Устройство для измерения временных интервалов Советский патент 1990 года по МПК G04F10/04 

СП

ел GO со

СП

го

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

Цель изобретения - повышение точ- , ности измерения одиночных временных интервалов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для измерения

15539524

пульсов, в общем случае соответствует длительности измеряемого импульса с погрешностью - (, 1 , ,5)Т0 .

Для уточнения результата измерения служат триггеры 3 и 5 и элемент ИЛИ 7. Триггеры 3 и 5 фиксируют факт совпадения во времени импульсов формирователей 1 и 2 старт- и стоп-импульсов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов. Цель изобретения - повышение точности измерения одиночных временных интервалов. Устройство для измерения временных интервалов содержит формирователи 1, 2 старт- и стоп-импульсов, RS-триггер 4, элемент И 6, счетчик 8 импульсов, опорный генератор 9. В устройство введены D-триггеры 3 и 5, элемент ИЛИ 7. Введение новых элементов и новых связей между элементами устройства позволяет повысить точность измерения за счет исключения составляющей погрешности измерения, связанной с задержкой распространения сигнала в логических элементах. 2 ил.

временных интервалов; на фиг. 2 - вре-ю с передним фронтом импульсов опорного

генератора 9- В случае совпадения на выходе триггера 3(5) формируется импульс длительностью Т0, поступающий через элемент ИЛИ 7 на вход первого

мённые диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит формирователь 1 старт-импульса, формирователь 2 стоп-импульса, D-триггер 3, RS-триг- гер 4, D-триггер 5, элемент И Ь, элемент ИЛИ 7, счетчик 8 импульсов, опорный генератор 9. Входы формирователей 1, 2 старт- и стоп-импульсов объединены и являются входом устройства. Выход формирователя 1 старт-импульса соединен с D-входом триггера 3, S- входом триггера k и третьим входом элемента И 6. Выход формирователя 2

генератора 9- В случае совпадения на выходе триггера 3(5) формируется импульс длительностью Т0, поступающий через элемент ИЛИ 7 на вход первого

15 разряда счетчика 8 импульсов. Возможны четыре ситуации: отсутствие совпадения старт-, стоп-импульсов с передним фронтом импульсов опорного генератора; несовпадение старт- и совпадание стоп2Q импульсов; совпадение старт- и несовпа дение стоп-импульсов; совпадение старт- и стоп-импульсов.

В указанных случаях без учета уточнения измерение производится с погрешстоп-импульса подключен к входу триг- 25 ностью соответственно: (-0,5-0,5)1, гера 5, R-входу триггера 4 и к четвертому входу элемента И 6. С-входы триггеров 3 и 5, а также второй вход элемента И b объединены и подключены

о

(-1-0)Т0; Ы-0)Т0; -U,5-0,5)Т0. Таким образом, учитывая, что младший (первый) разряд счетчика 8 импульсов соответствует длительности 0,5Т0,

к выходу опорного генератора 9. Выхо- зо во ВТ°Р°М и третьем случаях необходи- ды триггеров 3 и 5 подсоединены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ 7, выход которого подключен к входу первого разряда счетчиков 8 импульсов. Выход триггера соединен

35

мо добавить один импульс, а в четвертом - два. Для объединения импульсов с триггеров 3 и 5 служит элемент ИЛИ 7.

Для примера на фиг. 2 приведены временные диаграммы с учетом задержки Oj сигнала в элементах для случая, когда старт-импульс совпадает с передним фронтом квантующего импульса, а стоп-импульс несовпадает, где: а - сигнал на входе устройства; б и в - импульсы соответственно на выходе формирователей 1 и 2 старт- и стоп-импульсов; г - напряжение на выходе

С первым входом элемента И 6, выход которого подключен к входу второго разряда счетчика 8.

Устройство для измерения временных интервалов работает следующим образом

В исходном состоянии триггеры и счетчик И импульсов находятся в нулевом положении. При достижении входным сигналом заданного порога срабаты35

40

Для примера на фиг. 2 приведены временные диаграммы с учетом задержки Oj сигнала в элементах для случая, когда старт-импульс совпадает с передним фронтом квантующего импульса, а стоп-импульс несовпадает, где: а - сигнал на входе устройства; б и в - импульсы соответственно на выходе формирователей 1 и 2 старт- и стоп-импульсов; г - напряжение на выходе

вания срабатывает формирователь 1 д5 триггера k д - импульсы опорного гестарт-импульса, а при снижении амплитуды входного сигнала ниже порога срабатывания - формирователь 2 стоп-импульса. Формирователи 1 и 2 вырабатывают инверсные импульсы длительностью Т0/2, где Т0 - период следования импульсов опорного генератора 9- Из старт- и стоп-импульсов посредством триггера 4 формируются временные ворота (фиг. 2), которые дополняются импульсами квантующего генератора У. Сформированную пачку импульсов подают на второй разряд счетчика Ь импульсов Код, зафиксированный в счетчике 8 им

с передним фронтом импульсов опорного

генератора 9- В случае совпадения на выходе триггера 3(5) формируется импульс длительностью Т0, поступающий через элемент ИЛИ 7 на вход первого

разряда счетчика 8 импульсов. Возможны четыре ситуации: отсутствие совпадения старт-, стоп-импульсов с передним фронтом импульсов опорного генератора; несовпадение старт- и совпадание стопимпульсов; совпадение старт- и несовпадение стоп-импульсов; совпадение старт- и стоп-импульсов.

В указанных случаях без учета уточнения измерение производится с погрешностью соответственно: (-0,5-0,5)1,

о

(-1-0)Т0; Ы-0)Т0; -U,5-0,5)Т0. Таким образом, учитывая, что младший (первый) разряд счетчика 8 импульсов соответствует длительности 0,5Т0,

во ВТ°Р°М и третьем случаях необходи-

мо добавить один импульс, а в четвертом - два. Для объединения импульсов с триггеров 3 и 5 служит элемент ИЛИ 7.

Для примера на фиг. 2 приведены временные диаграммы с учетом задержки Oj сигнала в элементах для случая, когда старт-импульс совпадает с передним фронтом квантующего импульса, а стоп-импульс несовпадает, где: а - сигнал на входе устройства; б и в - импульсы соответственно на выходе формирователей 1 и 2 старт- и стоп-импульсов; г - напряжение на выходе

Q

5

нератора 9; е - напряжение на выходе триггера 3; ж - напряжение на выходе элемента И 6; з - напряжение на выходе триггера 5.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого устройства по сравнению с прототипом состоит в увеличении точности измерения временных интервалов. Это достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве отсутствует составляющая погрешности измерения, связанная с задержкой распространения сигнала в логических элементах. Кроме того, предлагаемое устройство позволя5155395

ет максимально использовать предель- ную рабочую частоту счетчика (триггеров) . Так, для элементов серии 530 предельная частота переключения равна , 50 МГц, следовательно, дискрет измерения равен 10 не. Погрешность измерения определяется лишь неидентичностью временных характеристик формирователей старт- и стоп-импульсов.Ю

Формула изобретения

Устройство для измерения временных интервалов, содержащее формирователя старт- и стоп-импульсов, входы кото- 15 рых объединены и являются входом устройства, опорный генератор, счетчик, элемент И и RS-триггер, S-вход которого подключен к выходу формирователя

ны первый и второй D-триггеры и элемент ИЛИ, причем D-вход первого D- триггера подключен к выходу формирователя старт-импульса и к третьему входу элемента И, D-вход-второго D- триггера подключен к выходу формирователя стол-импульса и к четвертому входу элемента И, С-входы D-триггеров объединены и подключены к выходу опорного генератора, инверсные выходы первого и второго D-триггеров соединены соответственно с первым и втостарт-импульса, R-вход - к выходу фор-20 рым входами элемента ИЛИ, выход котомирователя стоп-импульса, а выход соединен с первым входом элемента И,

/

I

П ПП П П

I

, Д

П ПП

второй вход которого подключен к выходу опорного генератора, а выход соединен с входом второго разряда счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены первый и второй D-триггеры и элемент ИЛИ, причем D-вход первого D- триггера подключен к выходу формирователя старт-импульса и к третьему входу элемента И, D-вход-второго D- триггера подключен к выходу формирователя стол-импульса и к четвертому входу элемента И, С-входы D-триггеров объединены и подключены к выходу опорного генератора, инверсные выходы первого и второго D-триггеров соединены соответственно с первым и второго подключен к входу первого разряда счетчика импульсов.

П П

, Д

П ПП