Измеритель временных интервалов Советский патент 1977 года по МПК G04F10/04 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

1

Изобретение относится к области электро- измерений и может быть использовано для измерения временных интервалов в автоматике, вычислительной технике, приборостроении

Известны измерители временных интервалов, содержащие схемы для устранения неоднозначности грубого измерения 1.

В этих измерителях временной интервал измеряется при помоши цифрового преобразователя на основе метода последовательного счета, а отрезок времени t,t.j , ограниченный стартовым (стоповым) импульсом и последующим (предыдушим) счетным импульсом, измеряется при помоши преобразователя масштаба времени.

Однако используемые в Измерителях схемные решения для устранения неоднозначности грубого измерения сложны, а также вносят дополнительную погрешность в измерения отрезков времени t и i .

Из известных измерителей временных интервалов наиболее близким по технической сущности является измеритель, который содержит генератор счетных импульсов, соединенный со счетчиком грубого измерения через

ключ, подключенный к триггерам временных ворот в каналах стартового и стопового импульсов, два счетчика точного измерения отрезков времени, два преобразователя масштаба времени в каждом из каналов стартового и стопового импульсов, ключи и два формирующих триггера, подключенные к входам каналов 2.

Недостатком известного устройства является неоднозначность результатов грубого измерения, что вызывает дополнительную погрешность.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная пель достигается тем, что измеритель временных интервалов, содержащий генератор счетных импульсов, соединенный со счетчиком измерения через ключ, поключенный к триггерам временных ворот в каналах стартового и стопового импульсов, два счетчика точного измерения отрезков времени, цва преобразователя масштабов времени в каждом из каналов стартового и стопового импульсов, ключи iДва формирующих триггера, подключенные к входам каналов. снабжен в каждом канале стартового и стопового импульса одновибратором, линией задержки, дополнительным триггером и схемой совпадения, первые входы схемы совпадения в каждом канале соединены с одновибратором вторые входы схемы совпадения соединены с выходом генератора счетных импульсов, выход схемы совпадения в каждом канале со единен с первым входом преобразователя масштаба времени, второй вход которого соединен с входом канала, вход одновибратора в каждом канале соединен с выходом триггера временных ворот, вход триггера временны ворот в каждом канале подсоединен через ли нию задер кки к выходу ключа, один вход которого соединен с генератором счетных импульсов, а второй вход - с формирующим триггером, при этом выход счетчика точного измерения отрезка времени в канале стартового импульса соединен со входом счетчика гр бого измерения, входы счетчика точного измерения отрезка времени соединены через клю с генератором счетных импульсов, вход ключа соединен с выходом дополнительного триггера один из входов дополнительного тригге- ра соединен с выходом преобразователя масштаба времени, а второй - с выходом второрого счетчика точного измерения отрезка времени в канале стопового импульса. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема измерителя временных интервалов; на фиг. 2 - временные диаграммы ее работы. Измеритель временных интервалов содержит генератор 1 счетных импульсов, соединенный со счетчиком 2 грубого измерения и со счетчиками 3 и 4 точного измерения отрезков времени f, i через ключи 5, 6 и 7 соответственно, причем выход счетЧ1ш;а 3 соединен со входом счетчика 2. Ключи 6 и 7 соединены соответственно с преобразователями 8 и 9 масштаба отрезка времени i и Один из входов преобразователей 8 и 9соединен непосредственно соответственно с каналом стартового и стопового импульсо а второй - соответственно с выходом схемы 10и 11 совпадения, первый вход которого соединен с генератором 1, второй - соответственно с одновибраторами 12 и 13. Вход одновибраторов 12 и 13 соединен соответственно с единичным выходом триггера 14 и 15 временных ворот канала стартового и стопового импульсов, единичный вход которого через линию 16 и 17 задержки соединен с выходом ключа 18 и 19, причем единичный выход триггера 14 соединен со вторым входом ключа 5, а выход триггера 15 - с третьим входом этого же ключа. Один из входов ключей 18 и 19 соединен с генератором 1, а второй -с единичным выходом триггеров 20 и 21, единичные входы которых соединены с каналом стартового и стопового импульсов. Кроме того, генератор 1 соединен также со счетчиками 3 и 4 через ключ 22, вход которого соединен с единичным выходом триггера 23. В свою очередь, единичный вход последнего соединен.с выходом преобразователя 9, а нулевой - с выходом счетчика 4, В исходном состоянии счетчик 2 грубого измерения и счетчики 3, 4 точного измерения отрезков времени i и t установлены в нуль. Триггеры 14, 20, 21 и 23 держат ключи соответственно 5, 18, 19 и 22 в закрытом состоянии. Ключи 6 и 7 упра&ляемые соответственно преобразователями 8 и 9, и схемы 10 и 11 совпадений - одновибраторами 12 и 13, закрыты. приходом стартового импульса Н (см. фиг. 2, а/ триггер 2 О перебрасыв тся (см. фиг. 2, б) открывая ключ 18. Первый из мерных импульсов, следующий с периодом Сд с генератора 1 (см. фиг. 2, в); прошедший через ключ 18 незадержанный линией 16 задержки на 0,2То, перебрасывает триггер 14 (см, фиг. 2,г). Ключ 5 при этом открывается, обеспечивая пропускание счетных импульсов на счетчик 2 грубого измерения (см. фиг. 2, д). Одновременно передним фронтом триггера 14 запускается одновибратор 12 с длительностью импульса T|j(cM, фиг. 2, е), осуществляя прохождение через схему 10 совпадений на преобразователь 8 только первого счетного импульса из прошедших в счетчик 2 грубого измерения (см. фиг. 2, ж). Преобразованный в k раз ( 1 - коэффициент преобразования) отрезок времени -t , огранитенный стартовым и счетным и myльcaми, заполняется импульсами с генератора 1, и число импульсов на данном отрезке времени i фиксируется счетчиком 3 емкостью IcГ р, В случае Г i- t возникающие импульсы переноса поступаю - на счетчик 2. С прихо« стопового импульса (см. фиг. 2 , а) - -. . ц. .. . J , триггер 21 перебрасывается (см. фиг. 2, з), открывая ключ 19. Первый из счетных импульсов с генератора 1, прошедший через ключ 19 н задержанный линией 17 задержки на О,2 1 , перебрасывает триггер 15 (см. фиг. 2,и,к). Ключ 5 при этом закрывается и прекращается прохождение счетных импульсов на счет - -qjjK 2 (см. фиг. 2, д), кроме того, передним фронтом триггера 15 запускается одновнбратор 13 с длительностью импульса- Т (см. фиг. 2 , л/, ЧТО позволяет прохождение через схему 11 совпадений только одного счетного импульса, следующего за первым счетным импульсом, прошедшим через ключ 19 (см. фиг. 2,м). Преобразованный в1( раз отрезок времени t, ограниченный стоповым и счетным импульсами, заполняется счетными импульсами с генератора 1, и число импульсов на данно отрезке времени k t2 фиксируется счетчиком 4 емкостью 3 t TQ .По окончании преобразованного отрезка времени tj начинается про песс однозначного сложения бтрезков време- ни t и t . При этом перебрасывается триггер 23, открывается ключ 22, через ко торый счетные импульсы начинают поступать на счетчики 3 и 4. При переполнении счетчика 4 возникает импульс переноса, который перебрасывает триггер 23 в состояние, при котором ключ 22 закрывается. Так как емкость счетчяка 4 составляет SlfT, что отрезок времени -зГ -i составляет количество импульсов, недостающее до полного заполнения счетчкка 4. Если ki , i ktg,TO в счетчике 3 возникает импульс переноса, который поступает в счетщк 2 грубого измерения. Технико-экономическая эффективность предлагаемого измерителя обусловлена главным образом повышением метрологических характеристик этого устройства. Использование новых элементов: триггеров, ключей линий задержки, одновибраторов схем совпадений и взаимосвязей между ними отличает измеритель от прототипа, имеющего дополнительную погре;пность измерения, определяемую выражением 4J ф.Н .. где AVp| величина порога срабатывания фор мирователя прямоугольных импульсов; амплитуда счетного импульса ка вх де формирователя прямоуточьиых импульсов; i ф ,. - величрша переднего фронта счетного импульса. При этом не только обеспечивается устра нение неоднозначности результата грубого и мерения и расширение динамического диапазона, но и полностью устраняется погрешкость измерения t . Применение измерителя, например, для контроля временных параметров интегральных логических схем позволяет повысить достоверность контроля с уменьшением числа годных логических схем, попадаюших в брак. Формула изобретения Измеритель временных интервалов, содер- жаший генератор счетных импульсов, соединенный со счетчиком грубого измерения через ключ, подключенный к триггерам временных ворот в каналах стартового и стопового импульсов, два счетчика точного измерения отрезков времени, два преобразователя масштаба времени в каждом из каналов стартового и столового импульсов, ключи и два формируюших триггера, подключенные к входам каналов, отличаю и; и и с я тем, что, с целью повышения то-;ности измерений, он снабжен в каждом канале стартового и стопового импульса одновибратором, линией задержки, дополнительным триггером и схемой совпадения, первые входы схемы совпадения в каждом канале соединены с одновнбратором, Бторь;е Бхогал схемы совпадения соединены свыходом 1енератора счетных импульсов, выход схемы совпадения в каждом канале соединен с первым входом преобразователя масштаба времени, второй вход котсфого соединен с входом стартового и СТЭГЮБОГО канала, вход одновнбратора в каждом канале соединен с выходом тркггера временнь:х зорот, вход триггера вр/емеиных ворот в кахсдом канале подсоединен через линию задеряски к выходу ключа, один вход которого соепдгнен с генератором счетных импульсов, а второй вход с формирзюшим триггером, выход счетчика точного измерения отрезка времени в каждом каттапс сседкЕен со входом счетчпка грубого r3Mc;p.:;i.:;iitt. к.ч;.т,;: с.четчл;ча точного измере- (1И5; с.;ре.2ка ;.р-;::мен)-1 coera:a;e;ibi через ключ с генерс.тором счетиых имяульсов, вход ключа соединен с выходом догголнительного тригг-еой, из входов дололклтелького триг- r-ep-i с;;эд- :-11:;:и с Ebiv-.OjJo:-.. ирообразователя мас;ятаба времеии, а второй-с выходом второго счетчика точкого измерения отрезка времени в канале стопового импульса. Источники информадик, принятые во вни макие при экспертизе: 1.Авто: 1атизация радиоизмерений. Под ред. Балашова В. П..Советекое радио, 1966, с. 291-293. 2.Авторское свидетельство № 323761, М. . Q 04 F 10/О4, опубликовано в IS72 г. (прототип).

Стоп

Фиг.1