входы остальных разрядов непосредственно соединены с выходами регистра 6. Второй вход элемента ИЛИ 7 и второй вход коммутатора 12 подключены к выходу переноса счетчика 3. Выход коммутатора 12 соединен с входом управле- 35 ния записью счетчика 3, а выход элемента ИЛИ 7 подключен к счетному входу счетчика 4. Выходы счетчика 2 соединены с входами регистра 5.

о

входах (f0, f0/2,..., f0/2n, где частота сигнала на выходе квантующего генератора, п - количество делителей в формирователе сетки частот). По фронту первого импульса измеряемой серии импульсов триггер 9 переключается и снимает сигнал обнуления со счетчиков 2-4. Счетчик 2 начинает измерение длительности пачки импульсов, счетчики 3 и 4 - измерение интервала между первым и вто

20

25

30

рым импульсами пачки. Частота f0 и емкость счетчика 3 выбрана такими, что он заполняется наполовину при самых коротких периодах следования импульсов в пачке. При более длинных интервалах между импульсами счетчик 3 переполняется, его сигнал переноса увеличивает код счетчика 4 на единицу и записывает в счетчик 3 код

М

1000...00, равньй -г- - половине его

емкости М. Изменение кода в счетчике 4 приводит к тому, что коммутатор 11 подключает к своему выходу сигнал с вдвое меньшей частотой. В результате этого код, содержащийся- в счетчике 3, равен коду, который был бы получен, если бы заполнение этого счетчика с момента начала серии велось с частотой-в два раза меньшей (т.е. с частотой fd/2).

При продолжительных интервалах между первым и вторым импульсами серии переполнение счетчика 3 может происходить несколько раз, и при каж дом переполнении происходят действия аналогичные описанному (код в счетИзмеритель работает следующим об- 40 чике 4 увеличивается на 1, часто10

15

о79893 4

входах (f0, f0/2,..., f0/2n, где частота сигнала на выходе квантующего генератора, п - количество делителей в формирователе сетки частот). По фронту первого импульса измеряемой серии импульсов триггер 9 переключается и снимает сигнал обнуления со счетчиков 2-4. Счетчик 2 начинает измерение длительности пачки импульсов, счетчики 3 и 4 - измерение интервала между первым и вто5

5

0

5

0

рым импульсами пачки. Частота f0 и емкость счетчика 3 выбрана такими, что он заполняется наполовину при самых коротких периодах следования импульсов в пачке. При более длинных интервалах между импульсами счетчик 3 переполняется, его сигнал переноса увеличивает код счетчика 4 на единицу и записывает в счетчик 3 код

М

1000...00, равньй -г- - половине его

емкости М. Изменение кода в счетчике 4 приводит к тому, что коммутатор 11 подключает к своему выходу сигнал с вдвое меньшей частотой. В результате этого код, содержащийся- в счетчике 3, равен коду, который был бы получен, если бы заполнение этого счетчика с момента начала серии велось с частотой-в два раза меньшей (т.е. с частотой fd/2).

При продолжительных интервалах между первым и вторым импульсами серии переполнение счетчика 3 может происходить несколько раз, и при каждом переполнении происходят действия, аналогичные описанному (код в счет

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении поступающих случайным образом серий импульсов произвольной длительности с априорно неизвестным периодом следования импульсов в серии, например при обработке сигнала оптического доплеровского локатора. Изобретение позволяет улучшить технические характеристики измерителя за счет расширения диапазона измеряемых периодов следования импульсов в серии и повышения быстродействия. Цель достигается тем, что в измеритель, содержащий квантующий генератор, три счетчика, регистр, элемент ИЛИ, Д-триггер и формирователь сетки частот, дополнительно введены два коммутатора, регистр, элемент ИЛИ и Д-триггер. Введение указанных блоков позволило расширить диапазон возможных периодов следования импульсов в серии до 4 и более порядков и значительно повысить быстродействие. 1 ил.

разом.

В исходном состоянии единичньй выходной сигнал триггера 9 обнуляет счетчики 2-4, а единичный выходной сигнал триггера 10 запрещает работу дешифратора 14, устанавливает счетчик 3 в режим прямого счета, разрешает счет в счетчике 4, подключает через коммутатор 12 к входу управле- ния записью счетчика 3 его выход переноса и при помощи элемента ИЛИ 8 устанавливает на входе старшего разряда счетчика 3 сигнал 1 (на входы остальных разрядов счетчика 3 посту- пают сигналы О из обнуленного регистра 6). Коммутатор 11 пропускает на свой выход максимальную частоту из сетки частот на его информационных

та заполнения счетчика 3 уменьшается в два раза, а в счетчик 3 записывается код 10...00).

Таким образом, результат измерения первого периода Т, формируется в экспоненциальном виде

Т, obV 2k,(1)

J

f

где. Ъд тпричем мантисса оЈ содержится в счетчике 3 и находится в интервале М/2ЈоЈ М-1, а. порядок Тс содержится в счетчике 4.

По фронту второго импульса серии код в счетчике 4 увеличивается на 1, переключается триггер 10, и измерение первого периода заканчивается. По выходному сигналу триггера 10

отсчет из счетчика 3 переносится в регистр 6, разрешается работа дешифратора 14, направление счета счетчика 3 переключается на реверсивное, вход управления записью счетчика 3 через коммутатор 12 подключается в входной шине, разблокируется элемент ИЛИ 8 и запрещается счет в счетчике 4.

После измерения первого периода счетчик 3, регистр 6 и дешифратор 14 служат для определения конца серии импульсов. По каждому входному импульсу, начиная со второго, в счетчик 3 заносится результат измерения первого периода, хранящийся в регистре 6. Счетчик 3 считает в обратном направлении с частотой, в два раза меньшей последней частоты заполнения этого счетчика (второй импульс серии увеличил код в счетчике 4 на 1 и переключил этим на выход коммутатора 11 следующую частоту из сетки частот). Во время действия серии импульсов код в счетчике 3 не успевает уменьшиться до кода N, на который настроен дешифратор 14.

Счетчик 2 производит измерение времени, прошедшего с начала серии импульсов, а каждый входной импульс записывает в регистр 5 отсчет из счетчика 2. В результате этого последний импульс серии записывает в регистр 5 отсчет длительности всей серии импульсов.

При окончании пачки код в счетчике 3 свободно уменьшается и через время tR достигает кода, на который настроен дешифратор 14. Выходной сигнал дешифратора обнуляет регистр 6 и устанавливает в 1 триггер 9. Выходной сигнал триггера 9, свидетельствующий о конце измерения, обнуляет счетчики 2-4 и перебрасывает триггер 10. Измерение окончено, в регистре 5 хранится результат, все остальные элементы устройства приведены в исходное состояние и готовы к следующему измерению.

Формула изобретения

Цифровой измеритель длительности серии импульсов, содержащий квантующий генератор, первый, второй и третий счетчики, первый регистр, дешифратор, первый элемент ИЛИ и первый D-триггер, вход синхронизации которого соединен с входом управления за-

10

15

20

25

798936

писью первого регистра и с первым , входом первого элемента ИЛИ и подключен к входной шине, входы дешифратора соединены с выходами второго счетчика, а выход подключен к S-входу первого D-триггера, причем выходы первого счетчика соединены с входами первого регистра,о тличающий- с я тем, что, с целью расширения временного диапазона измеряемых периодов следования импульсов в серии и повышения быстродействия, введены два коммутатора, второй элемент ИЛИ, второй D-триггер, второй регистр, формирователь сетки частот, вход ко- торого соединен со счетным входом первого счетчика и подключен к выходу квантующего генератора, первый коммутатор, информационные входы первого коммутатора соединены с выходами формирователя сетки частот, управляющие входы соединены с выходами третьего счетчика, а выход подключен к счетному входу второго счетчика, вход синхронизации второго D-триггера соединен с первым входом второго коммутатора и подключен к входной шине, инверсный выход второго D-триггера подключен к входу управления записью второго регистра и к управляющему входу дешифратора, а прямой выход соединен с входом управления направлением счета второго счетчика, управляющим входом второго коммутатора, первым входом второго элемента ИЛИ и входом запрета счета третьего счетчика, причем выход первого D-триггера подключен к входам обнуления первого, второго и третьего счетчиков и S- входу второго D- триггера, на D-входах первого и второго D-триггеров установлен сигнал логического нуля, выход переноса второго счетчика соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с вторым входом второго коммутатора, выход первого элемента ИЛИ подключен к счетному входу третьего счетчика, входы второго регистра подключены к выходам второго счетчика, вход старшего разряда второго счетчика через второй элемент ИЛИ, а входы остальных разрядов непосредственно подключены к выходам второго регистра, выход второго коммутатора соединен с входом управления записью второго счетчика, а выход дешифратора подключен к входу обнуления второго регистра.

30

35

40

45

50

55