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

1

Изобретение относится к области импульсной техники, в частности к устройствам для измерения временных интервалов в широком динамическом диапазоне измеряемых длительностей.

Известно устройство для измерения временных интервалов, состояш,ее из генератора импульсов опорной частоты, счетчика, схемы запрета, устройства управления и устройства изменения частоты следования опорных импульсов, включающее в себя вспомогательный счетчик, линию задержки и схему запрета. Генератор импульсов опорной частоты соединен со счетчиком через схему запрета и устройство изменения частоты следовапия опорпых импульсов при переполнении вспомогательного счетчика.

Однако при измерении интервалов в широком диапазоне длительностей для получения малой текуш,ей отпосительной погрешности приходится изменять частоту следования импульсов опорной частоты, на что затрачивается время. Это не позволяет использовать большие частоты следования счетных импульсов после изменения частоты, так как изменение частоты осуществляется в интервале между счетными и.миульсами. В связи с тем, что измененные частоты следования и опорная частота связаны между собой соотноше чем, определяемым требуемой точностью измерения, это накладывает ограничение на величину максимальной онорной частоты, определяющей разрешающую способпость устройства.

Кроме того, в момент изменения частоты следования счетных импульсов 1юзмо/кпо возникновение помех в последовательной цели генератор - счетчик за счет проникновения импульсов, управляюп1их частотой следоваПИЯ. Это может изменить показание счетчика и сделать менее достоверны.м результат измерения временных интервалов.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности и помехоустойчивости устройства при измерении временных интервалов в широком дина.мнческом диапазоне изменения их длительностей при сохранении постоянной относительной погрещности измерения.

Эта цель достигается тем, что устройство для измерения временных интервалов снабжено двумя схемами «И, схемой «ИЕ и схемой «ИЛИ, причем выход генератора импульсов опорной частоты через первый вход первой

схемы «И соединен с счетным входом основного счетчика, а через нервый вход второй схемы «И - с счетным входом вспомогательного счетчнка и с гзходо.м сдвига основного счетчика, выход незначащих разрядов которого через схему «ИЛИ подключен к второму входу второй схемы «И. Вход устройства подключен к второму входу первой схемы «И, и через схему «НЕ - к третьему входу второй схемы «И.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 опорных импульсов положительной полярности, частота следования которых определяется разрешающей способностью устройства, логические схемы 2 и 3, вьшолЕяющие функцию «И при положительной полярности сигналов на их входах, счетчик 4, выполненный по схеме последовательного двоичного счетчика, совмеш.аюш,его функции сдвигающего регистра, логическую схему 5, выполняющую функцию «ИЛИ при наличии состояния «1 в любом из разрядов счетчика 4, подключенных к ее входам, логическую схему «НЕ 6, выполняющую роль инвертора, вспомогательный счетчик 7 количества незначающих разрядов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии до прихода на вход прямоугольного импульса положительной полярности, длительность которого соответствует измеряемому временному интервалу, счетчики 4 и 7 заблокированы и их разряды находятся в состоянии «О. При этом на выходе логической схемы 5, подключенной к незначащим разрядам счетчика 4, управляющее напряжение отсутствует. С генератора 1 импульсы на счетчики 4 и 7 не поступают, т. е. не происходит совпадений в схемах 2 и 3 импульсов генератора 1, поступающих на первые входы этих схем, и сигналов, поступающих на их вторые входы.

Входной импульс, по длительности равный измеряемому временному интервалу, подается на второй вход схемы 2 и на вход схемы 6. В ней он инвертируется и поступает на третий вход схемы 3. В моменты совпадений в схеме 2 импульсов генератора I и входного импульса через схему 2 на счетный вход счетчика 4 подаются опорные импульсы генератора 1, которые и считает этот счетчик. При этом изменяется начальное состояние разрядов счетчика.

Обозначим количество значащих разрядов счетчика 4 через п (п определяется требуемой точностью измерения), а количество разрядов счетчика, в которых записывается число импульсов, соответствующее измеряемому временному интервалу, - /п. В момент изменения начального состояния (л-|-1)-го разряда счетчика 4 на выходе схемы 5 появляется управляющее напряжение положительной полярности, поступающее на второй вход схемы 3. Однако в моменты совпадений в схеме 3 управляющего напряжения схемы 5 и импульсов генератора 1 последние не проходят через схему 3 на вход сдвига счетчика 4 и на счетный вход счетчика 7, так как на третьем входе схемы 3 присзтствует запрещающее отрицательное напряжение с выхода схе.мы 6.

По окончании действия входного импульса поступление импульсов генератора 1 через схему 2 на счетный вход .счетчика 4 прекращается, а с третьего входа схемы 3 снимают запрещающее отрицательное напряжение. В результате через схему 3 на вход сдвига счетчика 4 и на счетный вход счетчика 7 поступают импульсы с генератора 1. При этом в счетчике 4 осуществляется сдвиг влево разрядов, в которых записана информация, а счетчик 7 считает поступающие на вход импульсы, сдвигающие разряды в счетчике 4.

Когда количество сдвинутых влево разрядов счетчика 4 равно (т - п), код младших

разрядов от 1-го до /г-го соответствует коду старших значащих разрядов счетчика 4, а старшие разряды, начиная с (я+1) до т, имеют состояние «О. Такое же число (т - п) записывается и в счетчике 7. Переход разрядов счетчика 4 от («+) до от в состояние «О приводит к исчезновению управляющего напряжения на выходе схемы 5 и соответственно к прекращению поступления импульсов генератора 1 через схему 3 на вход сдвига счетчика 4 и счетный вход счетчика 7.

Таким образом, в момент исчезновения управляющего напряжения с выхода схемы 5 в счетчике 4 остается код старших значащих разрядов на месте младших разрядов от 1-го

до я-го, а код в счетчике 7 соответствует количеству незначащих разрядов (т - /г), и эти состояния счетчиков передаются на выход устройства. При расшифровке результатов измерения

записывают, например, код разрядов с 1-го по я-й из счетчика 4 и справа от этого кода, где размещаются младшие разряды, приписывают число нулей, соответствующее числу, записанному в счетчике 7, а если счетчик 7 переполнен (нанример, в нем код 111), то добавляют еще один нуль.

Количество значащих разрядов я выбирают, исходя из заданной точности измерения.

Предмет изобретения

Устройство для измерения временных интервалов, содержащее генератор импульсов опорной частоты, основной и вспомогательный счетчики импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и помехоустойчивости, оно снабжено двумя схемами «И, схемой «НЕ и схемой «ИЛИ, причем выход генератора импульсов опорпой частоты через первый вход первой

схемы «И соединен с счетным входом основного счетчика, а через первый вход второй схемы «И - с счетным входом вспомогательного счетчика и с входом сдвига основного счетчика, выход незначащих разрядов которого через схему «ИЛИ подключен к второму входу второй схемы «И, при этом вход устройства подключен, к второму входу первой схемы «И и через схему «НЕ - к третьему входу второй схемы «И.