Цифровой измеритель отношения двух временных интервалов Советский патент 1992 года по МПК G04F10/00 

Изобретение относится к электрора- диоизмерительной технике и монет быть использовано тгри построении измерителей отношений временных интервалов.

Известен измеритель отнопения временных интервалов, содержали генератор постоянного тока, зарядный ключ, усилитель постоянного тока,накопительный конденсатор, разрядный ключ, разрядный резистор, причем незазем- ленный полюс генератора постоянного тока соединен со средним контактом зарядного ключа, первый контакт которого соединен с входом усилителя постоянного тока, одной обкладкой накопительного конденсатора и одним выводом разрядного резистора, вторая обкладка накопительного конденсатора соединена с выходом усилителя постоянного тока и одним из контактов раз рядного ключа, второй контакт которого соединен с другим выводом разрядного резистора, а входы управления

зарядного и разрядного ключей являются входами устройства,,

Недостатком измерителя является недостаточная точность, поскольку выходное напряжение содержит пульсации, вызванные неодновременным действием зарядной и разрядной цепей.

Наиболее близким к заявляемому относится измеритель отношения двух временных интервалов, содержаний генератор постоянного тока, конденсатор, зарядный, разрядный и дополнительный ключи, одновибратор, интегратор и преобразователь напряжение - ток.

Метод измерения отношения времен-

Tt

ных интервалов - в устройстве прото- 12

типе заключается в том, что заряд конденсатора в течение времени T,|(i+l) образцовым током 1О полностью компенсируется его разрядом в течение времени ) током, созданаVI

сл со о со о

гммм преобразователем напряжение - чок. Этот измеритель представляет гобой импульсную следящую систему автоматического регулирования, вход и выход которой соединен с конденсатором и в состав которой входят дополнительный ключ, интегратор, преобразователь напряжение - ток.

К недостатку такого измерителя следует отнести невысокое быстродействие, обусловленное тем, что время переходного процесса, который начинается в момент подачи сигнала Т$

и заканчивается через время 1(1+1), 15 блока 2 управления, а выход - с вхо

с входом электронного ключа 6, Первый, второй, третий, шестой выходы блока 2 управления соединены соответственно с управляющими входами электронных ключей 5-8, четвертый и пятый выходы блока 2 управления соединены соответственно с управляющими входами блоков 11 и 12 выборки-хранения. Выход компаратора 10 соединен с четвертым входом блока 2 управления. Генератор 14 счетных импульсов соединен с входом временного селектора 15, чей управляющий вход соединен с седьмым выходом

5 блока 2 управления, а выход - с вхо

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей отношений временных интервалов. Измеритель содержит генератор 14 счетных импульсов, интегратор 9, четыре электронных ключа 5-8, источник 4 опорного напряжения, инвертирующий усилитель 13, компаратор 10, блоки выборки-хранения 11 и 12, блок 2 управления, временной селектор 15, счетчик 16 импульсов, формирователи 1 и 3 импульсов. 1 ил.

оказывается слишком велико, что особенно заметно в области низких частот.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерителя в области низ- ких частот.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве происходит преФормирователи импульсов 1 и 3 вырабатывают импульсы, длительности которых равны соответственно Т и Т.„,

Устройство имеет четыре рабочих

образование интервалов времени, соответствующих значениям Т и Tg в по- 25 такта. В течение первого такта, кото стояиное напряжение с последующим на- рый начинается с приходом импульса хождением отношения этих напряжений в блоке деления, который представляет собой ОЦП двойного интегрирования

На чертеже приведена структурная схема измерителя.

Устройство содержит формирователи

с выхода формирователя 1 импульсов на первый вход блока 2 управления, последний на выходе 1 вырабатывается 30 импульс, открывающий ключ 5. На вход интегратора 9 поступает постоянное напряжение U0 с источника 4. По зад1 и 3 импульсов, источник 14 опорного напряжения, электронные ключи 5-8, интегратор 9, инвертирующий усилитель 13, компаратор 10 блоки 11 и 12 выборки-хранения, блок 2 управления, генератор 14 счетных импульсов, временной селектор 15, счетчик 16.

Первый вход измерителя через последовательно соединенный формирователь импульсов 1 соединен с первым входом блока 2 управления, второй вход устройства через последовательно соединенное формирующее устройство ., 3 соединен с вторым входом блока 2 управления. Источник 4 опорного напряжения соединен с входом электронного ключа 5, выход которого соединен

с выхода формирователя 1 импульсов на первый вход блока 2 управления, последний на выходе 1 вырабатывается 30 импульс, открывающий ключ 5. На вход интегратора 9 поступает постоянное напряжение U0 с источника 4. По заднему фронту импульса, приходящему с формирователя импульсов 1, блок 2 2$ управления закрывает электронный ключ 5 о Интегратор 9 зарядится до напряжения

U

инт

4- -Ј /Vdt f U0 T1

(1)

fr

40°

где UHHT - напряжение интегратора

после первого .такта;

- постоянная времени интегратора 9;

- период исследуемого сигнала на входе формирователя 1 импульсов, По окончании первого такта блок 2

Т

управления вырабатывает импульс, с точкой, объединяющей выходы элект- 5Q разрешающий запись напряжения Оиит ронных ключей 6-8 и вход интегратора 9„ в блок, 12 выборки-хранения. По окон Выход интегратора 9 объединяет входы: электронного ключа 8, компаратора 10, блоков 11 и 12 выборки-хранения. Выход устройства 11 выборки-хранения соединен с входом электронного ключа 7. Выход блока 12 выборки-хранения соединен с входом инвертирующего усилителя 13, выход которого соединен

.чании записи блок 2 управления выра- батывает импульс, замыкающий ключ 8, производя тем самым сброс интеграто55 рае

В течение второго такта, который

начинается с приходом импульса с выхода формирователя импульсов 3 на второй вход блока 2 управления, подом счетчика 16, выход которого соединен с третьим входом блока 2 управления о

Устройство работает следующим образом.

Формирователи импульсов 1 и 3 вырабатывают импульсы, длительности которых равны соответственно Т и Т.„,

Устройство имеет четыре рабочих

такта. В течение первого такта, кото рый начинается с приходом импульса

такта. В течение первого такта, кото рый начинается с приходом импульса

с выхода формирователя 1 импульсов на первый вход блока 2 управления, последний на выходе 1 вырабатывается импульс, открывающий ключ 5. На вход интегратора 9 поступает постоянное напряжение U0 с источника 4. По заднему фронту импульса, приходящему с формирователя импульсов 1, блок 2 управления закрывает электронный ключ 5 о Интегратор 9 зарядится до напряжения

,

U

инт

4- -Ј /Vdt f U0 T1

(1)

fr

0°

где UHHT - напряжение интегратора

после первого .такта;

- постоянная времени интегратора 9;

- период исследуемого сигнала на входе формирователя 1 импульсов, По окончании первого такта блок 2

Т

управления вырабатывает импульс, разрешающий запись напряжения Оиит в блок, 12 выборки-хранения. По окон

чании записи блок 2 управления выра- батывает импульс, замыкающий ключ 8, производя тем самым сброс интеграторае

В течение второго такта, который

начинается с приходом импульса с выхода формирователя импульсов 3 на второй вход блока 2 управления, последний ня выходе 1 вырабатывает импульс, открывающей ключ 5 На вход интегратора 9 поступает постоянное напряжение с источника 4. По заднему фронту импульса, приходящему с формирователя импульсов 3, блок 2 управления закрывает электронный ключ 5. Интегратор 9 зарядится до напряжения

U

инт2 где U

- -i %

-С- J с

dt--Јv

L2

(2)

интг Т2

напряжение интегратора после второго такта; период исследуемого сигна ла на входе формирователя 3 импульсов о

По окончании второго такта блок 2 управления вырабатывает импульс, разрешающий запись напряжения пиитл в блок 11 выборки-хранения. По окон- чании записи блок 2 управления вырабатывает импульс, замыкающий электронный ключ 8, производя тем самым сброс интегратора 9.

В начале третьего такта блок 2 управления открывает электронный ,ключ 6 и на вход г тегратора 9 поступает напряжение с инвертирующего уси-- лителя 13, В этот же момент открывается временной селектор 15 и на вход счетчика 16 разрешается прохождение счетных импульсов с генератора 14.

В момент, когда счетчик 15 переполнится, третий такт закончится и интегратор 9 зарядится до напряжения иИНТз

U

Тэ

интэ

-Л-ч

ИНТ,

Kdt и„

(3

выходное напряжение интегратора после третьего такта;;

коэффициент передачи инвертирующего усилителя 13;

- длительность третьего такта.

Знак - под знаком интеграла к1 равенства 3 показывает, что усилитель 13 инвертирует сигнал.

С началом четвертого такта интегрирования замкнут электронный ключ 7 на вход интегратора 9 поступает напряжение с выхода блока 11 выборки-хра-

нения. Конденсатор интегратора разря- 55 второй формирователь импульсов соеди-

жается в момент, когда выходное на-

ичт }

пряжение станет равным О (II

+ иИНТ( 0), на выходе компаратора 10

вырабатывается импульс, поступающий

7586306

на четвертый вход (липка м. раьч ччы. Последний на выхоле 7 вырйС -ч ыг ло г импульс, запрещающий прохо/гденцр счетных импульсов с генератора 14 чергз ОР- лектор 15 на вход счетчика 16, Таким образом:

U

ИНТ

-U.

ИИ

-

U

5 J °иит,

dt

10

f

(4)

и

Зная, что временные интервалы tg Сд заполняются счетными импульсами

генератор 14 с частотой f., то:

Ne/fo,

Ny/f0,

(5)

где N0, Nj( - число импульсов соответственно в третьем и

Решая (4)

-К

четвертом тактах интегрирования с

относительно иичт

t Л

-4:5lT

(6)

И«Т2 С учетом (1), (2), (5):

Т1 2 Выходной код NJ, будет пропорционален

н„ -K-NO-(7)

35

величине ™ .

Lt

Формула изобретения

45

Цифровой измеритель отношения двух временных интервалов, содержащий 40 генератор счетных импульсов, интегратор, электронный ключ, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерителя в области низких частот, в него введены два формирователя импульсов, источник опорного напряжения, три электронных ключа, инвертирующий усилитель, компаратор, два блока выборки-хранения, блок управления, временной селектор, счетчик импульсов, причем первый вход устройства через первый формирователь импульсов соединен с первым входом блока управ50

ления, второй вход устройства через

нен со вторым входом блока управления, источник опорного напряжения соединен с первым входом первого электронного ключа, выход которого соединен

с выходами второго и третьего элект- ойных ключей, соответственно, с иер- вым входом четвертого электронного ключа и с входом интегратора, выход j которого содеинен с выходом четвертого электронного ключа, с входом компаратора, с первыми входами блоков выборки-хранение, соответственно, выход первого блока выборки-хране-10 ние соединен с первым входом третьего электронного ключа, выход второго блока выборки-хранение соединен со входом инвертирующего усилителя, выход которого подключен к первому 15 входу первого электронного ключа, первый, второй, третий, шестой выходы блока управления соединены со вторыми входами первого, второго, третьего ключей, соответственно, четвертый и пятый выходы блока управления соединены, соответственно, со вторыми входами первого и второго блоков выборки- хранения, выход компаратора соединен с четвертым входом блока управления, генератор счетных импульсов соединен с первым входом временного селектора, управляющий вход которого соединен с седьмым входом блока управления, а выход временного селектора соединен со входом счетчика импульсов, выход которого соединен с третьим вхо- (цом блока управления.