Способ измерения временных интервалов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G04F10/04 

t8 IS 2Q

К гт-i

13

П

О

к

00

ю

00

Изобретение относится к импульсной технике Целью изобретения является повышение точности измерения Цель достигается тем, что формируют периодическую последовательность импульсов эталонной частоты, формируют первый измеряемый временной интервал путем задержки начала и конца измеряемого временного интервала до ближайшего фронта импульса эталонной частоты формируют второй временной интервал путем задержки начала и конца измеряемого временного интервала до ближайшего спада импульса эталонной частоты, подсчитывают число NI импульсов эталонной частоты укладывающихся одновременно в оба сфомирооанных временных интервала, и число N2 импульсов эталонной частоты, укладывающихся в первый временной интервал и не попадающих во второй и укладывающихся во второй временной интервал и не попадающих в первый, а цифровой эквивалент измеренного временного интервала определяют в виде суммы Ni + N2/2, В устройстве длп реализации способа цель достигается тем что в него введены блок 4 синхронизации,элементы И 6 и 7.элементы ИЛИ 8 и 9 счетный триггер 11 Кроме того, устройство содержит генератор 1 импуль- соо эталонной частоты, RS-триггер 2, блок 3 синхронизации элемент И 5, счетчик 10. 2 с п ф-лы, 2 ил Ј

ij

Фиг.1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в уст- ройствах обработки информации для определения временных характеристик процессов.

Целью изобретения является повышение точности измерения временных интервалов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для измерении времен- ных интервалов; на фиг. 2 - временные диаграммы измерения временных иктдрвачов предлагаемым способом.

Сущность способа заключаетср в том, что формируют периодически после/доза- тельность импульсов эталонной частоты (фиг. 2а), а по импульсам измеряемой поел-- довательности (фиг. 26) формируют первый временной интервал задержкой начала и конца измеряемого временного интервала до ближайшего фронта импульса эталонной частоты и подсчитывают число импутьсои эталонной частоты, укладывающихся в сформ трованний пег временной интервал (фиг. 2 в, г; временной интервал Ti), формируют второй временной интервал, задерживая начало и конец измеряемого мекного интервала до ближайшего С.РЧДЗ импульса эталонной частоты (фиг 2 в, ; временной интервал Т2), подсчитыгч.отчис- ло NI импульсов эталонной частоты, уклады Бающихся одновременно и обл сформированных временных интервала, и число N2 импульсов эталонной частоты, укладывающихся в первый временной интер- вал и не попадающих во второй и укладывающихся во второй ьременной интервал и не попадающих в первый, а цифровой эквивалент измеренного временного интервала определяют в виде суммы NI + N2/2. При анализе временных диаграмм (фиг. 1) ошибка измерения временных интервалов предлагаемым способом не превышает,

ймэкс I макс {0,5Т0 - Тн + 0,5T0 - -т.н1 + и1; То- r-tM1 + tx2; г-Тк.2-Нк1; 0,5Т0 -тк2 + тн2: 0,5То-тк1 + т.н1; Т0-г -tJ + tH2: r-tK2 + tn1},

что при г То/2 и 1н1 т.1 tn2 7 составляет Id маге .

где ьЛ tH2 - время реакции измерителя в начале измеряемого временного интервала для первого и второго формируемых временных интервалов соответственно, т.е. ми- нимальный временной интервал между началом измеряемого интервала и ближай- шим фронтом (спадом) тактового импульса, при котором начало первого (второго формируемого временного интервала совпадает с

фронтом (спадом) данного тактового импульса;

12

IK , 1к - время реакции измерителя в конце измеряемого временного интервала для первого и второго формируемых временных интервалов соответственно, т.е. минимальный временной интервал между концом измеряемого временного интервала и ближайшим фронтом (спадом) тактов -го и. тульсэ, при котором конец пер во о (второго) формируемого временного интервала сызпадаег с фронтов (спадом) данного тактов го импульса.

Устройство для реализации способа измерения временных ин ервэлов содержит генератор 1 импульсов эталонной частоты, RS-трипер 2, блоки 3 и 4 синхронизации, элементы И 5-7. элементы ИЛИ 8 и 9, двоичный суммирующий счетчик 10, счетный триггер 11, un-чу 12 Пуск, шину 13 Оста- ног, информационные выходные шины 14, элемент 15 задержки.

Входные шины 12 и 13 соединены с соответствующими входами RS-триггера 2, прямой и инверсный выходи которого соединены с соответствующими входами блоков 3 и 4 синхронизации, тактпдые входы которых соединены с выходом генератора 1 и первыми ьходзми элементов U 5-7, первый выход блока 3 синхронизации соединен с вторыми входами элементов И 5 и 7, второй выход блока 3 соединен с вторым входом элемента И 6, третий вход которого соединен с третьим входом элемента И 5 и первым выходом блока 4 синхронизации, второй выход которого соединен с третьим входом элемента И 7, выход элемента И 5 соединен с первым входом элемента ИЛИ 8, второй вход которого соединен с выходом переноса счетного триггера 11, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 9, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами элементов И 6 и 7, выход элемента ИЛИ 8 соединен со счетным входом счетчика 10, выходные шины которого совместно с прямым выходом триггера 11 являются выходными шинами устройства.

Блок 3 синхронизации содержит RS- триггеры 16 и 17, элементы И 18 и 19 с инверсией по входу, элементы И 20 и 21.

Первый вход блок 3 (фиг. 1) соединен с первым входом элемента И 18, выход которого I, единен с S-входом триггера 16, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И 20, выход которого соединен с S-входом триггера 17, прямой выход которого соединен с. первым выходом блока, второй выход которого соединен с инверсным выходом триггера 17, R-вход которого соединен с выходом элемента И 21, первый вход которого соединен с инверсным выходом триггера 16, R-вход которого соединен с выходом элемента И 19, первый вход которого является вторым входом блока, третий вход которого соединен со вторыми входами элементов И 18-21.

Блок 4 синхронизации содержит RS- триггеры 22 и 23, элементы И 24 и 25, элементы И 26 и 27 с инверсией по входу. Первый вход блока 4 (фиг. 1) соединен с первым входом элемента И 24, выход которого соединен с S-входом триггера 22, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И 26, выход которого соединен с S-входом триггера 23, прямой выход которого является первым выходом блока, второй выход которого соединен с инверсным выходом триггера 23, R-вход которого соединен с выходом элемента И 27. первый вход которого соединен с инверс- ным выходом триггера 22, R-вход которого соединен с выходом элемента И 25, первый вход которого является вторым входом бло ка, третий вход которого соединен с вторыми входами элементов И 24 27.

Работа устройства происходит следую щим образом.

В исходном состоянии двоичный счег- чик 10 и счетный триггер 11 установлены п исходное нулевое состояние, на прямых оы ходах триггера 2 и триггеров 16, 17, 22, 23 блоков 3 и 4 синхронизации установлен уровень логического нуля.

Импульс пуска, передний фронт которого определяет начало измеряемого временного интервала, поступает на шину 12, переключая триггер 2 в состояние, при котором на прямом выходе устанавливается уровень логической единицы, а на инверсном - уровень логического нуля.

По окончании измеряемого временного интервала на вход останова измерителя подается импульс, возвращающий триггер 2 о исходное состояние, при этом на его прямом выходе появляется нулевой сигнал, а на инверсном - единичный. За это время блок 3 синхронизации формирует временной интервал, соответствующий заданному (измеряемому), начало и конец которого задержаны до ближайшего фронта тактового импульса. Блок 4 синхронизации формируетвременнойинтервал, соответствующий измеряемому, начало и конец которого синхронизованы со спадом (задержаны до ближайшего слада) тактовых импульсов. Причем на прямых выходах блоков 3 и 4 синхронизации с течение длительности формируемых временных интервалов

имеется единичный сигнал, а на инверсных - нулевой.

Тактовые импульсы с выхода генергпо- ра 1 поступают на входы элементов И 5-7,

При этом они проходят на выход элемента И 5 в течение времени, когда единичные сигналы имеются на прямых выходах блоков 3 и 4 синхронизации одновременно, при этом они проходят через элемент ИЛИ 3 на

0 счетный вход счетчика 10, который осуществляет их подсчет.Тактовый импульс проходит через элемент И 6, когда единичные сигналы имеются на инверсном выходе блока 3 синхронизации и прямом выходе блока

5 4 синхронизации. Тактовый импульс проходит через элемент И 7, когда единичные сигналы имеются на прямом выходе блока 3 синхронизации и инверсном выходе блока 4 синхронизации. Тактовые импульсы с пыхо0 дов элементов И 6 и 7 через элемент ИЛИ 9 проходят на счетный пход счетного триггера 11. В случае поступления на счетный вход триггера 11 второго тактового импульса он возвращается п исходное состояние, при ко5 тором на его прямом выходе нулевой сигнал, и формирует на выходе переноса импульс, поступающий через элемент ИЛИ 8 на счетный вход счетчика 10, к содержимому которого при этом прибавляется едини0 ца. Код длительности измеряемого временного интервала снимается с выходоп счетчика 10 и выхода счетного триггера 11, причем на выходе триггера 11 формируется младший разряде весом, рапным 1/2.

5Для рассмотренного измерителя время

реакции п начале временного интерпала tM включает время переключения триггера 2, время переключения элемента И 18 и время переключения триггера 16, а время реакции

0 1ч вкл ючает время переключения триггера 2, гзремя переключении элемента И 24 и время переключения триггера 22. Время реакции о конце временного интерпала т включает время переключения триггера 2 из

5 единичного состояния в нулевое, время переключения элемента И 19 и время переключения триггера 16, а время реакции и включает сремл переключения триггера 2, время переключения элемента И 25 и время

0 переключения триггера 22

В тех случаях, когда время переключения одного из элементен И 20 или 21 плюс время переключения триггера 17 больше или равно времени переключения элемента

5 И 5, элемента ИЛИ 8 и счетчика 10, либо незначительно меньше его, необходима установка элемента 15 задержки между выходом генератора 1 и входами элементов И 5-7 для исключения состязаний при работе измерителя, причем время задержки выбирается в пределах от разности указанных времен переключения до величины, равной сумме времени переключения элемента И 20 или 21 и триггера 17.

Формула изобретения 1Способ измерения временных интервалов, заключающийся в формировании периодической последовательности импульсов эталонной частоты, формировании первого измеряемого временного интервала задержкой начала и конца измеряемого временного интервала до ближайшего фронта импульса эталонной частоты и подсчета числа импульсов эталонной частоты, укладывающихся в сформированный временной интервал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, формируют второй временной интервал путем задержки начала и конца измеряемого временного интервала до ближайшего спада импульса эталонной частоты, подсчитывают число NI импульсов эталонной частоты, укладывающихся одновременно в оба сформированных временных интервала, и число N2 импульсов эталонной частоты, укладывающихся в первый временной интервал и не попадающих во второй и укладывающихся во второй временной интервал и не попадающих в первый, а цифровой эквивалент измеренного временного интервала определяют в виде суммы Ni+N 2.

соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с третьим входом первого элемента И и первым выходом второго блока синхронизации, второй выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, оыход первого элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом переноса счетного триггера, счетный вход которого соединен с

выходом второго элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И, выход первого элемента ИЛИ соединен со счетным входом счетчика, прямой выход счетного триггера является выходной шиной младшего разряда устройства.