Способ формирования временного интервала и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК H03K5/156 G01R23/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для формирования импульса, длительность которого равна длительности серии входных импульсов.

Цель изобретения - повышение точности формирования временного интервала.

Цель достигается применением другого закона изменения выходного сигнала времязадающей цепи. Если в известном способе для закона изменения выходного сигнала времязадающей цепи характерно снижение скорости нарастания выходного сигнала, то в заявляемом способе эта скорость возрастает. Действительно, напряжение на S-вхо- де первого триггера для случая возникновения логической единицы на входе интегрирующей цепи определяется выражением

,x(1-8-t/T ), (1) где 1)д - напряжение на выходе времязадающей цепи;

Увых- величина напряжения логической единицы;

Т - постоянная времени времязэдаю- щей цепи; t - время, то в заявленном способе - выражением

UA Увых (е t/T - 1)(2) Пусть временный интервал определяется как отрезок времени, за который Уд меняется от нуля до напряжения переключения Un, т. е.

ид и„(з)

Тогда, решая совместно уравнения (1), (2) и (1), (3), находим выражения, определяющие сформированный интервал времени;

ti -Tln(1 JJn

U

вых

)

(4)

00

00

а

00

VI

t2 (), ивых

(5)

где ti интервал времени, сформированный по известному способу;

t2 - интервал времени, сформированный по заявляемому способу.

Погрешность формирователей в обоих способах можно выразить через отклонение ЛТ постоянной времени Т, т. к. последняя определяется параметрами времязадаю- щих цепей. Тогда погрешности формирования временных интервалов Ati и At2 согласно уравнениям (4) и (5) составляют:

Un Deux и

Un

(1)

(6)

д ln(

+ 1).

(7)

UeblX

где Ati и At2 - погрешности формирования временных интервалов известным и заявленным способами соответственно при нестабильности AT обеих времязадающих цепей.

Из уравнений (6) и (7) находим связь между погрешностями AtinAtz:

Un

At2

10() ивых

1п(1-тЭ-) UBHX

Ati

(8)

Для примера зададим два порога переключения триггера Un 0,5 1)вых и Un 0,9 ивых. Получим At2° 5 0,59 Ati0 5 и At2° 9 0,28 АН . По заявляемому способу точность формирования временного интервала значительно возрастает и имеет тенденцию к возрастанию при увеличении порога переключения, так, при пороге переключения, равном половине выходного сигнала, погрешность уменьшается почти в два раза и составляет 59 % от погрешности из- .вестного способа, а при пороге переключения, близком к выходному напряжению Un 0,9 ивых, погрешность сокращается более чем в три раза и составляет 28 % от погрешности известного способа. Уменьшение погрешности объясняется тем, что нарастает скорость увеличения выходного сигнала времяэадающей цепи.

Определим, как зависит скорость от параметров времязадающей цели. Продиффе- ренцировав уравнение (2), найдем выражение для скорости выходного сигнала

сШд Цеых лУг

(9)

Из уравнения (9) видно, что скорость изменения выходного сигнала ид обратно пропорциональна постоянной времени Т времязадающей цепи. Следовательно, для повышения точности Т следует уменьшать.

Таким образом, в предлагаемом способе изменяется, по сравнению с прототипом, процесс формирования временного интервала, характеризующийся выбором предела переключения и постоянной времени вре

мязадающей цепи, что является существенным отличием.

Устройство для реализации предлагаемого способа должно содержать в качестве

5 времязадающей цепи неустойчивое апериодическое звено, которое получается при охвате интегрирующей цепи положительной обратной связью (см. 2). Таикм образом, положительный эффект достигается за счет но10 вой совокупности конструктивных элементов и новых связей, что является существенным признаком устройства, как объекта изобретения;

На фиг. 1 представлена функционально

15 принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит формирователь 1 импульсов, элемент И-НЕ 2, первый триггер 3, второй элемент И-НЕ 4, сумматор 5, ин20 тегрирующую цепь 6, элемент ИЛИ-НЕ 7, второй триггер 8.

Устройство состоит из последовательно соединенных формирователя 1 импульсов и первого элемента И-НЕ 2, выход которого

25 соединен с R-входом триггера 3 и входом второго элемента И-НЕ 4, Выход второго элемента И-НЕ 4 подключен к инверсному входу сумматора 5, выход сумматора 5 соединен с входом интегрирующей цепи 6, вы30 ход которой подключен к S-входу первого триггера 3 и инвертируемому входу сумматора 5. Инверсный выход первого триггера 3 соединен с входом элемента ИЛИ-НЕ и вторым входом элемента И-НЕ 4, а прямой

35 выход - с тактовым входом второго триггера 8. Прямой выход второго триггера 8 подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ 7, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 2. Известный выход второго

40 триггера 7 является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии триггеры 3 и 8 установлены в единичное состояние, первый элемент И-НЕ 2 открыт единичным по45 тенциалом с элемента ИЛИ-НЕ 7, второй элемент И-НЕ 4 закрыт нулевым потенциалом с выхода триггера 3, на выходе интегрирующей цепи б установлен потенциал логической единицы.

50 Входной сигнал радиоимпульса поступает на вход формирователя 1 импульсов (фиг. 1), в котором входной синусоидальный сигнал (точка А) преобразуется в импульсы (точка Б).

55 Первый импульс формирователя 1 импульсов, проходя через элемент И-НЕ, опрокидывает первый триггер 3 в нулевое состояние, при этом на обоих входах элемента ИЛИ-НЕ 7 устанавливается единичный потенциал и нулевой потенциал с его

выхода закрывает первый элемент И-НЕ 2, и последующие импульсы с формирователя 1 импульсов не проходят на первый триггер 3 (точка В). Элемент И-НЕ 4 открывается и при нулевом потенциале на его выходе (точка Д) на выходе сумматора 5 возникает положительный потенциал (точка Е), под действием которого интегрирующая цепь б разряжается до нуля (точка Ж). При достижении потенциала на выходе интегрирующей цепи, равного порогу срабатывания, первый триггер 3 опрокидывается в исходное состояние (точка О и передним фронтом с прямого выхода опрокидывает второй триггер 8 в нулевое состояние (точка 3), сигнал логического нуля с прямого выхода второго триггера 8 инвентируется элементом ИЛИ-НЕ 7, разрешая прохождение импульсов с формирователя 1 импульсов через первый элемент И-НЕ 2, первый триггер 3 вновь опрокидывается в нулевое состояние. Импульсы с первого элемента И-НЕ 2, поступая на вход второго элемента И-НЕ 4, то закрывают, то открывают его в течение полупериодов. Это приводит к соответствующему заряду и разряду интегрирующей цепи 6. Первый триггер 3 будет находиться в нулевом состоянии, пока будут импульсы, потому что потенциал на выходе интегрирующей цепи при разряде за время полупериода не достигнет порога срабатывания первого триггера 3. По окончании пачки импульсов разряд интегрирующей цепи произойдет до конца, второй триггер 3 вернётся в исходное состояние и опрокинет второй триггер 8 в единичное состояние. Так как передний фронт выходного импульса на инверсном входе второго триггера 8 задержан относительно первого импульса пачки на время, определяемое постоянной времени интегрирующей цепи 6, а задний фронт задержан на такое же время относительно последнего импульса пачки,, то на выходе

устройства формируется прямоугольный импульс, длительность которого равна сумме периодов частоты импульсов в пачке, т. е. равна длительности рэдиоимпульсного сигнала.

Формула изобретения

1. Способ формирования временного 0 интервала, включающий возбуждение вре- мязадающей цепи в момент начала формирования временного интервала, контроль за изменением выходного сигнала время- задающей цепи до заданной величины и 5 прекращение формирования временного интервала при их равенстве, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования временного интервала, изменяют крутизну выходного напря- 0 жения времязадающей цепи, обеспечивая ее монотонное увеличение.

2. Устройство для формирования временного интервала, содержащее формирователь, вход которого соединен с входной

5 шиной, выход - с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с R-входом первого триггера и с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первым входом эле5 мента ИЛИ-НЕ и с инверсным выходом первого триггера, S-вход которого соединен с выходом интегрирующей цепи, прямой выход - с тактовым входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с выходной шиной, прямой выход - с вторым

0 входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введен сумматор, выход которого соединен с вхо45 дом интегратора, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ.

Способ формирования временного интервала заключается в изменении крутизны входного напряжения времязадающей цепи, обеспечивая ее монотонное увеличение. Устройство для осуществления способа содержит формирователь импульсов, два элемента И-НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, два триггера, интегратор, сумматора. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Фиг. /

гииш.. ллп

в

г

д

t

+ t

-. t

W