Цифровой калибратор временных интервалов Советский патент 1992 года по МПК G04F10/06 

сл

с

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при прецизионных измерениях временных мнтервалов,

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, содержащее опорный генератор и два канала-кольца импульсно-фазовой подстройки частоты, каждое из которых содержит импульсно-фазоБый детектор, запоминающее устройство, регулируемый источник калиброЕзанного постоянного напряжения, подстраиваемый генератор, формирующее устройство,

Недостатком известного устройстпа пвляется относительно низкая точность задания времен 1ых интервалов, обусловленная п основном собственной нестабильностью импульсно-фазовых детекторов, запоминающих устройстЕЗ, источника калиброванного напряжения и подстраиваемых генераторов. Наличие цепи импульсно-фазовой подстройки частоты не способно полностью нейтрализовать фазовые нестабильности указанных узлоо.

Целью изобретения является повышение точности задания временных интервалов за счет сни 1сения фазооой нестабильности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее опорный генератор, выход которого подключен к двум идентичным каналам формирования опорных импульсов, каждый из которых содержит делитель частоты и выходной формирователь импульсов, в каждый из каналов введены второй делитель частоты, первая и вторая линии задержки, первая и вторая схемы совпадения, формирователь длительности, схема упрапления, гфмчем один из выходов первого делителя частоты через первую линию задержки подключен к одному из входов первой схемы совпадения, 3 другой выход через второй ,целмтель частоты подключен ко второму входу первой схемы совпадения, выход которой соединен с первым входом второй схемы совпадения, второй вход которой подключен к выходу формирователя длительности, вход которого через вторую линию задержки подключен к выходу опорного генератора, а выход второй схемы совпадения подключен ко входу выходного формирователя импульсов, причем входы управления режимами работы и информационные входы параллельной загрузки делителей частоты обоих каналов подключен к выходам схемы управления, вход которой подключен к выходу опорного генератора.

Такое построение каждого канала калибратора позволяет повысить точность формирования временного интервала за счет устранения фазовых нестабильностей в

каналах формирования временных сдвигов, поскольку в предпагаемом устройстве фазовые нестабильности выходных сигналов определяются практически нестабильностью частоты лишь опорного генератора, так как

0 величины фазовых нестабильностей узлов формирования временного сдвига, содержащих ,целители частоты, первую линию задержки и первую схему совпадения не влияют на величину фазовой нестабильности выходного , а лишь подготавливают временные порота для его следования, Из фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого калибратора; нз фиг.2 - временные диаграммы его работы.

0Цифровой калибратор временных интервалов содержит генератор 1 опорного напряжения, подключенный к двум каналам формирования опорных импульсов, каждый из которых содержит первый делитель 2 частоты, первый вход которого через первую линию задержки 3 подключен к первому входу первой схемы совпадения 4, а второй выход через второй делитель 5 подключен к второму входу первой схегиы совпадения -1,

0 выход которой подключен к первому входу второй схемы совпадения 6, второй вход которой подключен к выходу формирователя 7 длительности, вход которого через линию задержки 8 подключен к выходу

5 опорного генератора 1. выход второй схемы совпадения 6 подключен к входу выходного формирователя 9, к управляющим входам и информационным входам параллельной загрузки делителей частоты подключены выО ходы схемы управления 10, вход которой подключен к выходу опорного генератора 1. Калибратор работает следующим образом. Сигналы высокой частоты с выхода опорного генератора 1 формируются с помощью формирователя 7 длительности. Эти сигналы поступают через схему совпадения б и выходной формирователь 9 в нагрузку лишь в случае, если имеется сигнал разреп ения на втором входе схемы совпадения 6.

0 Формирова1-1ие сигнала разрешения осуществляется с помо1цыо элементов . При этом делители 2, 5 осуа1ествляют понижение частоты опорного генератора 1 до необходимой величины, делитель 2 вместе с

5 линией задержки 3 обеспечивает ноомиоование длительности сигнала разрешения для схемы совпадения б и необходимый временной сдвиг этого сигнала. В качестве первого выхода делителя 2 частоты J1cпoльзyeтcя один из промежуточных миформационных выходов, длительность сигнала на котором удовлетворяет предъявляемым требованиям к длительности временных ворот. Это оказывается возможным поскольку длительность выходных сигналов, а значит и длительность временных ворот, целесообразно выбирать в диапазоне десятков НС. что вполне достаточно для работы с цифровыми схемами ЭСЛ. Использование этих схем наиболее выгодно при построении прецизионных калибраторов временных интервалов. Длительность калиброванных временных интервалов задается путем программирования делителей частоты с помощью специальной схемы управления, которая обеспечивает загрузку в делители частоты соответствующего двоичного кода. Схема управления может быть реализована в расчете на осуществления ручного управления или на управление с применением ЭВМ. Возможность управления калибратором с помощью ЭВМ существенно расширяет область его применения и повышает эффективность его работы в связи с существенным сокращением времени его перепрограммирования. Предложенное построение устраняет влияние узлов формирования временной задержки на стабильность следования выходных сигналов. При этом относительная нестабильность формирования на выходе схемы временного интервала может быть оценена по соотношению где %,. o..j случайные по грешности соответственно узлов 1,8,7, 6,9, Величина относительной случайной погрешности, связанная с нестабильностью опорного генератора в случае использования кварцевого резонатора составляет 10 - 10 . Величины случайной фазовой нестабильности цифровых синхронных элементов схемы задержки 8 и формирователя 7 длительности, а также схемы сравнения б и выходного формирователя могут быть оиенены по соотношению (72...5 (1-5)-10 1ззд/Ти где 1зад - среднее время задержки для цифровых схем данной серии; Тм - длительность формируемого интервала; ( 1 ... 5) 10 Коэффициент 8 учитывает количество узлов - источников фазовой нестабильности в обоих каналах калибратора. При реализации устройства, например, на микросхемах серии К1500 со временем базового логического элемента Гзад 1 не, значение относительной нестабильности длительности калиброванного интервала величиной 10 МКС составляет (1-2)-1оЛ Важным достоинством предлагаемого устройства является отсутствие жестких требований к узлам деления частоты, которые могут работать как в синхронном, так и в асинхронном режимах, поскольку их временная нестабильность не оказывает влияния на стабильность временного интервала. Формула изобретения Цифровой калибратор временных интервалов, содержащий опорный генератор, выход которого подключен к входам двух идентичных каналов формирования опорных импульсов, каждый из которых содержит первый делитель частоты и выходной формирователь импульсов, отличающийс я тем. что, с целью гювышения точности задания временных интервалов, в него дополнительно введены второй делитель частоты, первая и вторая линия задержки, первая и вторая схемы совпадения, устройство управления, причем один из выходов первого делителя частоты через первую линию задержки подсоединен к одному из -ВХОДОВ первой схемы совпадения, а другой через второй делитель частоты к второму входу первой схемы совпадения, выход которой подключен к первому входу второй схемы совпадения, второй вход которой подключен к выходу формирователя длительности, выход которого через вторую линию задержки подключен к выходу опорного генератора, а выход второй схемы совпадения соединен с входом выходного формирователя импульсов, причем входы управления режимом работы и входы параллельной загрузки делителей частоты подключены к выходам схемы управления, а вход схемы управления подключен к выходу опорного генератора.

;

|иоииииииииииииииииш1и1шиииии

I U U U U I

V,

I

УЗ V,

V,

т-г

Использование; в измерительной технике, при прецизионных измерениях временных интервалов. Сущность изобретения: цифровой калибратор временных интервалов содеруН<ит два канала, каждый из которых состоит из генератора 1 опорного напряжения, делителей 2 и 5 частоты, двух линий задержки 3, 8, двух схем совпадения 4, б, формирователя 7 импульсов, выходного формирователя 9, схемы управления 10. 2 ил.

Гм

Фиг. 2