ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ Советский патент 1971 года по МПК G04F10/04 H03M1/50 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники.

Известны цифровые измерители интервалов времени, содержащие входной формирователь, ключ с триггером управления, схему задержки с отводами, схему сборки и счетчик, работа которых, основана на методе задержанных совпадений. Точность подобных устройств при измерении коротких временных интервалов ограничивается быстродействием счетчика, а также максимально возможным числом отводов схемы задержки. Это практически исключает использование метода задержанных совпадений для оценки двух и более разрядов измеряемой величины.

Предлагается цифровой измеритель интервалов времени, позволяющий с высокой точностью производить измерение интервалов времени в достаточно широком диапазоне их значений без повышения быстродействия счетчика и без увеличения числа отводов схемы задержки. Предлагаемый цифровой измеритель позволяет использовать идентичные блоки для измерения значения каждого разряда аналоговой величины.

Он содержит декады для оценки каждого из младших разрядов, состоящие из схемы совпадения, вентиля, расширителя импульсов и генератора строба. Вход схемы совпадения соединен через расширитель со входом

вентиля своего разряда и с выходом схемы сборки предыдущего разряда, а вы.ход схемы совпадения - с запирающим входом ключа и через генератор строба с управляющим входом вентиля своего разряда. Его выход соединен со входом схемы задержки и отпирающим входом ключа последующего разряда. Выходы ключей соединены со счетными входами соединенных последовательно счетчнков

соответствующих разрядов.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временнь1е диаграммы работы прибора. Измеритель содержит входной формирователь 1, ключ 2 с трнггером управления 3, схему задержки 4 с отводами, схему сборки 5, счетчик 6 старшего разряда и набор идентичных схем по числу дополнительных (младших) разрядов измеряемой величины. (На

фиг. 1 показан прнмер для трех донолнительных разрядов). Каждая такая схема состоит из схемы задержки 7-7 с отводами, схемы сборки S-8, ключа 5-9, расширителя имнульсов , схемы совнадения ,

генератора строба /2-12, вентиля /5-13

и счетчика . Диаграммы 15-18 (см.

чалз и концу измеряемого временного ннтервала Т х- Первый HS этих импульсов поступает на вход схемы задерн ки 4, и, перебрасывая триггер 3, открывает ключ 2, через который последовательность импульсов с периодом повторения TO проходит на счетчик 6 старшего разряда. Второй импульс с выхода формирователя Л возвраш;ая триггер 3 в исходное состояние, закрывает ключ 2, открывает ключ Р первого дополнительного разряда и запускает схему задержки 7 этого же разряда. В счетчике 6 фиксируется число По, соответствующее числу единиц старшего разряда измеряемой величины. Импульсы с выхода схемы задерлски 7 через схему сборки 5 и открытый ключ 9 поступают на вход счетчика /4 первого дополнительного разряда. Период TI следования этих импульсов определяется параметрами схемы задержки 7 и выбирается из условия

Т, О.ЭГоОдновременно с выхода схемы сборки S эти импульсы подаются на один из входов схемы совпадения /Л, на второй вход которой продолжают поступать расширенные расширителем 10 до длительности Ti 0,l TQ импульсы с выхода схемы сборки 5 предыдущего разряда. Один из этих расширенных импульсов совпадает с одним из первых девяти импульсов, пришедших с выхода схемы сборки S. В момент i совпадения двух импульсов схема совпадения // закрывает ключ 5 и запускает генератор строба 12, который выдает на вход вентиля /5 стробирующий импульс длительностью, несколько превышающей величину Гс. Следующий после произошедшего совпадения импульс с выхода схемы сборки 5 поступает на второй вход вентиля , и с выхода последнего в момент времени Т поступает импульс на запуск схемы задержки 7 второго дополнительного разряда. В счетчике 14 фиксируется число /г равное числу единиц первого дополнительного разряда измеряемой величины.

На фиг. 2 в увеличенном временном масштабе показаны импульсы на входе схемы совпадения 11 в отрезок времени, соответствующий концу измеряемого временного интервала (момент времени , диаграммы 19 и 20), и в отрезок времени, соответствуюший совпадению «i выходного импульса схемы 5 с одним из импульсов предыдушей последовательности (момент времени ь диаграммы 21-23. Пунктиром и стрелкой на диаграмме 23 отмечен момент времени tl, соответствующий запуску схемы задерлски второго дополнительного разряда. Стрелка означает, что момент зап)ска этой схемы соответствует переднему фронту следующего после совпадения выходного импульса схемы 5.

пускает схему задержки 7 н открывает ключ 9, через который серия импульсов, следующнх с периодом повторения Г2 0,89 Го с выхода схемы сборки 8, проходит на счетчик 14 единиц второго дополнительного разряда. Ключ 9 закрывается схемой совпадения П в момент 2 совпадения одного нз расширенных расширителем W до длительности Та 0,01 Го импульсов предыдущей последовательности с одним из первых девяти выходных импульсов схемы 5. Одновременно с этим запускается генератор строба 12, выдающий на вход вентиля 13 стробирующий импульс длительностью, несколько превышающей величину Г;. Следующий после произошедшего совпадения импульс с выхода схемы сборки 5 первого дополнительного разряда поступает на второй вход вентиля /5, и с выхода последнего в момент времени t поступает импульс на запуск схемы задержки 7 третьего дополнительного разряда. Этот же импульс открывает ключ 9.

Входные сигналы схемы совпадения 11 в момент времени /2 показаны на диаграммах

24 и 25. На диаграглме 26 пунктиром отмечен момент времени t, соответствующий запуску схемы задержки третьего дополнительного разряда и совпадающий с передним фронтом следующего после совпадения выходного импульса схемы сборки 5. Счетчик 14 фиксирует число импульсов «2, нришедших на него за отрезок времени, заключенный между моментами времени t и t. Аналогично работают схемы, служащие для

оценки третьего и других дополнительных разрядов измеряемой величины. Число таких разрядов ограничивается, в основном, быстродействием ключей н схем совпадения.

Период Гг следования импульсов последовательности каждого дополнительного разряда выбирается из условия

,1-10-,

0)

где 1 - номер дополнительного разряда 45(1,2...);

Го - период следования импульсов последовательности старшего разряда. Длительность Тг расширения импульсов предыдущей последовательности, поступающих на вход схемы совпадения последующего разряда, выбирается из соотношения

т,..

(2)

Из рассмотрения временных диаграмм (фиг. 2) можно записать основное уравнение шкалы цифрового измерителя интервалов времени для случая трех дополнительных разрядов:

Т, Т,(п,, + } + Т,(п, + п.,+ }-Т,п,-Т,(п, + п, + 2).

Можно показать, что аналогичное выражение будет справедливо для любого числа дополнительных разрядов. При этом отсчет со счетчиков четных дополнительных разрядов должен сниматься в дополнительном коде.

Максимальное время измерения для случая /п дополнительных разрядов определится из следующего выражения:

Тп + дт.

я шах

Погрешность дискретности предлагаемого устройства составит величину

5 5„.10-,

где т -число дополнительных разрядов;

бо - погрешность дискретности при

оценке старшего разряда. Из выражения (3) видно, что значения Тг длительности расширенных импульсов последовательности каждого разряда непосредственно не входят в уравнение шкалы измерителя. Однако из фиг. 2 можно сделать вывод, что если длительность импульсов одного из разрядов превышает номинальную, определенную из условия (2), может произойти ложное совпадение одного из расширенных импульсов не с п, импульсом последовательности соответствуюш,его разряда, а с (tii-1) импульсом, что приведет к ошибке в оценке этого разряда и вызовет сбой в работе прибора, так как ни один из девяти импульсов последовательности следуюндего разряда ие совпадет в этом случае с импульсами последовательности предыдуш;его разряда. Указанный недостаток легко устраняется незначительным увеличением числа отводов схем задержек дополнительных разрядов с целью

возможности исправления возникшей ошибки при неправильном совпадении импульсов в предыдуш,ем разряде, а также последовательным соединением счетчиков дополнительных разрядов с целью осуществления переноса возможного импульса переполнения из младшего разряда в более старщнй.

На основе предлагаемого устройства возможно построение измерителя, работающего в любой позиционной системе счисления.

Предмет изобретения

Цифровой измеритель интервалов времени, содержащий входной формирователь, триггер управления, схему задержки с отводами, соединенными через схему сборки и ключ со счетчиком, отличающийся тем, что, с целью

поБышения точности измерения без повышения быстродействия счетчика и увеличения числа отводов схемы задержки, он содержит декады для оценки каждого из младших разрядов, состоящие из схемы совпадения, вентиля, расширителя импульсов и генератора строба, причем вход схемы совпадения соединен через расширитель со входом вентиля своего разряда и с выходом схемы сборки предыдущего разряда, а выход схемы совпадения - с запирающим входом ключа и через генератор строба с управляющим входом вентиля своего разряда, выход которого соединен со входом схемы задержки и отпирающим входом ключа последующего разряда,

при этом выходы ключей соединены со счетными входами соединенных последовательно счетчиков соответствующих разрядов.