Устройство для измерения временного интервала между симметричными импульсами Советский патент 1977 года по МПК G04F10/00 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах автоматического контроля, а также в имнульсных онтических локаторах в тех случаях, когда требуется онределить временной интервал между двумя симметричными имнульсами, амплитуды которых могут меняться в широких пределах.

Известно устройство для измерения временного интервала между импульсами, содержащее генератор импульсов заполнения, подключенный к одному из входов элемента И, счетный триггер, на вход которого подаются опорный и интервальный импульсы, причем выход триггера соединен с вторым входом элемента И, а выход последнего подключен к счетчику импульсов.

До начала измерений триггер находится в положении «О, при этом импульсы генератора, поступающие на один вход элемента И, в счетчик не проходят. При переключении опорным импульсом триггера из положения «О в положение «1 импульсы генератора нроходят в счетчик. Затем интервальный импульс вновь переводит триггер в положение «О. Поступление импульсов в счетчик прекращается, а их количество, зарегистрированное счетчиком, определяет велнчину искомого временного интервала 1.

в известном устройстве при неодинаковом изменении амплитуд входных импульсов и соответственно крутизны их передних фронтов количество счетных импульсов

меняется, что вносит погрешность в измерение. Устранение этой погреппюсти путем усреднеиия результатов отдельных измерений снижает быстродействие схемы.

Известно также устройство, которое содержит резонансный усилитель и фазочувствительную схему. Входной импульс образует в контуре усилителя вынужденные колебания, их фаза жестко связана с положением на оси времени центра тяжести импульса. Фазочувствительная схема, подключенная к контуру,

срабатывает в определенной фазе и выдает

соответствующий сигнал, кото11Ь Й может

быть подан на устройство 2.

Недостаток устройства заключается в том,

что в случае наложения на входной импульс щума положение фазы колебаний станет неопределенным, что затрудняет ее фиксацию и соответственно снижает точность измерения. Кроме того, входные импульсы не должны иметь плоской верщины.

Известно устройство для измерения временного интервала между симметричными импульсами, содержащее цифровой счетчик, генератор импульсов, подключенный к входу

первого элемента И и через первый триггер - к входу второго элемента И 3.

Однако у этого устройства недостаточно высокое быстродействие.

С целью повышения быстродействия в предлагаемое устройство введены третий и четвертый элементы И, пороговый усилитель, второй триггер, два элемента ИЛИ и элемент НЕ, причем входом устройства является вход порогового усилителя, выход которого соединен с входом второго триггера, с первым входом первого элемента ИЛИ с первым входом третьего элемента И, выход второго триггера соединен через третий элемент И с вторым входом первого элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу второго элемента И непосредственно и через элемент НЕ - ,к входу четвертого элемента И, а второй элемент ИЛИ своими входами подключен к выходу первого и второго элементов И, а выходами- к входу цифрового счетчика.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений.

Устройство содержит генератор 1 импульсов заполнения, первый элемент И 2, первый триггер 3 со счетным запуском, второй элемент И 4, второй элемент ИЛИ 5, цифровой счетчик 6, пороговый усилитель 7, второй триггер 8 со счетным запуском, третий элемент И 9, первый элемент ИЛИ 10, четвертый элемент И 11, элемент НЕ 12.

Генератор 1 посредством двух каналов (первый элемент И 2, а второй через последовательно соединенные триггер 3 и через элемент И 4) подключен к элементу ИЛИ 5, выход которого соединен со счетчиком 6. Пороговый усилитель 7, вход которого является входом всего устройства, соединен на выходе с триггером 3, элементом И 9 и элементом ИЛИ 10. Выход триггера 8 подключен к входу элемента И II и к второму входу элемента И 9, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10, его выход подключен к входу элемента И 4 и через элемент НЕ 12 - к второму входу элемента И 11, а выход последнего соединен с вторым входом элемента И 2.

Устройство работает следующим образом.

Опорный симметричный импульс любой формы (фиг. 2, а, момент to), подаваемый на вход устройства, преобразуется на выходе порогового усилителя 7 в прямоугольный импульс (для простоты уровень порога срабатывания усилителя 7 принят нулевым) и поступает на входы элементов И 9, ИЛИ 10 и триггера 8, который первоначально находится в состоянии «О (считаем присутствие импульса за «1, а отсутствие за «О). В результате на обоих входах элемента И 9 (и соответственно на его выходе), на выходе

элемента ИЛИ 10 и на входе элемента И 11 присутствует состояние «1. В то же время на втором входе элемента И 11 из-за действия элемента НЕ 12 будет состояние «О, при

этом элемент И 2 закрыт для импульсов заполнения, а элемент И 4 открывается и импульсы с генератора 1, нройдя триггер 3, через элемент ИЛИ 5 поступают в счетчик 6 (фиг. 2, б, интервал ).

После прекращения действия (момент ti) опорного имнзльса па первых входах элементов И 9 и ИЛИ 10 окажется состояние «О. На втором входе элемента И 9 и на входе элемента И II -состояние «1, так как триггер 8 остается в прежнем состоянии. Вследствие этого на выходе элемента ИЛИ 10 окажется состояние «О, элемент И 4 закрывается, а элемент И 2 открывается, так как на обоих входах элемента И 11 состояние «1.

Таким образом, импульсы от генератора 1 через элемент ИЛИ 5 проходят в счетчик 6 непосредственно без деления до момента tzПрн поступлении интервального импульса (на фиг. 2 а, момент /2) триггер 8 перебрасывается в состояние «О, элемент И 9 закрывается. Так как на одном входе элемента ИЛИ 10 присутствует состояние «1, то элемент И 4 открывается, а элемент И 11 и 2 закрываются. В счетчик поступают импульсы заполнения от генератора 1 в два раза реже, чем во время паузы (фиг. 2, б, интервал tz-/з).

При прекращении действия интервального

импульса (момент ts) на обоих входах элемента И 9 и соответственно на вторых входах эле.ментов И 2, 4 наступает состояние «О, при этом импульсы заполнения в счетчик 6 не поступают. С появлением второго опорного

имнульса цикл начнется снова. Как видно из сравнения фиг. 2, б и в, количество импульсов, поступающих в счетчик за время /о-ti, точно соответствует тому количеству импульсов, которые бы поступили в период, соответствующий интервалу /с..с между серединами исходных сигналов без предварительного деления.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проще (меньше сложных и дорогостоящих блоков - счетчик, триггер) осуществить один из наиболее точных методов измерения временного интервала. Поскольку информация о временном интервале заключается только в количестве импульсов, поступаюших в счетчик, можно не фиксировать предварительно вершины (середины) входных сигналов, а преобразователь определенным образом последовательность счетных импульсов, действующую от начала первого входного сигнала до конца второго, что сокращает время измерения и упропдает процесс измерения, сведя его к простому подсчету числа импульсов. Устройство может быть реализовано на интегральных микросхемах.

Формула изобретения

Устройство для измерения временного интервала между симметричнььми импульсами, содержащее цифровой счетчик, генератор импульсов заполнения, подключенный к входу первого элемента И и через первый триггер- к входу второго элемента И, отличающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены третий и четвертый элементы И, пороговый усилитель, второй триггер, два элемента ИЛИ и элемент ИЕ, причем входом устройства является вход порогового усилителя, выход которого соединен с входом второго триггера, с первым входом первого элемента ИЛИ и с первым входом третьего элемента И, выход второго триггера соединен через третий элемент И с вторым

входом первого элемента ИЛИ, первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу первого элемента И, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу второго элемента И непосредственно и через элемент ИЕ - к входу четвертого элемента И, а второй элемент ИЛИ своими входами подключен к выходу первого и второго элемента И, а выходами - к входу

цифрового счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Г. Я. Мирский «Измерение временных интервалов, 1966, с. 50-52.

2. А. И. Цитович «Ядерная радиоэлектроника, 1967, с. 271-276.

3. Авторское свидетельство № 423095, М. Кл.2 G 04F 10/00, 1972 (прототип).

fl iV.fl

I I I

г I I I

I n hnnnnnnnnnnh h

г IГ|

I I I

IIII

.1Ш.пдашшшш1шИ