Цифровой измеритель временных интервалов Советский патент 1974 года по МПК G06J3/00 G04F7/10 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

1

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано в радионавигации, радиолокации и других областях радиотехники, где необходимо измерить временной интервал между двумя сигналами.

Известны цифровые устройства для измерения временных интервалов, работающие по принципу заполнения измеряемого промежутка времени импульсами эталонной частоты, причем для уменьшения ошибки квантования временной интервал заполняется импульсами п - тактного генератора эталонной частоты /э, сдвинутыми относительно друг друга на время -- .

«Л

В состав таких измерителей входит п-тактный генератор эталонной частоты, триггер, вентили, счетные ячейки и логические схемы, осуществляющие связь регистрирующего счетчика со счетными ячейками. Однако при они пригодны лищь для однократных измерений и не позволяют непосредственно накапливать результат за т измерений. Во многих практических случаях измеряемый временной интервал содержит значительную флуктуационную ошибку, из-за наличия шумов на выходе, для фильтрации которой необходимо провести серию последовательных измерений.

Цель изобретения - уменьшение ошибки квантования в каждом элементарном измереНИИ, определяемой частотой эталонного генгратора, и уменьшение флуктуационной ошибки путем осреднения результата за- т измерений. Это достигается за счет того, в измеритель введен двухканальный делитель частоты на четыре входа, каждый канал которого содержит две входные счетные ячейки, включенные параллельно на выходы соответствующих схем совпадения, последовательно включенные схему сложения по модулю два и дополнительную счетную ячейку, при этом входы схемы сложения по модулю два соединены с выходами двух входных счетных ячеек, выходы дополнительных счетчиков в каждом канале включены на входы выходной схемы сложения по модулю два, соединенной своим выходом с регистрирующим счетчиком.

На фиг. 1 представлена схема цифрового измерителя временных интервалов; на фиг. 2 - график переходов в устойчивое состояние делителя при изменении сигналов на его входе.

Схема содержит четырехтактный генератор эталонной частоты 1, триггер 2,схемы совпадения 3-6, счетные ячейки 7-12, схемы сложения по модулю два 13, 14 и 15, регистрирующий счетчик 16 и устройство отсчета числа измерений 17. Счетные ячейки 7-12 и схемы сложения по модулю два 13-15 образуют буферный четырехвходовый делитель 18.

Старт и стоп импульсы, времепной интервал между которыми необходимо измерить, управляют триггером 2, выходной сигнал которого поступает ,на входы схем совпадения 3, 4, 5 и 6. Кроме того, на входы этих схем подаются соответствующие такты эталонной частоты генератора 1 и сигнал блокировки с устройства 47.

Устройство 17 разблокирует схемы совпадения 3-6 при подаче команды «Пуск и запирает их после того, как произведено т измерений, причем отсчет числа измерений производят по стоп-импульсам. При поступлении старт-импульса переключается триггер 2, и квантующие импульсы генератора 1 через схемы совпадения -6-6 подаются на соответствующие входы делителя частоты 18. С приходом стоп-импульса триггер 2 сбрасывается и запирает схемы совпадения 3-6.

Выходные импульсы делителя 18 поступают на вход счетчика 16. Количество выходных импульсов буферного делителя пропорционально числу квантующих импульсов, поступивших на его входы за т измерений, а частота выходных импульсов не превышает частоты эталонного генератора /э. 11осле проведения измерений устройство 17 блокирует схемы совпадения и результат измерения фиксируется регистрирующим счетчиком 16.

Б общем случае при некогерентных частотах эталонного генератора и измеряемого сигнала при поступлении старт-импульса первый выходной сигнал может появиться на выходе любой из схем совпадений 3-6. Аналогично с приходом стоп-импульса последний квантующий импульс, прошедший на вход буферного делителя в данном измерении, может поступить с любой из схем совпадений. Следовательно, при проведении последовательно т измерений после каждого измерения может нарушаться порядок поступления квантующих импульсов €0 схем совпадения 3, 4, 5 и Ь на входы буферного делителя. Для обеспечения накопления за т измерений количество выходных импульсов, формируемых буферным четырехвходовьш делителем должно зависеть только от числа квантующих импульсов, поступивших на его входы за время измерения и не должно зависеть от порядка следования импульсов и предыдущего состояния делителя.

В делителе 18 -изменение состояний на выходе схем сложения по модулю два 13 и 14 (сигналы Л и В) происходят каждый раз при поступлении очередного квантующего импульса на соответствующие входы счетных ячеек 7-10 независимо от их состояния и порядка поступления квантующих импульсов. Схема сложения по модулю два 15 аналогично меняет свое состояние (сигнал С) при каждом изменении сигналов А -к В.

Чтобы связать изменение состояния на выходе буферного делителя с входными квантующими импульсами рассмотрим график переходов в возможные состояния (фиг. 2).

Узлы 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 и 26 соответствуют состояниям ABC, ABC, ABC, ABC, ABC, ABC, ABC, ABC. Переход от одного узла к другому происходит при изменении состояния сигналов Л или В, т. е. после воздействия любого квантующего импульса. Из графика переходов следует, что переключение выходного сигнала С из «1 в «О и снова в «1 происходит в результате воздействия

трех, четырех или пяти квантующих импульсов в зависимости от состояния схемы.

Б случае начала переключения из узлов 19 или 21 сигнал С снова может перейти на высокий уровень через три или четыре квантующих импульса, причем если переключение произойдет через три квантующих импульса, то схема всегда приходит в узел 20.

При переключении из узла 20 сигнал 24 вновь может вернуться на высокий уровень

уже через четыре или пять квантующих импульсов, в последнем случае схема приходит в узлы 19 или 21. Отсюда следует, что при непрерывной работе буферного делителя циклы переключения за три такта будут чередоваться с циклами переключения за пять тактов, либо цикл переключения будет равен четырем тактам. Следовательно, коэффициент деления буферного делителя в среднем всегда равен четырем и максимальная ошибка за

счет изменения коэффициента деления не может превышать одного квантующего импульса за время измерения, т. е. не превышает величины, что уже при составляет

/эМ „

пренебрежимо малую величину.

В предлагаемом измерителе временных интервалов все счетные ячейки и логические элементы работают на частоте не выше эталонного генератора, хотя за период следования

квантующих импульсов эталонного генератора происходит запоминание 4 тактов этого генератора. Таким образом, погрешность квантования измерителя уменьшена в четыре раза

и равна , а флуктуационная составляю4/э

щая ошибки уменьшена в раз.

Предмет изобретения

Цифровой измеритель временных интервалов, содержащий генератор .импульсов эталонной частоты, схемы совпадения, формирующий триггер, регистрирующий счетчик и счетчик числа циклов измерений, отличающийся

тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений, в него введен двухканальный делитель частоты на четыре входа, .каждый канал которого содержит две входные счетные ячейки, включенные параллельно на выходы

соответствующих схем совпадения, последовательно включенные в схему сложения по модулю два и дополнительную счетную ячейку, при этом входы схемы сложения по модулю два соединены с выходами двух входных

счетных ячеек, выходы дополнительных счет5 . чиков в каждом канале включены на входы выходной схемы сложения по модулю два,

-:

1

15 2Л

/ Jm2

16 6 соединенной своим выходом с регистрирующим счетчиком.

12

J4 т 2

Старт

Стоп. Пуск

Ю J

9иг /

3 В 20 А 21 3 22

bv