Стробоскопический измеритель временных интервалов Советский патент 1978 года по МПК G01R13/20 G04F10/02 

1

Изобретение относится к области приборостроения и измерительной техники и может быть использовано для измерения периодических сигналов наносекундной длительности.

Известны стробоскопические измерители, содержащие два кварцевых генератора 1.

Такие измерители имеют низкую точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель, содержащий два кварцевых генератора, два стробоскопических смесителя, первые входы которых соединены с выходом формирователя строб-импульсов, вторые входы которых соединены с входными клеммами измерителя, выходы смесителей соединены с двумя усилителями, и блок управления 2.

Для такого измерителя характерны недостаточная точность и быстродействие.

Цель изобретения - увеличить точность и скорость измерений.

Это достигается тем, что предлагаемый измеритель снабжен блоками старт- и стоп-импульсов и коммутатором, два входа которого соединены с выходами усилителей, два выхода которого соединены соответственно с входами блока старт- и стоп-импульсов, блоком цифрового отсчета, двумя триггерами, двумя делителями частоты, включенными на выходах кварцевых генераторов, четырьмя

блоками и формирователем запуска, а также подсоединенными к выходу второго кварцевого генератора через первый делитель частоты, пятым блоком И, а также шестым блоком И, блоком ИЛИ, включенными иоследовательно между первым кварцевым генератором и формирователем строб-импульсов, первый вход блока управления подключен к выходу пятой схемы И и к первому входу первого триггера, второй и третий входы соответственно - к выходам блока старт- и стонимпульсов и к первым входам первого н второго блока И. Первый н второй выходы блока управления подключены к вторым входам

первого и второго блоков И, а третий выход- к второму входу первого триггера и выходу блока цифрового отсчета, четвертый выход - к первому входу второго триггера и к входу второго делителя частоты. Второй вход второго триггера соединен с выходом третьего блока И и с первым входом блока управления, выход второго триггера соединен с первым входом четвертого блока И, входом щестого блока И и с входом блока цифрового

отсчета. Выход первого кварцевого генератора соединен с вторым входом четвертого блока И и с входом пятого блока И, входы блока цифрового отсчета подключены к выходам первого и второго блоков И. Выход блока цифрового отсчета подключен к второму входу третьего блока И, выход первого триггера соединен с входом пятого блока И, выход четвертого блока И соединен с входом блока ИЛИ, выход второго делителя частоты соединен с вторым входом третьего блока И, а формирователь зануска включен между выходом первого делителя частоты и выходной клеммой измерителя. На фиг. 1 показана структурная электрическая схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2, а-3 приведены временные диаграммы его работы, где а - сигнал делителя частоты, подающийся на блок И 22; б - сигнал кварцевого генератора; в - сигнал делителя 4 частоты, 2 - входный сигнал; д - строб-импульсы, е - преобразованный сигнал, ж - выходной сигнал триггера 7, з - выходной сигнал триггера 10. Измеритель временных интервалов состоит из кварцевых генераторов 1 и 2, делителей 3 и 4 частоты, формирователя 5 импульсов запуска, блока И 6, триггера 7, блока 8 цифрового отсчета, блока 9 управления, триггера 10, блоков И И и 12, блока ИЛИ 13, формирователя 14 строб-импульсов, стробоскопических смесителей 15 и 16, усилителей 17 и 18, коммутатора 19, блока 20 старт-импульсов, схем И 21 и 22, блока 23 стоп-импульсов и блока PI 24. Измеритель работает следующим образом. Сигналы кварцевых генераторов 1 и 2 проходят через соответствующие делители 3 и 4 частоты, в которых устаповкой коэффициента деления выбираются частоты повторения исследуемого сигнала и строб-импульсов. Выходной сигнал делителя 3 частоты подается на формирователь 5 зануска, выходные импульсы которого служат для запуска исследуемых схем, а также на вход первого блока И 6, на два других входа которого подаются сигналы кварцевого генератора 2 и триггера 7. При поступлении импульса конца снятия информации с блока 8 цифрового отсчета триггер 7 опрокидывается, и на вход блока И 6 поступает импульс р азрещепия. Тогда при совпадении импульса с выхода делителя частоты 3 и имп льса кварцевого генератора 2, блок И 6 сбрасывает делитель 4 частоты в нулевое ноложение, вновь оирокидывает триггер 7 в исходное положение и включает блок 9 управления. Сбросом делителя частоты обеспечивается установка фазы строб-импульса, близкой к нулю, т. е. его временное положение близко к началу исследуемого имнульса. Так как фаза прихода имнульса снятия информации произвольна, то без установки фазы строб-импульса пришлось бы расходовать зпачительпое время до момента совпадения фаз. В блоке 9 управления включается реле времени, вырабатывающее , запаздывающий относительно импульса блока И 6 па максимальную измеряемую устройством длительиость. Блок 9 вырабатывает импульс, опрокидыва ющий триггер 10, который включает блок И 11 и выключает блок И 12. Таким образом, импульсы кварцевого генератора 2 через блоки И И и ИЛИ 13 поступают на формирователь 14 строб-импульсов. Сформированные короткие строб-импульсы подаются на стробоскопические смесители 15 и 16, на вторые входы которых подаются исследуемые сигналы. Таким образом, производится стробирование сигналов в реальном .масштабе времени. Шаг считывания в этом случае равен периоду повторения кварцевого генератора 2. Стробированием в реальном масштабе времени осуществляется поиск начала измеряемого интервала. Выходные сигналы смесителей 15 и 16, усиленные в усилителях 17 и 18, поступают на коммутатор 19. Коммутатор 19 позволяет проводить измерения как временных интервалов между двумя сигналами, так и временных параметров сигнала (тогда тот же сигнал подается на оба выхода коммутатора 19). Блоком 20 старт-импульсов при превышении уровнем выставленного уровня начала отсчета вырабатывается импульс, нодаюш,ийся па блок И 21 и блок 9 управления, в котором вырабатывается импульс, устанавливающий делитель 4 частоты на количество импульсов, соответствующих нулевому значению минус одна единица счета (такую установку возможно осуществить, например, сдвиговым регистром в делителе 4 частоты), переключает триггер 10, а также подает уровень соответствующей единице на блок И 21. Такая установка делителя 4 частоты обеспечивает фазу строб-импульса (его временное ноложение), равную фазе последнего стробимнульса (фиг. 2, d импульс 6), соответствующего стробированию в реальном масштабе времени перед моментом сравнения с уровнем «Старт. Когда переключается триггер 10, выключается блок И И п включается блок И 12. Формирователь 14 строб-импульсов через блоки И 12 и ИЛИ 13 запускается от делителя 4 частоты. Вследствие разности частот кварцевых генераторов 1 и 2 происходит последовательное смещение строб-импульсов отиосительпо исследуемых сигналов и преобразование их времеппого масштаба. Если длительность исследуемых импульсов короче периода повторения сигнала кварцевого генератора 2, на выходе стробоскопических смесителей при стробировании в реальном масштабе времени сигнал может отсутствовать (сигнал попал в наузу между двумя строб-импульсами). Тогда импульсом, вырабатываемым реле времени в блоке 9 управления, производится переключение триггеров 7 и 10. В момент совпадения импульсов делителя частоты. 3 и кварцевого генератора 2 делитель частоты 4 устанавливается в нулевое положение, а в блоке 9 блокируется переключение триггера 10, формирователем 14 строб-нмпульсов управляют

выходные импульсы делителя частоты 4. Таким образом производится преобразование временного масштаба исследуемых сигналов. Дальнейшее измерение происходит аналогично для обоих случаев.

По достижении уровня сигнала с преобразованным масштабом времени уровня отсчета, выставленного в блоке 20 старт-импульса, последний вырабатывает импульс, который, пройдя блок И 21, запускает блок 8 цифрового отсчета. В блоке 8 цифрового отсчета старт- и стоп-импульсами управляется триггер временных ворот, выходной импульс которого заполняется импульсами кварцевого генератора 2 и считывается в счетчике. Импульс триггера включает блок И 22, а выходной импульс делителя 4, иройдя блок И 22, переключает триггер 10, а значит и режим стробирования в реальный масштаб времени и одновременно переводит в блоке 8 цифрового отсчета счет в реальный масштаб времени (каждый счетный импульс изменяет в счетчике измеренную длительность на период повторения кварцевого генератора). Аналогично началу измерения по достижении уровнем сигнала в блоке 23 стои-импульса выставленного уровня конца измерения вырабатывается импульс «Стоп, поступающий на блок 9 управления, который производит переключение триггера 10, установку делителя 4 частоты в нулевое положение минус единица счета и включает блок И 24. Таким образом, часть интервала между последним стробимпульсом реального счета (перед уровнем «Стоп) и концом измеряемого интервала измеряется с преобразованием временного масштаба, а счет в блоке 8 цифрового отсчета производится в соответствии с установленным шагом считывания.

При сравнении преобразованного исследуемого сигнала с установленным уровнем конца измеряемого интервала в блоке 23 стопимпульса вырабатывается импульс, который, пройдя блок И 24, выключает счет измеряемого интервала в блоке 8 цифрового отсчета. На цифровом табло блока 8 цифрового отсчета отсчитывается длительность измеряемого интервала.

Применение новых элементов - двух делителей частоты, блоков старт- и стоп-импульсов, коммутатора, блока цифрового отсчета, двух триггеров, шести блоков И, блока ИЛИ позволяет дискретно изменять частоты повторения исследуемых сигналов повысить точность измерения, так как начало и конец измеряемого интервала можно стробировать с малым шагом считывания и увеличить скорость измерения.

Формула изобретения

Стробоскопический измеритель временных интервалов, содержащий два кварцевых генератора, два стробоскопических смесителя, первые входы которых соединены с выходом формирователя строб-импульсов, вторые входы которых соединены с соответствующими входными клеммами измерителя, выходы смесителей соединены с двумя усилителями, и блок управления, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности и скорости измерения, он снабжен блоками старт- и стопимпульсов, коммутатором, два входа которого соединены с выходами усилителей, два выхода которого соединены соответственно с входами блока старт- и стоп-импульсов, блоком цифрового отсчета, двумя триггерами,

двумя делителями частоты, включенными на выходах кварцевых генераторов, четырьмя блоками И и формирователем запуска, а также подсоединенным к выходу второго кварцевого генератора, через первый делитель частоты, пятым блоком И, а также шестым блоком И и блоком ИЛИ, включенными последовательно между первым кварцевым генератором и формирователем строб-импульсов, первый вход блока управления подключен к

выходу пятой схемы И и к первому входу первого триггера, второй и третий входы соответственно - к выходам блока старт- и стоп-импульсов и к первым входам первого и второго блоков И, первый и второй выходы

блока управления подключены к вторым входам первого и второго блоков И, а третий выход - к второму входу первого триггера и выходу блока цифрового отсчета, четвертый выход - к первому входу второго триггера,

к входу второго делителя частоты, второй вход второго триггера соединен с выходом третьего блока PI и с первым входом блока управления, выход второго триггера соединен с первым входом четвертого блока И, входом

шестого блока И и с входом блока цифрового отсчета, выход первого кварцевого генератора соединен с вторым входом четвертого блока И и с входом пятого блока И, входы блока цифрового отсчета подключены к выходам первого и второго блоков И, выход блока цифрового отсчета подключен к второму входу третьего блока И, выход первого триггера соединен с входом пятого блока И, выход четвертого блока И соединен с входом

блока ИЛИ, выход второго делителя частоты соединен с вторым входом третьего блока И, а формирователь запуска включен между выходом первого делителя частоты и выходной клеммой измерителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.АвторскоесвидетельствоСССР № 418804, кл. G 01R 13/20, 1974.

2.АвторскоесвидетельствоСССР № 462138, кл. G 01R 13/34, 1975.

Vs.

fi

Г J.

jmiijiJiiiLMMi