Цифровой измеритель временных интервалов Советский патент 1979 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано для точного измерения временных интервалов и длительности электрических сигналов в экспе риментальной физиктэ, радиолокации и промышленной электронике. Известны измерители временных интервалов, в которых интервал Т грубо (с точностью доДТ) оценивают в канале грубого измерения, а отрезокдТ, оценивается в канале точного измерения. ,Для этого в точном канале формируют импульсы с длительностями A-tg пропорционально их расширяют и способом последовательного счета преобразуют в цифровой код. Затем производят однозначное сложение результатов точного измерения и с учетом его УТОЧНЯЮТ результат грубого измерения Эти измерители содержат генератор счетных импульсов, канал грубого измерения в составе последовательно включенных ворот rpV6oro отсчета,кас кадов совпадений,каскадов ИЛИ и счет чика точного отсчета с одним информационным выходом, канал точного отсче та в составе двух преобразователей дробных отрезков времени в число.счет ных импульсов, счетчиков точного отсчета, схемы однозначного сложения результатов точного измерения и ряда вспомогательных устройств и схем. Разновидности этих измерителей отличаются в основном типом преобразователей канала точного измерения 1. Измерители такого типа характеризуются сложностью настройки и эксплуатации. В частности, известен цифровой измеритель временных интервалов, содержащий генератор счетных импульсов, канал грубого измерения в составе последовательно включенных RS-триггера, вход S которого подключен к первой входной клемме, а вход R - ко второй клемме, каскад совпадений, второй вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, каскада ИЛИ и счетчика грубого отсчета, канал точного измерения в составе первого и второго преобразователей дробных отрезков времени в число импульсов, в каждом из которых последовательно включены формирователь импульсов, первый из входов которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, расширитель импульсов и каскад совпадений, и дчётчйКа точного отсчета, причем вторые входы формирователей преобразоват елей дробных отрезков времени в число импульсов подключены на первый и второЯ входы устройства, а вход схемы совпадения второго преобразователя дробных отрезков вре мени в число импульсов подключен к в ходу генератора счетных импульсов 2 Недостатками устройства являются сравнительная его сложность и низкая надежность. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение устройства. Для этого в него введены последоватёльно включенные дополнительный триггер, формирователь и элемент задержки, второй элемент.задержки, через который второй вход схемы совпадения первого преобразователя дробных отрезков времени s число и ипульсов подключен к выходу генератора сметных импульсов, дополнительная схе ма ИЛИ, два входа которой подключены соответственно к выходам преобразова телей, а.выход - к входу дополнитель ного триггера, схема совпадения, выход которой подключен ко второму вхо ду первой схемва ИЛИ, причем счетчики грубого и точного отсчетов являются реверсивньэ и счетчиками, при этом на вычитающий вход счетчика грубого отсчета включен выход первого элемента задержки на вычитаюирий вход счетчика точного отсчете - выход схемы совпадения второго преобразователя,на сум мирующий вход - выход схемы совпадения первого преобразователя и первый вход дополнительной схемы совпад ний, второй вход которой включен на выход счетчика точного отсчета, вход S этого счетчи.ка объединен с выходом R дополнительного триггера и подключен к первой клемме устройства. На фиг. 1 изюбражена структурная схема цифрового измерителя временных интервалов; на фиг 2 - временные диаграммы его работы, где 1, 2 - входные клеммы устройства, 3 - генератор счет ных импульсов, 4 - триггер, 5 - схема совпадений,6 - триггер, - реверсивный счетчик грубого отсчета , 8, 9 преобразователи дробных отрезков времени в число импульсов, 10 - формирователь первого преобразователя, 11 расширитель первого преобразователя, 12 - схема совпадений первого.преобразователя, 13, 14, 15 - соответствен но формирователь, расширитель и схема совпадений второго преобразователя 16, 17, 18, 19,- входы формирователей в схему совпадения второго преобразователя, 20 - реверсивный счетчик точного отсчета, 21 - элемент задержки, 22 - схема совпадений, 23 - элемент задержки, 24 - формирователь, 25 триггер, 26 - ИЛИ, Вход:. S RS-триггера 4 подключен к первой входной клемме 1,на которую по даётся старт-импульс, а вход R - к второй входной клемме 2, на которую, подается стоп-импульс. Выход RS-триггера 4 подключен к одному из входов каскада 5 совпадений, другой вход которого соединен с выходом генератора 3 счетных импульсов, а выход - р одним из входов каскада 6 ИЛИ. Выход каскада 6 ИЛИ подключен непосредственно к суммирующему входу реверсивного счетчика 7 грубог о отсчета. Во втором преобразователе 8 дробного отрезка времени число счетных импульсов вход 16 формирователя 10 импульсов подключен к выходу генератора 3 счетных импульсов, а выход 17 - к второй входной клемме 2, К выходу формирователя 10 импульсов подключен расширитель 11 импульсов, ВЫХОД которого соединен непосредственно с одним из входов каскада 12 совпадений, другой вход которого через элемент 21 задержки соединен с вьэходом генератора 3 счетных импульсов, а выход - непосредственно с суммирующим входом реверсивного счетчика 20 точного отсчета. В первом преобразователе 9 дробного отрезка, времени Д, в число счетных импульсов вход 18 формирователя 13 импульсов подключен к выходу генератора 3 счетных импульсов, а выход 19 - к первой входной клемме 1. К выходу формирователя 13 импульсов подключен расширитель 14 импульсов, выход которого соединен непосредственно с одним из входов каскада 15 совпадений, другой вход которого подключен к выходу генератора 3 счетных импульсов, а выход - к вычитающему входу реверсивного счетчика 20,вход S последнего подключен к первой входной клемме 1, а выход - к одному из входов каскада 22 совпадений, другой вход которого соединен непосредственно с его же суммирующим входом. Выход каскада 22 совпадений соединен непосредственно с другим входом каскада 6 ИЛИ канала гру- . бого измерения. Вычитающий вход реверсивного счетчика 7 грубого отсчета через последовательно включенные второй элемент 23 задержки и формирователь 24 одиночного импульса подключен к выходу второго RS-триггера 25, вход R КОТОРОГС5 подключен к первой входной клемме 1, а вход S - через второй каскад 26 ИЛИ к вычитающему и суммирующему входам реверсивного счетчика 20 точного отсчета. В исходном состоянии реверсивный счетчик 7 грубого отсчета, реверсивный счетчик 20 точного отсчета, RS- триггер 4 и преобразователи 8 и 9 отрезков времени Д-fc и д-fc2 находятся в нулевом состоянии. Генератор 3 вырабытывает непрерывную последовательность счетных импульсов с периодом Т. При поступлении на клемму 1 стартимпульса RS-триггер и реверсивный счетчик 20 точного отсчет устанавливаются- в единичное состояние, а R триггер 25 - в нулевое. Пока RS-триг-. гер 4 находится в единичном состоянии 566 (до поступления стоп-импульса), счетные импульсы с генератора 3 проходят через каскад 5 совпадений и каскад 6 ИЛИ на суммирующий вход реверсивного счетчика 7 грубого отсчета и подсчитываются им. При этом входной временной интервал измеряется с точностью л,(cм фиг, 2 а-д) , При поступлении старт-импульса в канал точного измерения на вход 19 формирователя 13 импульсов и первого за ним счетного импульса с генератора 3 на вход 18 зтого же формирователя он вырабатывает импульс с длительностью , Этот импульс поступает на расширитель 14 импульсов, который вырабатывает импульс с длительностью Уд-t г где к - коэффициент прербразования масштаба времени. Расширенный импульс с расширителя 14 поступает на один из входов каскада 15 совпадений и во время своего существования обеспечивает прохождение счетных импульсов с генератора 3 через каскад 15 совпадений на вычитающий вход реверсивного счетчика 20 точного отсчета (см, фиг, 2,ж), в котором пбсле поступления старт-импульса было записано число, равное единице грубого (целого) отсчета. Под действием счетных импульсов, поступающих на вход, число, записанное в счетчике 20, уменьшается на т , Под действием первого счетного импульса, появляющегося на вычитающем входе реверсивного счетчика 20 точного отсчета, RS-триггер 25 устанавливается в единичное состояние. Перепад напряжения, возникающий на выходе RS-триггера 25, обеспечивает срабатывание формирователя 24, на выходе которого вырабатывается одиночный счетный импульс (см. фиг,2, з-к), Этот импульс с формирователя 24 через второй элемент 23 задержки поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 7 грубого отсчета и уменьшает записанное в нем число на единицу, что компенсирует число (единицу грубого отсчета) , записанное при поступлении старт-импульса в реверсивном счетчике 20 точного отсчета. Вычитание единицы грубого отсчета при поступлении. хотя бы одного импульса на вычитающий вход реверсивного счетчика 20 точного отсчета позволяет исключить необходимость индикации зна ков Плюс или Минус в результатах точного измерения, При поступлении стоп-импульса в ка нал точного измерения на вход 17 формирователя 10 импульсов и первого за ним счетного импульса с генератора 3 на его вход 16 он вырабатывает импуль с длительностью A-tg. Этот импульс поступает на расширитель 11 импульсов, который вырабатывает импульс с длительностью kiiis Расширенный импульс с расширителя 11 поступает на один из входов каскада12 совпадений и во время своего существования kA-tj 066 обеспечивает прохождение счетных импульсов с генератора 3, задержанных с помощью элемента 21 задержки на половину периода Т, через каскад 12 совпадений на сумг ирующий вход реверсивного счетчика 20 точного отсчета, Задержка счетных импульсов на 0,5 Т исключает одновременное воздействие счетных импульсов на суммирующем и вычитающетд входах реверсивного счетчика 20 точного отсчета и, следова-/ тельно, неопределенность в работе последнего. Под действием счетных импульсов, поступающих на суммирующий вход, число, записанное в счетчике 20, увеличивается на ц (см.фиг.2, л-п) . При возрастании числа счетных импульсов, поступающих на суммирующий вход реверсивного счетчика 20, может возникать переполнение его.В .этом случае необходимо увеличивать показания реверсивного счетчика 7 грубого отсчета на единицу, С этой целью выход реверсивного счетчика 20, на котором вырабатывается высокий уровень напряжения при установлении всех триггеров счетчика 20 в единичное состояние, подключен к одному из выходов каскада 22 совпадений, на другой вход которого подаются счетные импульсы с суммирующего входа этого же счетчика. При переполнении реверсивного счетчика 20 точного отсчета на выходе каскада 22 совпадений вырабатывается одиночный счетный импульс, который через каскад 6 ИЛИ поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 7 грубого отсчета и увеличивает его показания на единицу, Для случая iT-j О на вычитающий вход счетчика 20 не поступит ни одного счетного импульса, а первый же счетный импульс, поступивший на суммирующий вход этого счетчика, вызовет его переполнение, и в результате через каскад 22 совпадений прибудет один счетный импульс на суммирующий вход реверсивного счётчика 7, т.е. возникает ошибка в измерении на единицу грубого отсчета. Для исключения такой ошибки счетные импульсы с вычитающего и суммирующего входов реверсивного счетчика 20 точного отсчета через второй каскад 26 ИЛИ подаются на вход S RS-триггера 25, под действием выходн.ого напряжения которого вырабатывается формирователем 24 одиночный счетный импульс, поступающий чеРеэ элемент 23 задержки на вычитающий вход реверсивного счетчика 7 и уменьшает его показания на единицу. Таким образом исключается появление систематической погрешности измерения, равной единице грубого отсчета (Тд) . . Формула изобретения . Цифровой измеритель временных интервалов, содержащий генератор счетных импульсов, канал грубого иэмерения в составе последовательно вк;таченных PvS триггера, вход S которого подключен к первой входной клемме, а вход R - ко второй входной клемме к аскада совпадений, второй вход которого подключен к выходу генератора счет ных импульсов, каскада ИЛИ и счетчика грубого отсчета, канал точного иэмерения в составе первого и второго преобразователей дробных отрезков времени в число импульсов, в каждом из крторых последовательно включены формирователь импульсов, первый из -входов которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, расширитель импульсов и каскад совпадений, и счет чика точного отсчета, причем вторые входы формирователей преобразователей дробных отрезков времени в число импульсов подключены на первый и второй входа устройства, а второй вход схемы совпадения второго преобразователя дробных отрезков времени в число ймпульсов подключен к выхЬду генератора счетных импульсов, отличающий с я тегл, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства в него введены последовательно включенные дополнительный триггер, формирователь и эл1эмент задержки, второй элемент задержки, через который второй вход cxeMSJ совпадения первого . преобразователя дробных отрезков времени в число импульсов подключен к выходу генератора счетных импульсов, дополнительная схема ИЛИ, два входа которой подключены соответственно к выходам преобразователей, а выход к входу дополнительного триггера, схема совпадения, выход которой подключен ко второму входу первой схемы ИЛИ,причем счетчики грубого и точного отсчетов являются реверсивными счетчиками, при этом на вычитакнций вход счетчика грубого отсчета включен выход первого элемента задержки,на вычитающий вход счетчика точного отсчета -. выход схемы совмещения второго преобразователя, на суммирующий вход - выход схемы совпадения первого преобразователя и первый вход дополнительной схемы совпадения,второй вход которой включен на выход счетчика точного отсчета, выход S этого счетчика объединен с выходом R дополнительного триггера и подключен к первой клемме устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Денбновецкий С. В., Шкуро А. Н. Принципы устранения неоднозначности

в цифровых измерителях временнь1х интервалов. Приборы и техника эксперимента, 1975, 6, с. 7-16.

2.Авторское свидетельство

№ 368583, кл. G04 F 10/04, 1975.