Измеритель временных параметров случайных импульсных потоков Советский патент 1990 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в системах статистического временного анализа ларамет- ров случайных импульсных потоков сигналов различного физического происхождения „

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение динамического диапазона за счет измерения длительности коротких импульсов (меньше длительности цикла записи).

На фиг о 1 представлена функциональная схема устройства а на фиг, 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Измеритель временных параметров случайных импульсных потоков содержит

формирователь 1 импульсов с запуском по заднему фронту входного импульса, формирователь 2 импульсов с запуском по переднему фронту входного импульса, триггеры 3-8, линии 9-12 задержки, элементы ИЛИ 13-17, инвертор 18, -элемент И-НЕ 19, генератор 20 импуль- сов, счетчики 21-25, элементы И 26 и 27, две группы вентилей 28 и 29, запоминающие блоки 30 и 31, входную шину 32, установочную шину 33, причем входная шина 32 соединена с входами формирователей 1 и 2, с третьим входом элемента И-НЕ 19 и вторым входом элемента ИЛИ 17, инверсный выход формирователя 1 подключен к С-входам триггеров 3 и 5 и через линию 9 задержки к первому входу элемента ИЛИ

СП

1

СП

10 сп

315

13, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера 3, а выход соединен с С-входом счетчика 21, первыми входами элемента И-НЕ 19 и элемента И 27, со счетным входом счетчика 24 и входом записи запоминающего блока 30, прямой выход формирователя 1 соединен с D-входами триггеров 6 и 8 и С-входом триггера 4, прямой выход «оторого подключен к D-входу триггера 5, прямой выход триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ 14, выход которого связан с R-входами триг

го нуля, а на D-входы счетчика 25 - логической единицы, информационные входы старших разрядов запоминающих блоков 30 и 31 соединены с выходами групп вентилей 28 и 29 соответственно, первые входы вентилей 28 подключены к инверсному выходу триггера 4, а вентилей 29 - триггера 6, вторые входы этих вентилей соединены с выходами счетчика 23, С-вход счетчика 25, Rвходы счетчиков 21-24 и триггеров 3 и 8, вторые входы элементов ИЛИ 14 и 15 соединены с шиной 33 приведения

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в системах статистического временного анализа параметров случайных импульсных потоков сигналов различного физического происхождения. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение динамического диапазона достигается путем измерения длительности коротких импульсов, меньше длительности цикла записи. Для этого в измеритель временных параметров случайных импульсных потоков дополнительно введены шесть триггеров, четыре линии задержки, пять логических элементов ИЛИ, инвертор, элемент И - НЕ, два элемента И, две группы вентилей и счетчик. 3 ил.

25

геров 4 и 5,.выход генератора 20 сое- 15 Устройства в исходное состояние. |Динен с четвертым входом элемента И-НЕ 19 и через инвертор 18епервым входом элемента ИЛИ 17, инверсный вы- Ьсод триггера 3 подключен к второму входу элемента И-НЕ 19, выход которо- о через линию 11 задержки соединен со счетным входом счетчика 21, выход переполнения которого подключен к первому входу элемента И 26, выход эле- Иента И 26 соединен со счетным входом счетчика 23, инверсный выход формирователя 2 связан с С-входами триггеров 7 и 8 и через линию 10 задержки со вторым входом элемента ИЛИ 16, первый вход которого подключен к прямому вы- Ходу триггера 8, а выход к четвертому С-входу счетчика 22, второму Входу элемента И 27, к счетному входу счетчика 25 и входу записи запоминающего блока 31, выход схемы И 27 соединен с С-входом счетчика 23, прямой выход формирователя 2 подключен к D-входам триггеров 3 и 4 и С-входу Триггера 6, прямой выход которого связан с D-входом триггера 7, прямой выход триггера 7 соединен с первым входом элемента ИЛИ 15, выход которого связан с R-входами триггеров 6 и 7, прямой выход триггера 8 подключен К третьему входу элемента ИЛИ 17, вы- Код которого через линию 12 задержки Связан со счетным входом счетчика 22, выход переполнения которого подключен X второму входу элемента И 26, выходы счетчика 21 соединены с информационными входами младших разрядов запоминающего блока 30, адресные входы которого подключены к выходам счетчика 5-4, выходы счетчика 22 соединены с ч информационными входами младших разрядов запоминающего блока 31, адресные входы которого подключены к выходам счетчика 25, на D-входы счетчиков 21-23 подан потенциал логическоУстройство работает следующим разоМо

Перед началом цикла измерения ройство приводится в исходное сос

20 ние импульсом, поступающим с вход шины 33 на R-входы триггеров 3 и счетчиков 21-24, на С-вход счетчи 25 и через элементы ИЛИ 14 и 15 н R-входы триггеров 4 и 5 и 6 и 7 с ветственно о Импульсная последоват ность, параметры которой подлежат гистрации, поступает с шины 32 на входы формирователей 1 и 2, на тр вход элемента И-НЕ 19 и второй вх

30 элемента ИЛИ 17. В течение длител ности первого импульса входного п ка разрешается поступление импул генератора 20 через элемент И-НЕ линию 11 задержки на вход счетчи

35 в результате чего последний совме но со счетчиком 23, производит п чет количества импульсов генерато 20, поступивших в пределах длител ти этого входного импульса. Одно

40 менно с этим по переднему фронту вого импульса запускается формиро тель 2. С инверсного выхода форми вателя 2 отрицательным импульсом рез линию 10 задержки и разблокир

45 ванный элемент ИЛИ 16 производитс предварительный нерабочий цикл за си в последнюю ячейку запоминающе блока 31 нулевого кода, содержаще ся в счетчиках 22 и 23. По заднем

50 фронту этого же импульса увеличив ся на единицу состояние адресного счетчика 25, что соответствует ус новке адреса нулевой строки запом ющего блока 31.

55 По заднему фронту первого импу са входного потока запускается фо рователь 1. Отрицательный импульс инверсного выхода формирователя ступает через линию 9 задержки и

Устройства в исходное состояние.

Устройство работает следующим об- разоМо

Перед началом цикла измерения устройство приводится в исходное состояние импульсом, поступающим с входной шины 33 на R-входы триггеров 3 и 8, счетчиков 21-24, на С-вход счетчика 25 и через элементы ИЛИ 14 и 15 на R-входы триггеров 4 и 5 и 6 и 7 соответственно о Импульсная последовательность, параметры которой подлежат регистрации, поступает с шины 32 на входы формирователей 1 и 2, на третий вход элемента И-НЕ 19 и второй вход

элемента ИЛИ 17. В течение длительности первого импульса входного потока разрешается поступление импульсов генератора 20 через элемент И-НЕ 19 и линию 11 задержки на вход счетчика 21ж

в результате чего последний совместно со счетчиком 23, производит подсчет количества импульсов генератора 20, поступивших в пределах длительности этого входного импульса. Одновременно с этим по переднему фронту первого импульса запускается формирователь 2. С инверсного выхода формирователя 2 отрицательным импульсом через линию 10 задержки и разблокированный элемент ИЛИ 16 производится предварительный нерабочий цикл записи в последнюю ячейку запоминающего блока 31 нулевого кода, содержащегося в счетчиках 22 и 23. По заднему

фронту этого же импульса увеличивается на единицу состояние адресного счетчика 25, что соответствует установке адреса нулевой строки запоминающего блока 31.

По заднему фронту первого импульса входного потока запускается формирователь 1. Отрицательный импульс с инверсного выхода формирователя 1 поступает через линию 9 задержки и раз

блокированный элемент ИЛИ 13 на вход записи запоминающего блока 30, производя запись в нулевую ячейку памяти содержащегося в счетчиках 21 и 23 чис ла импульсов генератора 20, поступивших на счетчик 21 в пределах длительности первого импульса входной последовательности. При этом самим импульсом записи производится дополнитель- ная блокировка счетного входа счетчица 21, осуществляемая .на элементе И-НЕ 19, что позволяет сохранить неизменным код результата измерений на время записи в запоминающий блок 300 Это дает возможность повысить частоту генератора и тем самым увеличить точность регистрации временных параметров входного потока. По заднему фрон- гу импульса записи увеличивается на единицу состояние адресного счетчика 24, что соответствует установке адреса первой строки запоминающего блокя 30, а также производится обнуление счетчиков 21, 23 по С-входу. Линия 11 задержки обеспечивает надежное обнуление счетчика 21. Ее длительност выбирается большей или равной разнос- ти между временем установления счетчика 21 по С-входу и временем задержки элемента И-НЕ 19.

По окончании первого импульса входного потока и началу первого межимпульсного интервала на элементе ИЛИ 17 появляется потенциал, разрешающий прохождение импульсов генератора 20 через линию 12 задержки на вход счетчика 22, в результате чего последний совместно со счетчиком 23 производит

подсчет количества импульсов генерато 40 результат измерения длительности прера в пределах длительности входного межимпульсного интервала. При этом время полного заполнения счетчиков 21. и 22 выбирается несколько превыша50

ющим время записи в запоминающие бло- д разряды запоминающего блока 31 необ- ки 30 и 31, что позволяет счетчику 23 последовательно обслуживать оба измерительных канала.

По переднему фронту второго импульса входной последовательности запрещается поступление импульсов генератора на счетчик 22, разрешается прохождение импульсов генератора на счетчик 21 и происходит запуск формирователя 2 о Отрицательный импульс с инверсного выхода формирователя 2 . поступает через линию 10 задержки и разблокированный элемент ИЛИ 16 на вход записи запоминающего блока 31,

55

ходимо записать нулевые значения.

Этот процесс и обеспечивают триггеры 6 и 7 и элемент ИЛИ 15„ По переднему фронту импульса формирователя 2 при наличии положительного импульса формирователя 1 на D-входе триггера 6 последний устанавливается в единичное состояние и нулевым уровнем с инверсного выхода блокирует вентиль 29, обнулял тем самым входы старших разрядов запоминающего блока 31. По окончании сигнала записи формирователя 2 триггер 6 устанавливается в исходное состояние по R-входу

5

0

5

5

производя запись в первую ячейку памяти содержащегося в счетчиках 22 и 23 числа импульсов генератора 20, поступивших на счетчик 22 в пределах дли- тельностн первого межимпульсного интервала между задним фронтом первого пульса и передним фронтом второго импульса входного потока„ По заднему ,фронту импульса записи увеличивается на единицу состояние адресного счетчика 25, что соответствует установке адреса первой строки запоминающего блока 31, а также производится обнуление счетчиков 22, 23 по С-входу. Назначение и параметры линии 12 задержки аналогичны назначению и параметрам линии 11 задержки.

По заднему фронту второго импульса вновь запускается формирователь 1 и записывает во вторую строку запомил нающего блока 30 содержащийся в счетчиках 21 и 23 код, соответствующий, длительности второго импульса входного потока. Аналогичным образом работает измеритель и в дальнейшем вплоть до полного заполнения запоминающих блоков 30 и 31.

Предположим, что на каком-то эт. пг измерения межимпульсный интервал входном потоке по длительности буд т меньше времени записи в запоминающий блок, т0е. во время записи кода длительности предыдущего импульса потока поступит передний фронт следующего импульса (фиг. За). Однако межимпульсный интервал будет измерен, и его значение зафиксируется счетчиком 22„ При этом счетчики 21 и 23 содержат

дыдущего импульса. Следовательно, в этом случае требуется одновременная запись результатов измерений обоих каналов в память. При этом в старшие

разряды запоминающего блока 31 необ-

ходимо записать нулевые значения.

Этот процесс и обеспечивают триггеры 6 и 7 и элемент ИЛИ 15„ По переднему фронту импульса формирователя 2 при наличии положительного импульса формирователя 1 на D-входе триггера 6 последний устанавливается в единичное состояние и нулевым уровнем с инверсного выхода блокирует вентиль 29, обнулял тем самым входы старших разрядов запоминающего блока 31. По окончании сигнала записи формирователя 2 триггер 6 устанавливается в исходное состояние по R-входу

7157

с помощью триггера 7 и элемента ИЛИ 15, снимая при этом блокировку с вентиля 29. Обнуление старших разрядов запоминающего блока 30 в канале измерения длительности импульсов выполнено на триггерах 4 и 5 и вентиле 28.

Линии 9 и 10 задержки выбираются равными задержке срабатывания по С- входу триггеров 4 и 6 соответственно. Так как счетчики 2t и 22 блокированы на время записи в запоминающий блок, а импульс входного потока поступил до окончания записи, то измерение длительности данного импульса не может быть выполнено без большой погрешности. Поэтому данный результат не регистрируется, для чего используются в канале измерения длительности импульсов триггера 3, а в канале , измерения длительности межимпульсных интервалов - триггер 8. По заднему фронту сигнала записи формирователя 11 триггер 3 при наличии положительного импульса формирователя 2 на его D-входе устанавливается в единичное состояние и блокирует на элементе ИЛИ 13 очередное прохождение сигнала записи на запоминающий блок, а на элементе И-НЕ 19 прохождение импульсов генератора 20 на вход счётчика 21„ При отсутствии положительного импульса формирователя 2 на D-входе триггера 3 в момент окончания сигнала запис

на его С-входе происходит снятие бло- кировки с элемента ИЛИ 13 (фиг. За).

С увеличением частоты входного потока может возникнуть ситуация (фиг. Зб), когда длительность сигналов записи в запоминающий блок становится равной или превышает период еле дования входной последовательности. В этом случае по соответствующим фронтам производятся повторные запуски формирователей 1 и 2, что вызывает продление длительности их выходных сигналов (сигналов записи), а задние фронты этих сигналов формируются лишь при снижении частоты входного потока до значения, обеспечивающего нормальную работу измерителя. После окончани сигналов записи снимаются блокировки счетчиков 21 и 22 по входу, производится их предустановка совместно со счетчиком 23, а также наращиваемся содержимое адресных счетчиков 24 и 25 на единицу. Таким образом, в памяти остается зафиксированным лишь результат измерения длительности перво

0

0

5

г 30

,5 шесть триггеров,

40

45

50

55

го короткого импульса или межимпульсного интервала из участка входной последовательности, изменяющегося с большой частотой, все остальные неверные результаты игнорируются,а общая работоспособность устройства не нарушается.

Формула изобретения

Измеритель временных параметров случайных импульсных потоков, содержащий генератор импульсов, два формирователя импульсов с запуском по переднему и заднему фронтам, четыре счетчика и два запоминающих блока, причем входная шина измерителя соединена с входами обоих формирователей, выходы первого счетчика соединены с информационными входами младших разрядов первого запоминающего блока, адресные входы которого подключены к выходам третьего счетчика, R-вход которого соединен с шиной установки измерителя в исходное состояние, выходы второго счетчика соединены с информационными входами младших разрядов второго запоминающего блока, адресные входы которого соединены с выходами четвертого счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения динамического диапазона, в него введены

четыре линии задержки, пять логических элементов ИЛИ, инвертор, элемент И-НЕ, два элемента И, две группы вентилей и счетчик, причем инверсный выход формирователя импульсов с запуском по заднему фронту подключен к С-входам первого и третьего триггеров, а через первую линию держки к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, а выход соединён с С-входом первого счетчика, первыми входами элемента И-НЕ и второго элемента И, со счетным входом третьего счетчика и входом записи первого запоминающего блока, прямой выход формирователя импульсов с запуском по заднему фронту соединен с D-входами четвертого и шестого триггеров и С-РХОДОМ второго триггера., прямой выход которого подключен к D-входу третьего Триггера, прямой выход третьего триггера соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с

R-входами второго и третьего триггеров, входная шина подключена к второму входу третьего элемента ИЛИ и к третьему входу элемента И-НЕ, выход генератора соединен с четвертым входом элемента И-НЕ и через инвертор с первым входом третьего элемента ИЛИ, инверсный выход первого тригге- ра подключен к второму входу элемен- та И-НЕ, выход которого через третью линию задержки соединен со счетным входом первого счетчика, выход переполнения которого подключен к первому входу первого элемента И, выход первого элемента И соединен со счетным входом пятого счетчика, инверсный выход второго формирователя с запуском по переднему фронту соединен с С-входами пятого и шестого тригге- ров, а через вторую линию задержки с вторым входом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к прямому выходу шестого триггера, а выход - к четвертому входу третьего элемента ИЛИ, С-входу второого счетчика, второму входу второго элемента И, к счетному входу четвертого счетчика и входу записи второго запоминающего блока, выход второго элемента И соединен с С-входом пятого счетчика, прямой выход формирователя импульсов с запуском по переднему фронту подключен к D-входам первого, второго триггеров и С-входу четвертого триггера, прямой выход которого соединен с D-входом пятого триггера, прямой выход пятого триггера соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с R-входами четвертого и пятого триггеров, прямой выход шестого триггера подключен к третьему входу третьего элемента ИЛИ, выход которого через четвертую линию |задержки соединен со счетным входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к второму входу первого элемента И, на D-входы первого, второго и пятого счетчиков подан потенциал логического нуля, а на D- входы четвертого счетчика - логической единицы, информационные входы старших разрядов первого и второго I запоминающих блоков соединены с выходами соответственно первой и второй групп вентилей, первые входы вентилей первой и второй групп подключены к инверсным выходам соответственно второго и четвертого триггеров, а вторые входы вентилей соединены с выходами пятого счетчика, С-вход четвертого счетчика совместно с R-входами первого, второго, пятого счетчиков, R-входами первого, пятого триггеров и вторыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ соединены с входной шиной установки измерителя в исходное состояние.

Cffpocn

Запись 6 ЗУ 30

Запись 6Л/л

...-,