Измеритель временных интервалов Советский патент 1990 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длительности одиночных временных интервалов.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого измерителя временных интервалов J на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Измеритель временных интервалов содержит триггеры 1 и 2Г элемент И 3, элемент ИЛИ 4, счетчик 5 импульсов, блок 6 совпадения, элементы ИЛИ-НЕ 7 и 8, селектор 9, дополнительный счетчик 10 импульсов, компаратор 11, разрядный ключ 12, стабилизаторы 13-15 тока, накопительный конденсатор 16, шину 17 эталонной частоты, входную информационную шину 18 и входную шину 19 опорного напряжения.

Триггеры 1 и 2 представляют собой D-триггеры. Стабилизатор 13 тока задает ток заряда In, , равный по абсолютной величине току разряда IR1 стабилизатора 14 тока.

Соотношение тока 1р1 к току разряда 1р2 стабилизатора 15 тока выбирается равным отношению цены деления младшего разряда счетчика 5 импульсов к цене деления младшего разряда дополнительного счетчика 10 ИМПУЛЬСОВ.

Входная информационная шина 18 измерителя подключена к первому входу (D-входу) триггера 1, первому входу элемента ИЛИ-НЕ 7 и к второму входу блока 6 совпадения. Прямой выход триггера 1 подключен к первому (D-входу) триггера 2, второму входу элемента ИЛИ-НЕ 8 и к первому входу элемента И 3 . Инверсный, выход триггера J подключен к второму-входу элемента ИЛИ-НЕ 7. Прямой выход триггера 2 подключен к второму входу элемента И. 3. Инверсный выход триггера 2 соединен с первым входом блока 6 совпадения.

(Л

ел ел

о

4 1

Входная шина 7 эталонной частоты подключена к вторым входам (С-вхо- дам) триггеров 1 и 2, к первому входу селектора 9 и к третьему входу элемента И 3. Выход элемента И 3 соединен с первым входом элемента ИЛИ 4. Выход блока 6 совпадения подключен к третьему входу второго элемента ИЛИ-НЕ 8 и к управляющему входу стабилизатора 13 тока, выход которого соединен с вторым выходом накопительного конденсатора 16, с выходами стабилизаторов 14 и 15 тока, с выходом разрядного ключа 12 и с первым входом компаратора 11 „ Выход элемента ИЛИ-НЕ 7 подключен к управляющему входу стабилизатора 14 тока. Выход компаратора 11 соединен с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ 7 и с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 8, выход которого подключен к управляющему входу стабилизатора 15 тока и к второму входу селектора 9, выход которого соединен с входом дополнительного счетчика 10 импульсов, выход которог подключен к второму входу элемента ИЛИ 4, выход которого соединен с входом счетчика 5 импульсов. Первый выход накопительного конденсатора 16, стабилизаторов 13-15 тока и разрядного ключа 3 2 соединены с общей шиной измерителя. Второй вход компаратора 11 подключен к шине 19 опорного напряжения .

Измеритель временных интервалов работает следующим образом.

Перед циклом измерения на измеритель поступает импульс Сброс, устанавливающий счетчики 5 и 10 им- пульсов в нулевое состояние и разряжающий накопительный конденсатор 16 с помощью разрядного ключа 12 до напряжения U0 (связи подачи импульса Сброс на фиг. 1 не показаны).,.

Импульс,длительность которого представляет измеряемый интервал (фиг. 2б) поступает на второй вход блока 6 совпадения, на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 7 и на D-вход триггера 1 /По переднему фронту измеряемого интервала в момент времени t1 блоком 6 совпадения (фиг.2а) осуществляется включение стабилизатора 13 тока, который

производит заряд накопительного конденсатора 16 (фиг,2з). В этот же момент времени включается компаратор 11 (фиг.2и) .

При установлении высокого уровня на D-входе триггера 1 на прямом выходе, по началу импульса эталонной астоты f0 (фиг.2а) устанавливается высокий логический, уровень (фиг.2в), а на инверсном выходе триггера 2 по началу следующего импульса эталонной частоты в момент времени t3 устанавливается низкий логический уровень (фиг.2г) и включает по первому входу блока 6 и стабилизатор 13 тока.

Накопительный конденсатор 16 за время t3 - t, заряжается до напряжения

и, (t3 - t, )- Ь-,

где С - емкость накопительного конденсатора I 6.

По заднему фронту измеряемого интервала в момент времени t4 через элемент ИЛИ-НЕ 7 включается стабилизатор I4 тока (фиг,2е) и накопительный конденсатор 16 начинает разряжаться.При установлении низкого уровня на D-входе триггера 1 на его инверсном выходе по фронту импульса эталонной частоты в момент времени t устанавливается высокий логический уровень, который выключает через элемент ИЛИ-НЕ 7 стабилизатор 14 тока.

Накопительный конденсатор 16 при этом разряжается на напряжение

и, - и, (t5 - t4)

IPI

с

Сигналы, сформированные на прямых выходах триггеров 1 и 2, поступают на первый и второй входы элемента И 3 и в интервале времени t s - t3 разрешают прохождение импульсов эталонной частоты через элемент ИЛИ 4 на вход счетчика 5 импульсов (фиг.2ж), который фиксирует количество импульсов п.,. Кроме того, в момент времени ts низкий логический уровень с прямого выхода триггера 1 через элемент ИЛИ-НЕ 8 разрешает прохождение импульсов эталонной частоты через селектор 9 на вход дополнительного счетчика 10 (фиг.2к,л) и включает стабилизатор 15 тока разряда. В течение времени tt - ts накопительный конденсатор 16 разряжается на напряжение

U(t - t5)

Ip-г

а в момент равенства напряжений на выходе накопительного конденсатора 16 и опорного напряжения U0 компаратор И выключается.

При этом на его выходе устанавливается высокий логический уровень, который с помощью элемента ИЛИ-НЕ 8 запрещает прохождение импульсов через селектор 9. Дополнительный счетчик 10 импульсов фиксирует при этом количество импульсов

В случае переполнения додолни- тельного счетчика 10 импульсов, им-, пульс переноса с его выхода поступает через элемент ИЛИ 4 на счетчик 5 импульсов,

При этом счетчик 5 импульсов фиксирует число импульсов п.,-4-, а результат измерения определяется зависимостью

t4 пач

- n, +P)

1

где

k --In

т ХР1

Введение в предлагаемый измеритель дополнительного счетчика 10 импульсов, стабилизатора тока, элемента И, элемента ИЛИ и двух элементов ИЛИ-НЕ позволяет повысить точность измерения, так как измеряемый интервал разделяется на две части: (t5 t3 ), равную целому числу п., периодов эталонной частоты, и остаток (ta- t,), который расширяется в К раз и преобразуется в пропорциональное количеством импульсов па„

Формула изобретения

Измеритель временных интервалов, содержащий селектор, блок совпадения, два триггера, счетчик импульсов, компаратор, разрядный ключ, два стабилизатора тока, накопительный конденсатор, шину эталонной частоты, входную информационную шину и входную шину опорного напряжения, причем первые входы разрядного ключа, первого и второго стабилизаторов тока и накопительного конденсатора соединены с общей шиной устройства э а второй выход накопительного конденсатора подключен к второму выходу разрядного

5

ключа, вторым выходам двух стабилизаторов тока и первому входу компаратора, второй вход которого соеди- , ней с входной шиной опорного напряжения, шина импульсов образцовой частоты подключена к первому входу селектора, а информационный вход устройства соединен с первым входом первого триггера, инверсный выход второго триггера подключен к первому входу блока совпадения, выход которого подключен к управляющему входу первого стабилизатора тока, о т л и5 чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены дополнительный счетчик импульсов, стабилизатор тока, элемент И, элемент ИЛИ и два элемен0 та ИЛИ-НЕ, первый вход первого элемента ИЛИ-НЕ подключен к информационному входу устройства и второму входу блоьа совпадения, второй вход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с инверсным выходом первого триггера, а третий вход подключен к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, и выходу компаратора, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с управляющим

0 входом второго стабилизатора тока, прямой выход первого триггера подключен к первому входу второго триггера и второму входу второго элемента ИЛИ-НЕ и к первому входу элемента

5 и, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, третий вход элемента И подключен к вторым входам первого и второго триггеров и к первому входу селектора, а

0 выход соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу дополнительного счетчика импульсов, а выход элемента ИЛИ соединен с входом счетчика импульсов,

5 причем третий вход второго элемента ИЛИ-НЕ подключен к выходу блока совпадения, а выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом селектора и управляющим входом третьего

0 стабилизатора тока, первый и второй выходы которого подключены соответственно к общей шине устройства и первому входу компаратора,а вход дополнительного счетчика импульсов под- 5 ключен к выходу селектора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения длительности одиночных импульсов и временных интервалов. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается введением счетчика импульсов, стабилизатора тока, элемента И, элемента ИЛИ и двух элементов ИЛИ-НЕ. Измеритель содержит также селектор, блок совпадения, два триггера, счетчик импульсов, компаратор, разрядный ключ, два стабилизатора тока и накопительный конденсатор. 2 ил.