Способ измерения времени задержки Советский патент 1977 года по МПК G04F10/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть, в частности, использовано при производстве и измерении элементов вычислительной техники.

Известен способ измерения времени задержки испытуемого элемента, основанный на измерении частоты собственных колеба-; НИИ замкнутого контура, причем по частоте следования импульсов можно определить время задержки испытуемого элемента.

Известен также способ измерения времени задержки неинвертирующих элементов (пассивных и активных), заключающийся в измерении частот колебаний автогенератора, образованного путем -Г- ления положитёль ной обратной связи, содержащей инвертирующий элемент, с выхода усилительного элемента на его вход, причем первая частота fg определяется при замкнутом измеряемом элементе, введенном последовательно с инвертирующим элементом в цепь обратной связи, а другая - при разомкнутом.

Однако известный способ позволяет измерять только усредненную задержку, т.е.

полусумму задержек положительного и отрицательного фронтов сигнала.

Целью изобретения является раздельное измерение времени задержки прохождения положительного и отрицательного перепадов сигналов.

Для этого измеряемый элемент включают до инвертирующего элемента в цепи обратной связи при определении времени задержки отрицательного перепада сигнала tj (т.е. частоты f, ) и после - при определении времени задержки положительного перепада сигнала t (т.е. частоты f ), причем искомые величины задержек определяют из соотношений ,--.,/,, ,,,. t;,,,/f

Измерение по предложенному способу выполняют следующим образом.

Замыкают испытуемый элемент в цепи обратной связи и определяют собственную частоту автоколебаний в образованном контуре. Затем, включая последовательно испытуемый элемент до и после инверткрующегр элемента в цепи обратной связи, измеряют две частоты f и fj генерации. По расчетным формулам определяют задержки для

положительного и отрицательного фрокгов сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства, при помощи которого может быть реализован предложенный способ; а фиг. 2 и 3 BpeNfeHiaie диаграммы.

Устройство содержит последовательно соединенные элементы задержки с инверсией 1 и 2, инвертирующий элемент 3 и переключатели 4 и 5, предназначенные для подключения измеряемого элемента 6 в разрыв линии до или после инвертирующего элемента 3. Компоненты 1-5 образуют кольцевой генератор.

Элемент задержки с инверсией 1 содержит линию задержки 7 и логический элемент 8, имеющий входы 9 и 10 и выполняющий функцию И-НЕ по высоким уровням. Вход 10 соединен с выходом переключателя S и входит в состав основной цепи кольцевого генератора. Вход 9 соединен с выходом эле мента 1 и обеспечивает замыкание дополнительной цепи обратной связи. Выход 11 ло гического элемента 8 соединен с входом линии задержки 7.

Устройство работает следующим образом.

Когда контакты переключателей 4 и 5 находятся в верхнем положении, то измеряемый элемент 6 не включен в пепь кольцевого генератора, линия 12 соединена с линией 13, а линия 14 элемента 3-е входом 10 элемента 8. Если контакты пере:Ключателя 4 находятся в нижнем, положении, а контакты переключателя 5 - в верхнем, то измеряемый, элемент 6 включай в разрыв между линиями 12 и 13 Если положение контактов изменить на противоположное, то измеряемый элемент 6 оказывается включен ным в разрыв между линиями 14 и 10.

Основная цепь кольцевого генератора состоит из последовательно соединешшх замкнутых в кольце компонентов 1-5. Дополнительная цепь обратной связи образуется путем соединения выхода элемента 1 с его входом 9. Основная цепь кольцевого генератора и дополнительная цепь обратной связи имеют нечетное колГичество инвертирующих элементов, благодаря чему в генераторе отсутствует состояние устойчивого равновесия и обеспечивается режим генерации незатухающих релаксационных колебаний.

В кольцевом генераторе постоянно цкркулируют импульсы, длительность которых определяется временем задержек элемента Ij а период - суммарным временем задержки всех элементов, включенных в кольцевой генератор.

Измерение времен задержек положитель- ного tJ и отрицательного t перепадов измеряемого элемента 6 производят следующим образом.

1.Переключатели 4 и 5 устанавливают в верхнее положение, при котором измеряемый элемент 6 не включен в цепь циркуляции. С помощью частотомера, подключенного к выходу элемента 1, измеряется частота о 5 при которой период циркуляции TQ определяется суммой задержек в элементах

1 и 2 (задержкой элемента 3 пренебрегаем

Частота f следующим образом связана с параметрами устройства:

V() , (О

где t, t - задержка элемента 1 при передаче положительного и отрицательного перепадов соотвеи ственно,

tg - задержка элемента 2 при передаче отрицательного перепада.

2.Переключатель 4 устанавливают в нижнее положение, а 5 остается в верхнем. Измеряемый элемент 6 оказывается включенным в разрыв пепи до инвертирующего элемента 3. С помощью частотомера измеряется частота, соответствующая периоду Т.

(см. фиг. 2), а именно,

f, vr, .t5.t; VT,-t; (2)

Лериод Т, больше периода Т на величину задержки передачи отрицательного перепада tj в измеряемом элементе 6, так как величина tj входит составной частью в период циркуляции. При этом задержка положительного перепада в измеряемом элементе 6, как видно на фиг. 2, принципиально не имеет значения.

3.Переключатель 4 устанавливают в верхнее положение, 5 в нижнее, благодаря чему измеряемый элемент 6 оказывается ьключенным в разрыв цепи после инвертирующего элемента 3.

С помощью частотомера измеряется частота fg соответствующая периоду Tg . Ие временной диаграмл/гы (см. фиг. 3) видно, что

f, ;i/r -./ t% t;.t;. t- ./ o)

Период Тд больше периода Т на величину задержки передачи положительного перепада tj в измеряемом элементе.

Задержка отрицательного перепада в измеряемом элементе в этом случае не влияет на период циркуляции Т .

4.Вычисляют искомые величины tj а. t Из формул (1), (2) и (3) следует:

C vn-/ t; ) Формула изобретения Способ измерения времени задержки неинвертирующих элементов (пассивных, активных) заключающийся в измерении частоты колебаний автогенератора, образованного путем введения положительной обратной связи, содержащей инвертирующий элемент с выхода усилительного элемента на его вход, причем первая частота определяется при замкнутом измеряемом элементе, введенном последовательно с инвертирующим элементом в цепь обратной связи, а другая} - при разомкнутом, отличающийся тем, что, с целью раздельного измерения времени задержки прохождения попожительного и отрицательного перепадов сигналов, измеряемый элемент включают до инвертирующего элемента в цепи обратной связи при определении времени задержки отрицательного перепада сигнала tj, (т.е. частоты f) и после - при определении времени задержки положительного перепада сигнала tj (т.е. частоты fj ), причем искомые величины задержек определяют из соотношений,- v, t,.,,

8

7Г

..I

U

/2

74

U,

Фиг2

Фиг.З