Устройство для измерения длительности импульсов со случайным периодом следования Советский патент 1979 года по МПК G04F10/00 

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению. Оно может быть использовано в информационно-вычислительной технике, радиофизике, радиоспектроскопии и т. д. для измерения длительности коротких импульсов со случайным периодом следования.

Известны устройства для измерения временных интервалов, содержащие генератор эталонных импульсов, схему совпадения, один вход которой соединен с генератором, а второй вход через триггер - с входом устройства, и счетчик импульсов, включенный на выходе схемы совпадения 1.

Недостаток известного устройства - низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство цифрового измерительного прибора, содержащее реверсивный счетчик, подключенный через цифроаналоговый преобразователь к входу перестраиваемого генератора, схему совпадения, первый вход которой соединен С выходом перестраиваемого генератора, счетчик импульсов, включенный на выходе схемы совпадения, и блок управления 2.

Недостаток устройства - низкая точность.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее реверсивный счетчик, подключенный через цифроаналоговый преобразователь к входу перестраиваемого генератора, схему совпадения, первый вход которой соединен с выходом перестраиваемого генератора, счетчик импульсов, включенный на выходе схемы совпадения, и блок управления, снабжено формирователем импульсов стандартной длительности, выход которого подключен ко второму входу схемы совпадения, и второй схемой совпадения, первый вход которой соединен с выходом перестраиваемого генератора, второй вход - с входом устройства, а блок управления выполнен в виде трех триггеров, трех дополнительных схем совпадения и формирователя стоп-импульса, вход которого соединен со входом устройства, а к выходу подключены первые входы всех триггеров и вторые входы первой и третьей дополнительных схем совпадения, первые входы которых соответственно соединены с выходом первого и третьего триггеров, выход второй схемы совпадения соединен со вторыми входами первого и второго триггеров и со вторым входом второй дополнительной схемы совпадения, первый вход которой соединен с выходом второго триггера, а выход ее - со вторым входом третьего триггера и с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитаюш,ий вход реверсивного счетчика соединен с выходом первой дополнительной схемы совпадения, а выход третьей дополнительной схемы совпадения - с входом формирователя импульсов стандартной длительности.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит схемы совпадения 1 и 2, первые входы которых подключены к выходу перестраиваемого генератора 3 квантующих импульсов, формирователь 4 стопимпульса, вход которого вместе со вторым входом схемы совпадения 1 соединен со входом устройства. Триггеры 5-7, первые входы которых подключены к выходу формирователя стоп-импульса 4. Выход триггера 5 подключен к первому входу схемы совпадения 8, выход триггера 6 - к первому входу схемы совпадения 9, выход триггера 7 - к первому входу схемы совпадения 10, а вторые входы триггеров 5, 6 и второй вход схемы совпадения 9 подключены к выходу схемы совпадения 1. Вторые входы схем совпадения 8 и 10 соединены с выходом формирователя 4. Формирователь 11 импульса стандартной длительности входом подключен к выходу схемы совпадения 10, а выходом - ко второму входу схемы совпадения 2. В устройство такж входит реверсивный счетчик 12, суммирующий вход которого соединен со вторым входом триггера 7 и выходом схемы совпадения 9, а вычитающий вход соединен с выходом схемы совпадения 8; цифроаналоговый преобразователь 13, вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика 12, а выход - к управляющему входу генератора квантующих импульсов 3; счетчик 14 числа импульсов, вход которого подключен к выходу схемы совпадения 2.

Формирователь стоп-импульсов 4, триггеры 5-7 и схемы совпадения 8-10 входят в состав блока управления.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. ,

Последовательность измеряемых импульсов равной длительности подают на вход схемы совпадения 1, на другой вход которой подают импульсы с выхода перестраиваемого генератора 3, работающего в непрерывном режиме. В начале измерения частота генератора квантующих импульсов максимальна (период повторения квантующих импульсов меньще длительности измеряемых импульсов).

Одновременно последовательность измеряемых импульсов подают на вход формирователя 4 стоп-импульса, который для каждого импульса измеряемой последовательности вырабатывает стоп-импульс, соответствующий заднему фронту измеряемого импульса. Стоп-импульс используют для установки триггеров 5-7 в исходное состояние, а также подают на схемы совпадений 8 и 9.

В процессе измерения возможны три случая.

1.Длительность измеряемого импульса больше периода повторения квантующих импульсов, то есть за время измеряемого импульса через схему совпадения 1 проходит

два или больще квантующих импульсов.

Первый импульс со схемы совпадения 1, поступивщий на вход триггеров 5 и 6, пег реводит их в другое устойчивое состояние, при этом на вход схемы совпадений 9 подается разрещающий потенциал, а на вход

схемы совпадений 8 - запрещающий. Остальные импульсы со схемы совпадения 1 проходят через схему совпадения 9 на суммирующий вход счетчика 12 и на вход триггера 7, переводя его в другое устойчивое - состояние, при котором на входе схемы совпадения 10 будет запрещающий потенциал. Таким образом, на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 подают на один импульс меньше, чем прищло их со схемы совпадения 1 на триггер 6. Поскольку на

0 входах схем совпадений 8 и 10 запрещающий потенциал, то стоп-импульс, соответствующий заднему фронту измеряемого импульса, через них не пройдет. Напряжение с выхода преобразователя 13, соответствующее состоянию счетчика 12, подают на управляющий вход перестраиваемого генератора 3 квантующих импульсов. При поступлении импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 преобразователь 13 вырабатывает управляющее напряжение,

уменьщающее частоту повторения генератора 3.

2.Длительность измеряемого импульса равна периоду повторения квантующих импульсов, то есть за время измеряемого импульса через схему совпадения 1 проходит один квантующий импульс.

Квантующий импульс со схемы совпадения 1 переводит триггеры 5 и 6 в другое устойчивое состояние. При этом на вход схемы совпадения 8 подается запрещающий

Q потенциал, а на входе схемы совпадения 10 остается разрещающий потенциал, так как триггер 7 остается в исходном состоянии. Стоп-импульс, соответствующий заднему фронту измеряемого импульса, проходит через схему совп-адения 10 на вход формирователя 11 импульса стандартной длительности, который вырабатывает импульс стандартной Длительности, во время которого на один вход схемы совпадения 2 подается разрешающий потенциал, на другой вход схемы 2 - импульсы с генератора 3. Квантующие импульсы, прошедшие через схему совпадения 2, подают на счетчик 14 числа импульсов. Зная число импульсов, поступивших на счетчик 14 за временной промежуток стандартной длительности, легко определить период повторения генератора квантующих импульсов, а следовательно, и длительность измеряемых импульсов т - Тст In --:;; гдеТп - период повторения квантующих импульсов;Тст - промежуток времени стандартной длительности; п - количество импульсов, поступивщих на счетчик числа импульсов. 3. Длительность измеряемого импульса меньше периода повторения квантующих импульсов, то есть за время измеряемого импульса через схему совпадения 1 не прошло ни одного квантующего импульса. В этом случае триггеры 5-7 остаются в исходном состоянии, т. е. на входах схем совпадений будет: схема 9 - запрещающий потенциал, схемы 8 и 10 - разрешающий потенциал. Стоп-импульс, соответствующий заднему фронту измеряемого импульса, через схему совпадения 8 проходит на вычитающий вход счетчика 12, при этом цифроаналоговый преобразователь 13 выработает управляющее напряжение, увеличивающее частоту повторения генератора 3 квантующих импульсов. Таким образом, измерение длительности импульсов в данном устройстве переносится в область измерения частоты повторения квантующих импульсов за стандартный промежуток времени. Уменьшение погрешности в предлагаемом устройстве достигается благодаря применению перестраиваемого генератора квантующих импульсов. В устройствах, основанных на способе заполнения измеряемых интервалов времени квантующими импульсами с периодом повторенияТо , при условии произвольного появления старт и стоп-импульсов, ограничивающих временной интервал относительно периодической последовательности квантующих импульсов генератора, среднеквадратичная погрешность измерения о определяется выражением VTvCTn-TxT гдеТх -длительность измеряемого импульса;TO - период следования квантующих импульсов;N - количество измерений. Так как предлагаемое устройство испольует случай TO Тх , то, как видно из приведенной выше формулы, среднеквадратичная погрещность при этом стремится к нулю. При TO Тх погрещность предлагаемого устройства определяется в основном отнощением периода повторения ГКИ и временем подсчета числа импульсов, поступающих с генератора квантующих импульсов, которое можно выбрать достаточно большим. Формула изобретения Устройство для измерения длительности импульсов со случайным периодом следования, содержащее реверсивный счетчик, подключенный через цифроаналоговый преобразователь к входу перестраиваемого генератора, схему совпадения, первый вход которой соединен с выходом перестраиваемого генератора, счетчик импульсов, включенный на выходе схемы совпадения, и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, оно снабжено формирователем импульсов стандартной длительности, выход которого подключен ко второму входу схемы совпадения, и второй схемой совпадения, первый вход которой соединен с выходом перестраиваемого генератора, второй вход - с входом устройства, а блок управления выполнен в виде трех триггеров, трех дополнительных схем совпадения и формирователя стоп-импульса, вход которого соединен со входом устройства, а к выходу подключены первые входы всех триггеров и вторые входы первой и третьей дополнительных схем совпадения, первые входы которых соответственно соединены с выходом первого и третьего триггеров, выход второй схемы совпадения соединен со вторыми входами первого и второго триггеров и со вторым входом второй дополнительной схемы совпадения, первый вход которой соединен с выходом второго триггера, а выход ее - со вторым входом третьего триггера и с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом первой дополнительной схемы совпадения, а выход третьей дополнительной схемы совпадения - с входом формирователя импульсов стандартной длительности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мирский Г. Я- Радиоэлектронные измерения, м., Энергия ,1969, с. 164. 2,Цифровые электроизмерительные приборы. М.,Энергия, 1972, с. 344.