Измеритель временных интервалов Советский патент 1978 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано, в частности, при измерении длительности пачки импульсов. Известны измерители временных интервалов, -обеспечивающие измерение временного интервала между двумя следующими друг за другом импульсами 1 и содержащие последовательно соединенные цифровой измеритель и схему цифровой индикации, подключенный выходом к цифровому измерителю пусковой триггер, счетчик импульсов, подключенный входом к первому входу устройства, счетный триггер 2J. Недостатками измерителя являются сравнительнЬ низкое быстродействие и невозможность измерения одиночных пачек импульсов. Целью изобретения -является повыщение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства. Это достигается тем, что в предлагаемый измеритель дополнительно введены счетчик импульсов, два триггера, схема совпадений, пять элементов И, элемент ИЛИ и две линии задержки, вход одной из которых соединен с первым входом дополнительного счетчика, с первыми входами дополнительных триггеров, с входом первого элемента И и со вторым входом устройства, первый выход этой линии задержки соединен со вторым входо.м дополнительного счетчика импульсов, а второй выход - со вторым входо.м первого дополнител ного триггера, второй вход первого элемента 1-1 подключен ко второму выхо.ту пускового триггера, а пыход - к входу счетного триггера первый выход которого подключен через второй элемент И ко второму входу счетчика импульсов, второй выход счетно1о триггера подсоединен к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены к выходу первого дополнительного триггера, третий вход четвертого элемента И подсоединен к прямому выходу, а третий вход третьего элемента И и первый вход пятого элемента И подсоединены к инверсному выходу схемы совпадения, причем вторые входы второго и пятого эле.ментов И и четвертые входы третьего и четвертого элементов И подключены к выходу генератора цифрового измерителя, выход третьего элемента 11 подключен через вторую линию задержки ко второму входу второго дополнительного триггера, иодсоедине;и. о выходом к третьем) входу пятого элемента 11. выход которого подключен к первому входу пускового триггера и к первому входу элемента ИЛИ, выход четвертого y.ifмента И подсоединен ко второму входу пускового триггера и ко второму входх элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу дополнительного счетчнка импульсов, четвертый вход которого подсоединен к выходу основного счетчика импульсов, а выход - к входу схемы совпадений, причем выход первого разряда дополнительного счетчика импульсов подключен к пятому входу четвертого элемента И.

Блок-схема предлагаемого измерителя временных интервалов приведена па чертеже.

Измеритель временных интервалов содержит счетчики 1, 2, триггеры 3-6, схему совпадений 7, элементы И 8-12, схему ИЛИ 13, линии задержки 14, 15, цифровой измеритель 16, схему цифровой индикации 17. Первый вход устройства -соединен с первым входом основного счетчика импульсов 1. Второй вход устройства соединен с первыми входами первого элемента И8, дополнительного счетчика импульсов 2, первого и второго дополнительных триггеров 5, 6, с входом первой линии задержки 14. Первый выход первой линии задержки 14 соединен со вторым входом дополнительного счетчика импульсов 2, а второй выход - со вторым входом первого дополнительного триггера 5. Второй вход первого элемента И В подключен ко второму выходу пускового триггера 4, а выход - к счетному входу счетного триггера 3. Первый выход счетного триггера 3 подключен к первому входу второго элемента И 9, выход которого подключен ко второму входу счетчика импульсов 1. Второй выход счетного триггера 3 подсоединен к первым входам третьего и четвертого элементов И 10, 11. Вторые входы третьего и четвертого элементов И 10, 11 подключены к выходу первого дополнительного триггера 5. Третий вход четвертого элемента И 11 подсоедииен к прямому выходу, а третий вход третьего элемента И 10 и первый вход пятого элемента И 12 подсоединены к инве)сному выходу схемь совпадения 7. Вторые входы второго и пятого элементов И 9, 12 и четвертые входы третьего и четвертого элементов И 10, 11 подк.тючены к выходу генератора цифрового измерителя. Выход третьего элемента И 10 подключен к входу второй линии задержки 15, выход которой соединен со вторым входом второго дополнительного триггера 6. Выход второго дополнительного трттера 6 соединен с третьп-м входом пятого элемента И 12, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 13 и к первому входу пускового триггера 4. Выход четвертого элемента И 11 подсоединен ко второму входу пускового триггера 4 и ко второму входу элемента ИЛИ 13, выход которого подключен к третьему входу дополнительного счетчика импульсов 2. Поразрядные входы дополнительного счетчика импульсов 2 подсоединены к поразрядным выходам основного счетчика импульсов 1. Нулевые выходы со 2-го по N-ый разряд дополнительного счетчика 2 подключены к схеме совпадений 7. Единичный выход первого разряда дополнительного счетчика импульсов 2 подключен к пятому входу

четвертого элемента И 11. Первый выход пускового триггера 4 подключен к цифровому измерителю 16, выход которого соедниен со схемой цифровой-индикации 17.

Примем состояние триггеров, при котором на нулевом (втором) выходе - открываюидиГ: потенциал, за нулевое - «О, а состояние триггеров, ири котором на единичном (первом) выходе - открывающий потенциал, за единичное - «1.

Работает устройство следующим образом. В иеходном состоянии счетный триггер 3, пусковой триггер 4 и дополнительные триггеры 5, 6 находятся в нулевом состоянии. Элемент И 8 открыт по второму входу сигналом нулевого выхода пускового триггера 4, элемент И 9 5 закрыт по первому входу сигналом единичного выхода пускового трпггера 3, элементы И К), 11 закрыты по вторым входам сигналом единичного выхода трпггера 5, элемент И 12 закрыт по третьему входу сигналом единичного выхода триггера 6.

Первый синхроимпульс, опережающий иачKV с входа Вх. 1 поступает на первый вход счётчика 1, при этом первый разряд счетчика 1 устанавливается в состояние 1, все последующие разряды счетчика устанавливаются в нулевое состояние. Первый импульс измеряемой пачки импульсов со входа Вх. 2 поступает на первый вход (вход сброса) счетчика 2 оонупяя его, на первые в.ходы триггеров 5, 6, подтверждая их нулевое состояние, на линию задержки 14 и через элемент И 8 -- на вход счетного триггера 3, устанавливая его в единичное состояние. При этом сигналом нулевого выхода счетного триггера 3 закрываются по первым входам элементы И 10, 11, сигнало.м его единичного выхода открывается по первому вход 5 элемент И 9, и начинает заполняться счетчик 1 импульсами эталонной частоты, поступающими на его второй вход через элемент И 9 с выхода генератора цифрового измерителя 16. Импульс с первого выхода линии задержки 14 через время, необходимое для окончания переходного процесса в счетчике 2 (после его сброса) поступает на второй вход счетчика 2. При этом число, записанное к этому моменту в счетчике 1, переносится в счетчик 2. Импульс со второго выхода линии задержки 14 через 5 время, равное периоду повторения импульсов эталонной частоты генератора цифрового измерителя 16 ( Tj 1 Г,,), устанавливает в единичное состояние триг1ер 5, который сигналом единичного выхода открывает по втоQ ры.м входам элементы И 10, 11, закрытые по первым входам сигнало.м нулевого выхода счетного триггера 3. Счетчик 1 продолжает заполняться импульсами эталонной частоты. Второй импульс измеряемой пачки импульсов поступает через элемент И 8 на вход счетмо5 го триггера 3, устанавливая его в исходное (нулевое) состояние, на первые входы триггеров 5, 6, устанавливая в нулевое состояние первый из них и подтверждая нулевое состояние второго. Второй импульс измеряемой пачки поступает также на вход линии задержки 14 и на первый вход дополнительного счетчика 2,

обнуляя его. Сигналом единичного выхода счетного триггера 3 закрывается элемент И 9, и прекращается поступление импульсов эталонной частоты на вход счетчика 1, а сигналом его нулевого выхода открываются по первым входам элементы И 10, 11. Импульс с первого выхода линии задержки 14 поступает иа второй вход дополнительного счетчика 2. При этом число, записанное в счетчике 1, переносится в счетчик 2.

Таким образо.м, при поступлении на второй вход устройства Вх.2 второго импульса измеряемой пачки импульсов в счетчике 1 и в дополнительном счетчике 2 будет записано число, соответствующее nHTcpiia.Ty вреяеии между первым и вторым импульсами пачки. При этом элемент И 11 будетзакрыт по тре.тьему входу сигналом ир-ямого выхода схемы совпадений 7, а элементы И 10, 12 открыты соответственно по третьему и по первому входам сигналом инверсного выхода схемы совпадений 7. Импульс со второго выхода линии задержки 14 устанавливает в единичное состояние триггер 5, который сигналом единичного выход,а открывает по вторым входам элементы И 10, 11. При этом очередной импульс эталонной частоты через элемент и Ш поступает на вход линии задержки 15, выходной импульс которой через время, равное половине периода повторения импульсов эталонной частоты (т,,,2 0,5Т,Л. устанавливает в единичное состояние триггер 6. Сигналом единичного выхода триггера 6 открывается по третьему входу И 12. Следующий импульс эталонной частоты через элемент И 12 поступает на первый вход пускового триггера 4, устанавливая его в единичное состояние. При это.м на единичном выходе пускового триггера 4 формируется строб, передний фронт которого совпадает по времени с передним фронтом импульса эталонной частоты. Передним фронтом строба гзпускается цифровой измеритель 16. Сигналом нулевого выхода пускового триггера 4 закрывается по второму входу элемент И 8 и удерживает ся в закрытом состоянии до оконча1П1Я строба. Одновременно импульс с выхода элемента И 12 через элемент ИЛИ 13 поступает на третий вход (вход вычитания) дополпительного счетчика 2 и умен идает записанное в нем число на 1. Импульсы эталонной частоты продолжают поступать через элемент И 10 и линию задержки 15 на второй вход триггера 6, подтверждая его единичное состояние, а также через элемент И 2 - на первый вход пускового триггера 4, подтверждая его единичное состояние, и через элемент ИЛИ 13 - на счетчик 2, работаю ппй в режиме вычитания. Если измеряемая пачка импульсов состоит из двух импульсов, то вычитание импульсов из счетчика 2 продолжается до его обнуления Причем, после вычитания предпоследнего импульса, когда в счетчике 2 окажется число 1, сигналом инверсного выхода схемы совпадений 7, подключенной к нулевым выходам со 2-го по N-ый разрядов счетчика 2, закрыв;и() элементы И 10, 12, а сигналом прямого выхода схемы совпадений 7 открывается по третьему входу элемент И 11. Одн()време1 но .НMiiiT М 11 открывается но пятомх входу c;:iiia.iOM единичного выход; iie|iBorc) разряда счет чика 2. Очередной (последпий) iiMriy.ibc ;-/галонной частоты через элемент 11 11 I()CT IUU-T на второй вход nycKOBOio триггера 4, возвращая его в исходное (пулевое) состояние, и через элемент ИЛИ 13 - иа третиГ вход счетчика 2, после чС/о счетчик 2 обнуляется и сигналом выхода первого разряда закр15И ает по пято.му входу элемент И 11. При этом на единичном выходе пускового триггера 4 формируется задиий фронт, строба, совпадающий повремени с передним фронтом импульса эталонной частоты, и п.ифровой измеритель 16 останавливается. Си.гналом нулевого выхода ПУСКОВОГО триггера 4 открывается по второму входу элемент И 8, после че1-о CXCNUI готова к измерению длительности следующей иачки импульсов.

Если измеряемая пачка состоит из трех импульсов, то к моменту .1еипя па второй вход Вх. 2 устройства третьего пмпульса счетчик 2, работая в режиме вычитания, пе успеет обнулиться. С приходом третьего импульса измеряемой пачки импульсов установятся в нулевое состояние триггеры 5, 6. ир 11 3ойдет сброс счетчика 2, затем перенос в пего числа записанного в счетчике 1. после чо о счетчик 2 начнет работать в режиме вычитанпя до обнуленияИ прО1 Зойдет фоами.ровапис заднего фронта строба. Если измеряемая пачка состоит из .Vf импульсов, то формпр(Г1 ;:ние задпего фронта строба, останавлпвакгр.им о цифровой измеритель 16, произойдет иа последнем пикле вычитания счетчика 2 после прихода на Вх.2 устройс | й i-ro . luiiKii. Передний и задний фронты сформиро анпого стро ба, соответственно запускающие и останавливающие цифровой измеритель 16. совпадают по времени с передпимп фронтами импульсов эталонной частоты генератора цифрового измерителя. Поэтому ци.фровой измеритель осуществляет измерение интервала между первым и последним импульсами пачки им11ульсов практически без погрещности. Погрешность пусковой схемы не превыпшет один период повторения импульсов эталонной частоты. Следовательно, общая погрещиость устройства не превышает один период повторения импульсон эталонной частоты генератора цифрового измерителя.

Форм1/.п и.-.оарстенп.ч

Измеритель временных интерва.юн. С1)держащий последователы-10 соедппс1;;1Ь е -цифровой измер1ггель п схему цифрово) индикации, подключенный выходом к цифровому измерителю пусковой триггер, счетчик п-пу.чьсов, уюдключенный к первому входу устройства, счетный триггер, отличающимися ТСА;, что, с це.пло повып ения быстродействия г; распн1реи1 я функциональных возможностей, в него введены доио.чпительный счетчгк имну,1ьс-ов, два дополнительных триггера, схема сознаден11п, пять

элементов И, элемент ИЛИ и две линии задержки, вход первой из которых соединен с первым входом дополнительного счетчика, с первыми входами дополнительных триггеров, с входом первого элемента И и со вторым входом устройства, первый выход первой линии задержки соединен со вторым входом дополнительного счетчика импульсов, а второй выход - со вторым входом первого дополнительного триггера, второй вход первого элемента И подключен ко второму выходу пускового триггера, а выход - к входу счетного триггера, первый выход которого подключен через второй элемент И ко второму входу счетчика импульсов, а второй выход подсоединен к первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых подключены к выходу первого дополнительного триггера, третий вход четвертого элемента И подсоединен к прямому выходу, а третий вход третьего элемен.та И и первый вход пятого элемента И подсоединены к инверсному выходу схемы совпадения, причем вторые входы второго и пятого элементов И и четвертые

входы третьего и четвертого элементов И подключены к выходу генератора цифрового измерителя, выход третьего элемента И подключен через вторую линию задержки ко второму входу второго дополнительного триггера, подсоединенного выходом к третьему входу пятого элемента И, выход которого подключен к первому входу пускового триггера и к первому входу элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И подсоединен ко второму входу пускового триггера и ко второму входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу дополнительного счетчика импу;|ьсов, четвертый вход которого подсоединён к выходу основного счетчика импульсов, а выход- к входу схемы совпадений, причем выход первого разряда дополнительного счетчика импульсов подключен к пятому входу четвертого

элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 296076, кл. G 04 F 10/04, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 446943, кл. G 04 F 10/04, 1974.