Измеритель длительности фронтов импульсов Советский патент 1989 года по МПК G01R29/02 

3151 1 7П4

I O импульса. Этот импульс поступает 10 и 1 фиксируются длителг ности пена вход цифрового измерителя 11. Та- реднего и заднего фронтов измеряемо- ким образом, в цифровых измерителях го импульса. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматических контрольно-измерительных системах. Цель изобретения - повышение точности измерения и увеличение быстродействия. Импульс проходит через повторитель 1 напряжения и поступает на инвертирующий вход компаратора 2 и инвертирующий вход компаратора 3. Этот же сигнал, задержанный линией 4 задержки, поступает на инвертирующий вход компаратора 2 и неинвертирующий вход компаратора 3. Импульсы с выхода линии 4 задержки поступают на линию 5 задержки. Сигнал с линии 5 задержки поступает на инвертирующий вход компаратора 6 и неинвертирующий вход компаратора 7. На неинвертирующий вход компаратора 6 и инвертирующий вход компаратора 7 сигнал приходит с выхода линии 4 задержки. Когда на выходе компараторов 2 и 6 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное, происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное и на выходе схемы 8 совпадения. На выходе схемы 8 совпадения формируется импульс, длительность которого равна длительности фронта измеряемого импульса. Этот импульс поступает на вход цифрового измерителя 10. Когда на выходе компараторов 3 и 7 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное, происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное и на выходе схемы 9 совпадения. На выходе схемы 9 совпадения формируется импульс, длительность которого равна длительности спада исследуемого импульса. Этот импульс поступает на вход цифрового измерителя 11. Таким образом, в цифровых измерителях 10 и 11 фиксируются длительности переднего и заднего фронтов измеряемого импульса. 2 ил.

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для измерения параметров импульсов в автоматических контрольно-измерительных системах.

Цель изобретения - повышение точ кости измерения и увеличение быстродействия.

На фиг. I приведена структурная схема измерителя длительности фронтов импульсов; на фиг. 2 - временны диаграммы, поясняющие работу измерителя.

Измеритель длительности фронтов импульсов содержит повторитель 1 напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом первого компаратора 2, с инвертирующим входом второго компаратора 3 и с входом первой линии 4 задержки, выход которой подключен ко входу второй ли- НИИ 5 задержки, к неинвертирующим входам второго компаратора 3 и третьего компаратора 6 и к инвертирую- .щим входам первого компаратора 2 и четвертого компаратора 7, выход второй линии 5 задержки соединен с инвертирующим входом третьего компаратора 6 и неинвертируюпщм входом четвертого компаратора 7, выходы первого компаратора 2 и второго ком паратора 3 подключены соответственн к первым входам первого элемента 8 совпадения и второго элемента 9 совпадения, выходы третьего компаратор 6 и четвертого компаратора 7 сое- динены соответственно со вторыми входами первого элемента 8 совпадения и второго элемента 9 совпадения, выход первого элемента 8 совпадения подключен ко входу первого цифрового измерителя 10 длительности импульсов, а выход второго j3ae- мента 9 совпадения - ко входу второго цифрового измерителя 11 длительности

импульсов.

Измеритель длительности фронтов импульсов работает следующим образо

В исходном состоянии на входе повторителя 1 напряжения присутству5

o

5

0

0 5 40 З -

ее

ет начальный уровень напряжения, который проходит через повторитель 1 напряжения, первую линию 4 задержки и вторую линию 5 задержки и поступает с выходов этих устройств на все входы компараторов 2, 3, 6 и 7. Поскольку напряжения на неинвертирующих и инвертирующ.их входах компараторов 2, 3, 6 и 7 равны, то на выходах компараторов 2, 3, 6 и 7 устанавливаются уровни лог. О. Так как с выходов компараторов 2, 3, 6, 7 на входы элементов 8, 9 совпадения приходят нулевые уровни напряжения, то на выходах элементов 8, 9 совпадения также устанавливаются уровни лог, Q, которые поступают на входы цифровых измерителей 10, П длительности импульсов. Цифровые измерители Ю, 11 длительности импульсов находятся в .режиме ожидания.

Цикл измерения начинается с приходом исследуемого сигнала на вход повторителя 1 напряжения. Импульс проходит через повторитель 1 напряжения и,поступает на неинвертирующий вход первого компаратора 2 и инвертирующий вход второго компаратора 3 (фиг. 2а). Этот же сигнал, задержанный первой линией 4 задержки на время t , поступает на инвертирующий вход первого компаратора 2 и неинвер-. тирующий вход второго компаратора 3 (фиг. 2,б)..Так как в момент t напряжение на неинвертиру(01цем входе первого компаратора 2 становится большем, чем на инвертирующем входе, то на выходе первого компаратора 2 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное (фиг. 2,г). Импульс с выхода первой линии 4 задержки поступает на вторую линию 5- задержки, где задерживается на время . В момент времени t .-; i + tдз1 напряжение на неинвертирующем входе третьего компаратора 6 (фиг. 2,б) становится больше, чём на инвертирующем входе (фиг. 2,в), поэтому на выходе третьего компаратора 6 происходит перепад п.шряжения из-

нулевого состояния в единичное (фиг. 2,е). В этот же момент происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное на выходе пер- вого элемента 8 совпадения (фиг. 2,з так как на обоих входах этого устройства присутствует лог. 1. В момент времени г # (где t фр - длительность переднего фронта измеряемого импульса) напряжение на выходе первой линии 4 задержки достигает уровня напряжения на выходе повторителя 1 напряжения, поэтому на выходе первого компаратора 2 проис- ходит перепад напряжения из единичного состояния в нулевое (фиг. 2,г), который устанавливает на выходе первого элемента 8 совпадения уровень лог. О (фиг. 2,з). В момент време- ни t t 2 + tдэl Фр напряжение на выходе второй линии 5 задержки достигает уровня напряжения на выход первой линии 4 задержки, поэтому на выходе третьего компаратора 6 проис- ходит перепад напряжения из единичного состояния в нулевое (фиг. 2,е). На выходе первой схемы 8 совпадения формируется импульс, длительность которого равна

t

, t tj - (t г+ t

ФР

фр.

Этот импульс поступает на вход первого цифрового измерителя 10 дли- тель ности импульсов, где производится измерение и запоминание длитель- кости временного интервала. По переднему фронту импульса первый цифровой измеритель 10 длительности импуль- сов переводится в режим измерения, а по заднему фронту - в режим ожидания.

В момент времени tg напряжение на выходе повторителя 1 напряжения - (фиг, 2,а) становится меньше напряжения на выходе первой линии 4 задержки (фиг. 2,б). Таким образом, напряжение на неинвертирующем входе второго компаратора 3 становится больше, чем на инвертирующем входе, поэтому на выходе второго компаратора 3 происходит перепад нап;)яже- ния из нулевого состояния в единич- ное (фиГо 2,д). В момент времени t t 5- - t дз 1 напряжение на первой линии 4 задержки (фиг. 2,б) становится меньше напряжения на выходе

второй линии ) за;;ержки (фиг, 2,в)„ Напряжение на неинвертир тощем входе четвертого компаратора 7 становится больше напряжения на инвертирующем входе, поэтому на выходе четвертого компаратора 7 происходит перепад напряжения из нулевого состояния в единичное (фиг. 2,ж).

В этот же момент уровень лог, I появляется на выходе второго элемента 9 совпадения (фр5г. 2,и), так как на обоих в ходах присутствует уровень лог. 1. В момент времени t- - t - - t f, (где t,.,, - длительность заднего фронта измеряемого импульса) напряжение на первой линии 4 задержки достигает уровня напряжения на выходе повторителя 1 напряжения. При этом напряжения на входах второго компаратора 3 сравниваются и происходит перепад напряжения из единичного состояния в нулевое на выходе второго компаратора 3 (фиг. 2,д-). Так как на первом входе второго элемента 9 сравнения появляется уровень - лог. О, то на выходе второго эле™ мента 9 сравнения происходит перепад из единичного состояния в нулевое (фиг. 2,и). В момент времени t g t 6 Азг напряжение на выходе второй линии 5 задержки достигает уровня напряжения на выходе первой линии 4 задержки Напряжения на входах четвертого компаратора 7 сравниваются, и на выходе происходит перепад напряжения из единичного состояния в нулевое (фиг, 2,ж). На выходе второго элемента 9 совпадения формируется импульс, длительность которого равна

, t,- t,

(t.+ - t, t

cfi

Этот импульс поступает на вход второго цифрового измерителя I I длительности импульсов, где производится измерение и запоминание дпительности временного интервала„

Таким образом в цифровых измерителях 10, 11 длительности импульсо фиксируются длительности переднего и заднего фронтов измеряемого импульса.

Вьтускаемые промышленностью лннии задержки имеют погрешность времени задержки + (10-20)%, кроме тогОр характеристики линий задержки изменяются со временем и при изменении тем

лературы, поэтому в прототипе перед измерением (или серией измерений) длительности фронтов ш- пульс ов необходимо проводить измерение времени задержки линии задержки. При этом возникает погрешность измерения tP,, В прототипе предварительное занесени информации о времени задержки линии задержки в цифровые измерители с помощью источника начальной установки Производится с погрешностью ,

В предлагаемом измерителе длительности фронтов импульсов погрешности d и cf отсутствуют, так как величи- Ны задержек линий 4, 5 задержки исключаются из результатов измерения автоматически и необходимость- предварительного измерения времени за Держки линии задержки и выставки не- обходимого сигнала на выходе источника начальной установки отпадает. Кроме того, исключение из процесса Измерения предварительных операций позволяет сократить время измерения Погрешность сЛ предлагаемого измерителя длительности фронтов импульсов, В основном, определяется чувствительностью компараторов, В настоящее время промышленностью вьщускаются компараторы с чувствительностью ли не хуже Од 1 мВ, таким образом при измерении длительности фронтов импульсов с амплитудой U, например, 1 Б и постоянной крутизной фронтов погрешность составит

сГ 1гг100% 100% ±0,01% URI В

Таким образом, предлагаемый из- меритель длительности фронтов импульсов по сравнению с известным позволяет увеличить быстродействие устройства и повысить точность измерения.,

Повторитель 1 напряжения вьдюлней на базе интегральной микросхемы (ШС) К284УЕ1А, компараторы 2, 3, 6

с о 5 g

Q 5

7 - на базе ИМС К521СА5,, лкпии 4 Ь задержки - на линиях згщержки Tmia ЛЗС, элементы 8 и 9 совпадения - на базе ИМС К155ЛИ1, цифровые измерители 10, 11 длительности импульсов - на базе ИМС 155 серии.

Формула изобретения

Измеритель длительности фронтов импульсов, содержащий повторитель напряжения, выход которого соединен с неинвертирутощим входом первого компаратора, с инвертирующим входом второго компаратора и с входом первой линии задержки, выход которой подключен к инвертирующему входу.первого компаратора и неинвертирующему входу второго компаратора, а также первый и второй цифровые измерители длительности импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения точности и увеличения быстродействия, в него введены два компаратора, два элемента совпадения и вторая линия задержки, вход которой соединен с выходом первой линИи

задержки, а выйод - с инвертирующим входом третьего компаратора и неинвертирующим входом четвертого компаратора, наинвертирующий вход третьего компаратора и инвертирующий вход четвертого компаратора подключены к выходу первой линии задержки, выходы первого и второго компараторов соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов совпадения, а выходы третьего и четвертого компараторов - с вторыми входами соответственно первого и второго элементов совпадения, выход первого элемента совпадения подключен к входу первого цифрового измерителя длительности импульсов, а выход второго элемента совпадения - к входу второго цифрового измерителя длительности импульсов„

+-t

1

i-I

фа г. 2