Устройство для цифрового измерения отношения двух временных интервалов Советский патент 1993 года по МПК G04F10/00 

Изобретение относится к электроради- оизмерительной технике и может быть использовано при построении измерителей отношений временных интервалов.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что первый временной интервал заполняется импульсами перестраиваемой частоты, значение которой обратно пропорционально величине второго временного интервала.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство для цифрового измерения отношения двух временных интервалов содержит формирующие устройства 1 и 2, источник 3 опорного напряжения, генератор 4 импульсов, управляемый напряжением (преобразователь напряжение-частота), временные селекторы 5 и 6, счетчику 7 и 8 импульсов, оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) 9 и 10, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11, узел 12 суммирования, электронный ключ 13, интегратор 14. блок 15 управления.

Первый и второй входы измерительного устройства через последовательно соединенные формирующие устройства 1 и 2 соединены соответственно с первым и вторым входами блока 15 управления. Выход источника 3 опорного напряжения соединен с точкой, объединяющей вход опорного напряжения ЦАП 11 и неинвертирующий вход узла 12 суммирования, выход ЦАП 11 соединен с инвертирующим входом узла 12 суммирования. Выход последнего через последовательно соединенный электронный ключ 13 соединен со входом интегратора 14, выход которого соединен со входом генератора 4. Выход последнего объединяет входы временных селекторов 5 и 6, выходы которых соединены соответственно со счетными входами счетчиков 7 и 8 соответственно. Выходные шины счетчиков 7 и 8 соединены соответственно со входными шинами ОЗУ 9 и 10, причем выходная шина ОЗУ 9 соединена со входной шиной ЦАП 11. а выходная шина ОЗУ 10 является выходом всего устройства. Первый, второй и пятый выходы блока 15 управления соединены сосо

С

со

го 1 о о со

ответственно с управляющими входами временных селекторов 6 и 5, электронного ключа 13. Третий и четвертый выходы блока 15 управления соединены соответственно с точками, объединяющими входы установки в нуль счетчиков 7 и 8 импульсов и управляющие входы ОЗУ 9 и 12.

Устройство работает следующим образом. На вход 1 и 2 блока 15 управления с выходом формирующих устройств 1 и 2 поступают последовательности импульсов, длительности которых равны Т,, и Тг соответственно. На выходах 1 и 2 блок 15 управления вырабатывает импульсы, длительности которых равны входным, которые открывают временные селекторы 6 и 5, разрешая тем самым прохождение импульсов с генератора А на входы счетчиков 7 и 8 соответственно. По окончании действия входных импульсов, блок 15 управления закрывает временные селекторы 5 и 6. В счетчиках 7 и 8 фиксируются коды

U,

/ A U dt - %- A U,

(5)

где т - постоянная времени интегратора. Выходное напряжение интегратора

Кинт поступает на вход генератора 4 импульсов управляемого напряжением, на вы- ходе которого частота следования импульсов составит:

.UMHnr -K Г AU K (11цАп-и0). (6)

vЬ

где К - коэффициент преобразования генератора 4.

Генератор 4 импульсов изменяет , значение fr на новое. По окончании интегрирования весь процесс преобразования повторяется.

Под действием 1-й пары импульсов Ti и Т2 (вернее говоря 1-го импульса Т2) выходное напряжение A U станет:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения измерителей отношений временных интервалов. Устройство для цифрового измерения отношения двух временных интервалов содержит 2 формирующих устройства (1,2). 1 источник опорного напряжения (3), 1 генератор импульсов (4), 2 временных селектора (5, б), 2 счетчика импульсов (7, 8), 2 оперативных запоминающих устройства (9. Ю), 1 цифроаналоговый преобразователь (11), 1 узел суммирования

N2 - fr Та,

(1) (2)

где NI и N2 - число импульсов соответственно в счетчиках 8 и 7;

f r - частота следования импульсов генератора.

По окончании подсчета импульсов блок 15 управления на выходе 4 вырабатывает импульс, осуществляя тем самым запись кодов NI и Na в ОЗУ 10 и 9. Код N2 ОЗУ 9 поступает на входную шину ЦАП 11, на выходе которого вырабатывается напряжение

N2

УЦАП - U0 jгде ицдп - напряжение на выходе ЦАП 11:

No - разрядность ЦАП 11.

Напряжение с выходов источника 3 и ЦАП 11 подаются на суммирующий узел 12, на выходе которого образуется разность напряжений Д U:

А и и0-ицдп

(4)

Через интервал времени, необходимый для установки ОЦАП блок 15 управления вырабатывает на выходе 5 импульс длительностью to, который открывает электронный ключ 13. На вход интегратора 14 поступает напряжение A U, напряжение на выходе интегратора 14 Уинт через время to составит1

25

A U U0 - ицдп 0 или Up. ицАП (7) С учетом (2) и (3) выражение (7) примет

вид

30 U° U° HNo

(8)

или

,INQ

Тг Т2

(9)

40

С учетом (1), где временной интервал Ti заполняется счетными импульсами генератора 4:

Ni - fr Ti - No

NX

(Ю)

где ty- число импульсов, соответствующее отношению временных интервалов Ti к Та.

Последнее равенство показывает, что выходной код NX пропорционален отношению двух входных интервалов.

Выражение (10) также показывает, что введение отрицательной обратной связи с

выхода ЦАП 11 на вход генератора 4 (через ключ 13 и интегратор 14)устраняет нелинейность преобразования напряжение - частота, изменение частоты отслеживается в петле авторегулирования и не сказывается

на результаты измерения, что обеспечивает положительный эффект по сравнению с прототипом, где результат прямо зависит от частоты.

Пример выполнения блока 15 управления авторы не приводят н силу его полной

идентичности с аналогичным блоком в устройстве - прототипе.

Формул а изо бретени я Устройство для цифрового измерения отношения двух временных интервалов, содержащее первое и второе формирующие устройства, первый и второй временные селекторы, первый и второй счетчики импульсов, первое и второе запоминающие устройства, цифроаналоговый преобразователь, узел суммирования, электронный ключ, интегратор, генератор импульсов, уп- рсвляемый напряжением, блок управления, причем первый и второй входы измеритель- ного устройства через последовательно соединенные первое и второе формирующие устройства соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, выход узла суммирования - с входом ключа, выход ключа - с входом интегратора, выход интегратора - с входом генератора импульсов, управляемого напряжением, выход последнего объединяет входы первого и второго временных селекторов, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго счетчиков импульсов.

выходные шины которых соединены соответственно с входными шинами первого и второго устройств еуборки-хранения, причем выходная шина первого запоминающего устройства соединена с входной шиной цифроаналогового преобразователя, а выходная шина второго запоминающего устройства является выходом устройства, третий, четвертый и пятый выходы блока управления соединены соответственно с входами установки в нулевое состояние счетчиков, управляющими входами запоминающих устройств и управляющим входом электронного ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введен источник опорного напряжения и изменены связи так, что первый и второй выходы блока управления соединены с управляющими входами второго и первого временных селекторов соответ- ственно, выход источника опорного напряжения соединен с точкой, объединяющей неинвертирующий вход узла суммирования и аналоговый вход цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с инвертирующим входом узла суммирования.