Устройство дискретного измерения временных интервалов Советский патент 1975 года по МПК G04F11/08 

лом .1В;рб.ме11И, такн.е записанным, в определеИ |н вел ичины 1И 31нака ош-ибки, .допущенной при пзмаренИ|И эталонного И|Нтер,вала, в ра с1П1ределеш1и числа импульсов рециркуляции, поЛ|ученных при изчмерении этало-иного иитерв-ала, на .искусственно сф;ор М1Иро:ван-нОМ интер-зале, :и в ,ра.вномвр1иом «ра.спределе-нии о,шмб1ки Измерения эталоиного и:нтерв1ала в ви;:,с соответствующего 1ИМ1пуль,соа, в (преосраззванИИ кода числа рецир куля1ций (|полученного (прм .измерении неизвестного интервала) во временной .интервал, в течение которого |р.а1СН|рвделенные илянульсь о-шибки поступают на коМПенса.цию. При этом число равномерно распределенных импулысов ошибки, шрихоаящнхся на длительность полученного временного интервала, равно значению ошиб.ки, допущенной при .издшрен ии неизвестнопо интервала .времени.

На фйг. 1 дана схема Предлагаемого устройства 1В части из .мерения времевных интервалов; на фиг. 2 - то же в части автоматической компенсации ощибки.

ИзLмe|p:итeльнaя часть устройства содержит формирователи / и 2 в цепях стартового и столового ИМпульсов соответственно, линии задерж.ки 3 и 4, дополнительную {мониусную) линию 31а|держки 5, два коммутатора, соде ржащих ino две управляемые схе.мы савпад.ения б, 7 и S, .9 и управляющему триггеру 10, 11, схему ИЛИ 12, схему совпадения 13, схему совладения конца измерения 14, тр.иггер срыва генерации 15, клеммы связл с мэ)Миеисирующ1-РМ блоком устройства.

Ко|М1иен1С11рующая часть устройства содержит формирователь эталонного интервала 20, .выкод «конец эталонного интервала .которого соединен через клемму 17 со вторым IBXOдюм фор1М.ирователя 2, а выход ИМ1пульса, оиределяющего «начало эталонного интерзала, соадинен с юервьш входом схемы ИЛИ 21 и со входом 22 коммутатора 23, .сигнальный вход формирователя 2(9 связан через клеММу с источником эталонных сигналов и с сигнальiHbiiM входом |форм.ировате.тя эталонных последовательностей 24, .В:ход «формирован.ие сто.пгавого глаппульса .соеди:неи .с ,кле:М1М10Й «Старт, вход коман.ды «наЧало и 1конец форм.ирова.ния эталонного интервала с(вяза1Н с выходО(М 25 коммутатора 23, выход схемы ИЛИ 21 соединен через клем.му 16 с первым входом форМИрователя 1.

Вход 26 коммутатора 23 через .клемму /5 соединен .с выходом иониусной линии задержки 5, а вход 27 коммутатора 23 через «лемму 19 - с ВЫХОД01М схемы 14 со.В падения конца измерения. Выход 28 .Коммутато1ра 23 соединен с первым оигналыным входом преобразователя код - время 29, а через один Из входов Схемы ИЛИ 30 - со вхо.дом суммирования счетчи.ка точного отсчета 31, второй вход схемы 30 соединен .с выходом 32 ;коммутат.ора 25. Вход вычитания счетчика 31 подключен к 1ВЫ.ХОДУ 33 .коммутатара 23, выход 34 которого соединен со аходом «начало фор.мирования формирователя 24, (первый .выход которого соединен С сигнальньгми входами управляемых дел1ителей 35, 36, а второй - с сигНал1знЫМи входами управляемых делителей 37 и 3S. Выход 39 коммутатора 25 связан с сигнальными оходами счетчика 40 разности .и счетчика 41 измерения эталонного интервала (TarJ- Выход определения знака разности счетчика 40 соединен со входом 42 коМ.мутатора 25.

Единичные выходы (разрядов счетчиков 40 и 41 соединены со В. управления делителей 55 и 36, выходы которых лодключены соответственно .к сигнальным входам счстч;- .ков 43 и 44, единичные выходы разрядов которых соединены со входами управления делителей 57 и 38 соответственно. Выход дел.1теля 38 соединен со вторым сигнальным входом преобразователя 29, выхад которого соединен с одни.м из входов триггера 45 разрешен.ия комггенсащии ошибки.

Выход деллстеля 57 соединен с импульсным входом схемы И 46, потенциальный .вход которой связан .с выхО|Дом тр иггера 45, а выход соединен со входом 47 коммутатора 25.

Предлагаемое устройство (работает следуюЩИ1М об(.м.

При ноступлении видео.им1пульса на «Старт, что .соответствует началу измерения .не звестного интер(вала вре.мени, все узлы устройс.тва, связанные с этой .клеммой, устанавливаются в исхо.дное состоян-ие, а в Счетчике 40 устана.вли.вается кад, соответствующий точному числу диохрет Д, укладывающихся ка периоде следования 1импульео.в источника эталонных сигналов (Tgrj- Однов1ременно импульс поступает на вход «формирование стопового импулыса формирователя 20, а через схему ИЛИ 21 и клемму 16 - на первый вход формирователя 1. По этому с.игналу на CTOinQBOiM выходе формирователя 20 появляется первый импульс И|сточ(ника эталонных сигналов (Тэг), следующий за стартовы-м. Через .кле.мму 17 этот импульс в качестве стопового поступает .на второй вход формирователя 2. Стартовый им.пульс, вре.менной интервал от которого до стопового требуется измерить, через формирователь 1 поступает на линию задержки 5, и задерживается на величину т ,равную яли большую максимальной .величины измеряемо-го интервала. Триггер 10, управляющий схе.мами совпадения 6 .и 7, перед каж.дьгм измерением стартовым им.пульсом устана1вливается в .исходное состояние, прИ .котором открыта схема 6, а это обесиечивает Т1рохож.де.НИе стартово(го имнульоа на «ониусную линию задерж,ки 5, вел.ичина задержки которой Дт и далее, через схему 12 на схему 13, находящуюся в открытом состюяНии, та,к как триггер 15 выдает на нее разрешение для яро.хожден ня имлульса.

Одновремевно .и-мпульс с выхода схемы 6 постуиает ада Tipwrrep 10, переводя его В состоя:ние, при KOTopoiM выдается разрешение на схему 7. С выхода схемы 13 .иМПульс постутает яа второй вход фармирозателя /. Стоповый импульс, до Которого апределяется временной интервал, .поступает -через фор мирователь 2 .на ллнию задержки 4 (.величина задержки которой (TI) и с ее выхода поступает на схемы 5 и 9. Схема 8 открыта, так как Tip.iirrep 11 лереведен Стартовы-м импульсом в С0:стоян-ие разрешения для схемы 8. С выхода -схемы 8 сто1П01вый имлульс, задержаниый на .величину, равную йли большую постоянной ко.ммутирующих элементов рецир«улятора, постулает «а третий вход формирователя 1, затем, пройдя линию задержки 3, поступает ла схемы 6 .и 7, лричем в открытом соСТОЯ1ШШ Находится схема 7. С выхода cxeiMM 7 через схему 12 имлульс поступает на отрытую схеэду 13, а также ва триггер 10 и переводит его -в исходное состояние. С выхода схемы 13 ИМ.пульс поступает на второй вход формирователя 1, так как ста.ртовый импульс появляется на .выходе схемы 13 раньше стопового, то на входе формирователя / оба импульса появятся в той же последовательности, но временной интервал :между уме.льшится на .вел:ич.ину , ра1В.ную величине задерж:к11 1но.ниусной лип-ии 5. Зтот Процесс многократно .повторяется. В результате образуются две .последовательности импульсо.в, периоды которых отличаются на Ат, причем перио.д .следО|Ва«ия имлульсс в .в пocлeдoвaтev ьности, образо.ванной сто.повым импульсом, 1меньше. С выхода схемы 13 последовательности ймлзльсов поступают на вход схемы 14 конца измерения, а также ла первый вход форМИрователя 2 ,и после за.держ.ки на линии 4 поступают «а .схемы 8 и 9. В открытом состоянии паходгат.ся схема 9, как триггер 11 выдает разрешение на прохождение импульсов. С выхода схемы 9 :И1М.пульсы (поступают на схему 14. В схеме 14 в определенном периоде рециркулЯЦ-ии происходит совпадение и.мпульсоз из последо1вате«тьностей, образовадных стартовым -и столовым и-мпулыса ми. Число 1имлульсав на выходе линий задержки 5 соответствует числу дискрет, укладывающихся «а непзз&стном из меряемом интервале времени. В момент сов:;1а.дения жмпульсов в схеме 14 форм.ируется импульс переброса триггера /5 в состоя.ние, за прещаюш.ее прохождение ймпульсов через схему 13, в результате рециркуляция сры.в ается. Стартовые импульсы, появляющиеся при рец.1гркуля|ции ла выходе лннии задержки 5, через клем/му 18 .поступают на 1ВХО|Д 26 коммутатора 23 и с его выхода 28 - на пер.вый сигнальный вход иреобразователя 29, а через схему ИЛИ 30 - на суммирующий вход счет чика 31, где записывается число .рециркуля ции, соответствующее измеряемому интерва лу .времени. С выхода схемы М через .клем-.му 18 им пульс, .характеризующий конец 1И31ме1рен1ИЯ, по ступает на вход 27 коммутатора 23. По зто у .импульсу вход 26 Коммутатора 23, иа коорый поступают импульсы с JIIHIHIHH задерж.И 5, отключается от выхода 28 коммутатора 3, а с выхода 25 коммутатора импульс постуает .на 1вход «начало формирования эталоного И1нтервала формирователя 20. По этоу сигналу .в формирователе 20 вырабатываетя пара .импульсов, интервал между которы..м.и а)вен 1пвриоду следования импульсов этом первый импульс пары в качестве тартового через схему ИЛИ 21 и клемму 16 оступает на первый вход формирователя /, .дновременно этот импульсе п-оступает и ва ход 22 .коммутатора 23, при этом вход 26 через выход 39 коммутатора 23 подключаетя к сигнальным входа-м счетчика 40 и счетчика 41 измерения эталонного интервала, а выход схемы совпадения 14 через вход 27 и выход 34 1коммутатора 23 соединяется со вхоДО.М «начало формироваиия последовательлостей фор1мирователя 24. Второй импульс пары .выполняет функции стопового, которым определяется граница эталонного интервала. Зтот импульс поступает с первого .выхода фсрмиро.вателя 20, через клемму /7 - ла .второй вход формирЭвателя 2. Рециркуляция импульсов при измереппи эталонного интервала () происходит точно так же, как было описано, и при «змерелии неизвестного интервала времени, с той разницей, что запись числа рециркуляции производится в счетчики 40 и 41. В начале измерения .неизвестного интер(Вала вре)мени стартовы.м .импульсом .в счетчике 0 был установлен код числа редиркуляций, который был бы получен при безоШНЙочноМ измерении Т г дискретным способом. ори поступлении пмпульсав с выхода линии задержки 5 в счетчик 40 в нем образуется разность между точны.м зпачеллем числа рециркуляции, за.писанным ралее, и ч.пслом рециркуляции, полученным пр.п лз.мерексгм Гэг. и одновреаделно определяется знак полученной разности. В счетчпке 41 записывается код числа рециркуляции, полученного -лрп измерении Тэт- Величина разности, залпсапной в счетчике 40, представляет собой ошибку, допущенную при измерении эталонного интервала. После совпадения рециркулирующих (эталонных) старто(вого 11 стопового пмктульсов в схе.ме 14 с ее выхо.да через кле.мму 19 на вход 27 ком1мутатора 23 поступает импуль- . соответствующий окО:Нчанию .измерен.ия, np.i этом сигнальные .в.ходы счетчиков 40 и 41 отключаются от выхода линии задержки 5, одновременно через выход 34 1КОМ|Мут.атора 23 на виход «начало формирования последовательностей форм.Иро.вателя 24 по.дается импульС, по которому формирователь 24 .вырабатывает две одинаковые последовательности .импульсов, следующие одна за другой. Обе тюследовательности фор.мируются из илшульсов эталонной частоты /эг н оп.Имаются с разных выходов формирователя 24. Число И1миульсов т

в гюоледсвательностт для iKOHKpeT.Horo значения Г ЭР должно удозлеизорять условгию

Т

эг

т ,„Г

где Дт .„„„ - лппжмально вэзмажное значение за;1еож:хн дотюл нительной лИНии 5 с учетом тех11олог:;1чеоксго раЗбрОса, старения и температурщой - сстабильносТН.

Такой :вы5ор числа т обусловлен необходимостью обеспечения заданной точности измерення на всем 1Д1 а1пазо1не возможлых изДШнений от 1минимума до ,и 1уМа величииы задержки Ат 1НОНИуСНой линии 5.

Первая -последователвность с ле рвого выхода формирователя 24 постунает на входы предвар гтельных уира вляемы.х делителей 35 и 36.

Коэффагцлент деления тгредварителк-юго делителя 35 определяется кодом разлостл (ошибка измерения эталонного иитедаала), за1ПИ1саины1М в счетчике 40. В тродессе деления -определяется число интервалов носледователькости, соответствующее ед1ИН1ИЦе ошлбки, и результат Измерения в ви1де частно-го записывания в счетч№К 43. Коэффициент деле-ния П)ред1вар,ительного делятеля 36 01и,ределяется кодом Ч.исла рец,ир.кулядий, записанных в счетчике 41 при измерении эталоаного интервала В|ремени. Результат деления IB виде частного занисывается .в 1счетчи,к 44, шосле чего со второго выхода формирователя 24 на входы основных -управляемых целителей 57 и 38 выдается вторая последовательность импульсов.

Коэффициент деления делителя 37 определяется (кодо;м часпното, записанного з счетчике 43, а :коэфф ицнент деления делителя 38 определяется ко|дам частного, за-лисавного в счетчи.ке 44.

В результате деления второй последовательности, с 1выхода делителя 38 на второй сигналыный вход .преобразователя код - время 29 будут поступать жмпульсы, равномерно распределенные иа интервале, равном длительности пocлeдoвaтev ьнocти (Т„,), где , п/ричем число импульсов ipaBHo числу рециркуляции, 1полученнО|Му .при из1ме|р&нии Гэг.

Одновременно с выхода делителя 37 на импульсный В;Ход схемы И 46 будут .поступать импульсы, равно мерно распределенные «а иятервале, равном длительности иоследовательности, тричем число этих илтульсов будет соответствовать ошибке, допущенной при измерении эталонного интервала. Так,и,м образом, в нроцессе произведениых операций результат измерения эталонного интервала и допущенная при его измерении ошибка ра.вно.мерно распределяются иа одинаковых интер1Валах в виде соответствую щи.х ч.ИСел ИМпульсой. Им.пульсы ощибки с выхода делителя 37 через открытую схему И 46 поступают иа .вход 47 ;коммутатора 23. Число идгпульсав, пасту.пи1в.ших на этот вход .коммутатора, зависит от времен.и, в течение которого схема И 46 находится .в открыто Состоянии. В свою очередь это время определяется кодом числа, записанного в преобразователе 29, .и периодом

следованИя Импульсов, поступающих на Преобразователь с делителя 38.

При поступлении с делителя 38 на преобразователь 2 числа импульсов, ра.вного числу рециркуляции, записанных IB .преобразователе

при из1мере.нии неизвестного интервала времени, с прео1б|р.азователя 29 на один из выходоз триггера 45 поступает импульс, по которому триггер 45 выдает aainpeT на ьсхему И 46 и тем самым прекращает выдачу импульсов ошибки

«а вход 47 ком;мутатор1а 23.

Выделенное число импульсов соответствует ошибке, до.пущенной ари измерении неизвестНого интервала времен.и. В за1виси;мости от знака ощ.ибки, ОПр еде ленного в .счетчи1ке 40,

импульсы будут поступать через коммутатор 23 либо .на вход суммирования, либо па вход вычитания счетчика 31, компенсируя тем саLMbiiM ощиб,ку, допущенную три измерении н.еизBecTiHoro Временного интервала. Анал.итичеакое

до.казательство .подт1вер.Ж1дает, что величина СКомпонсированной ошибки равна величине ошибки, доиущенной при измеревии временного интервал1а.

Д /У,„, (Дт-АО,

/рец - чиоло рециркзляцпй, полученное измерении неизвестного интервала

А /5Аг,

А - ошиб.ка, подлежащая кампенсации, р - число им1пулБСов компенсации, поступив ших 1на счетчик 31.

Т

к . ,

где TI - период повторения импульсов на 45вьсходе делИ Теля 37,

Тк - длительность временного промежутка определяемого КОДСУМ, соот.ветст1вую ЩИм «еизВестному излшренному интервалу, за1писанному в 50преобразователь 29.

Т. -Vpeu Т,,

где Т - 1п©р;иод повторения и.м.пульсо.в па вы55 хо.де 01СНОВНОГО делителя 38.

Пг

П

„3.

число рециркулядий, .получивизмерении этav oннoгo интер-вала.

отГэг

ИСТ нам пде N,,f. - ЧИОло рециркуляции три ид&альиой лоннуСной ЛИДИИ 5 (т. е. Лт ЛО Тогда число ИМпульсов, необходимое для .ко,М|пек:ап.:1и ошибки, допущевной ари изме. ,неи,3|3встного интервала, будетЛ пси- - эгПТУрец(Дт-ДОР л; л/ N V пет ||СТПЗМ Откуда величииа скомпенсированной ошибки равна / Дт-Д; - .Д УУр,ц (Дт-ДО, Л рД/-Л ец т. е. Д А . Таким образогм, лакапливающаяся ошибка ском1пенсирс.вана, и точность из.мерения теперь определяется лишь вел ичииой выбраиного дискрета Д -и точностью этало иого и.нтервала. П ;р е д м е т изобретен :и я Устройство дискретного измерения временных .интервалов, содержаш,ее ,мутаторы, с-с.новные и .ноииуоную ли«ни задержки, формиро,ватеЛИ импульсов, триггеры, схемы ИЛИ, схемы со в;паден«й, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения времен,ных иитервалов, оно снабжено устройством автоматической компенсации ошибки измерения, содержаш;иМ распределитель и-мпульсов рециркуляции, вхлючаюший IB себя счетчики частного и измерения эталонного иятервала, предварительный и основной управляемые делители, распределитель импульсов ошибки, в,ключаю:щлй в себя счетчики разности и ча1стного, предварительный и основной управляемые делители, треобразо.ватель код - время, триггер и схему И разрешения компенсации ошибки, счетчик точного отсчета, коммутатор, формирователь эталонных цоследовательностей, схемы ИЛИ и форМ-ираватель эталонного интервала, при этом сигнальные входы предварительных управляемых делителей объедииены и иодключе-ны к первому выходу формирователя эталонных последовательностей, а управляемые входы этих делителей соедиVвены с .выходами счетчика авмерения эталонного интервала в распределителе :Импульсов рецир куляции и с выхода ми счетчика разности в распределителе ошибки соответственяо, сигнальные входы этих счетчагков объединены и через каММутатор связаны с выходом нониусной линии задержки, сигнальные входы 0 сновных упра1вляемых делителей объедииеиы и подключены ко второму выходу формирователя эталонных последовательностей, входы управления основных делителей соединены с выходами соответствуюш.его счетчика частиого, сигнальный вход каждого из которых -подключен к выходу .предварительного управляемого делителя в своем распределителе, выхо1 ОСНОВ1НОГО управляемого делителя IB распределителе импульсов рециркуляции, связан со вторым сигнальпым входом преобразователя код - время, первый сигнальный вход которого через коммутатор подключен к выходу нониусной линии задержки, а выход связан со входом триггера разрешения компенсации ошиб.ки, выхо.д основного управляемого делителя а распределителе импульсов ошибки, соединен с импульсным входом схемы И разрешения компенсации ошибки, выход схемы И , через ко.ммутатор в зависимости от знака ошибки, определяемого счетчиком раз.ности IB распределителе импульсов ош.ибки, связан с одни.м из входов счетчика точного отсчета, вход суммирава1ния которого через схему ИЛИ и коммутатор связан с выходом иониусной линии задержки, сигнальный вход формирователя эталон.ных последовательностей соединен с источников эталонных сигналов, а вход «начало формирования через коммутатор связан с выходом схемы савиадения конца измерения, сигнальный .вход формирователя эталонного интервала подключен к ИСточнику эталонных и мплчтьсов вход «фор1мировамие стопового и.мпульса пр.ИСоединен -к клемме «Старт, а вход «начало ,н ко.нец эталан.ного .интервала через коммутатор связан с выходом схемы совпадения конца измерения и с выходом «начало эталонного и.нтервала, который через схему ИЛИ связан также с nepiBbiM входом формирователя стартового импульса, .выход «конец эталонного интервала подключен ко второму входу формирователя стопорного и т;пyльca.

1,16 in Il9 18 LjTb id r LJ I

Фиг. U,