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

Изобретение относится к о.бласти радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов. Известны устройства для цифрового измерения длительности временных интервалов/ осуществляющие измерение путем заполнения этого интервала импульсами образцовой частоты. Для уве личения точности измерения ошибка измерения, возникающая из-за несинхрон ности тактовых импульсов и конца измеряемого интервала, устраняется интерполяцией, причем интерполяции подвергается интервал времени, включаюдайице несколько периодов счетной: Частоты 1, Известен также цифровой измеритель временных интервалов, содержащий ключ генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов ключа, второй вход которого является входом измерителя,счетчик, вход которого соединен с выходом ключа, а также имеющий два канала преобразования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных формирующе го устройства и преобразователя время-амплитуда, причем один из входов каждого формирующего устройства подключен к входу измерителя 2. . Однако этот цифровой измеритель отличается сложным процессом измерения и большой погрешностью. Цель изобретения - уменьшение погрешности и упрощение процесса измерения. Для этого в цифровой измеритель временных интервалов, содержащий ключ, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов ключа, второй вход которого является входсял измерителя, счетчик, вход которого соединен с выходом ключа, а также два канала преобразования, каждай из которых сострит из последовательно соединенных формирующего устройства и преобразователя время-амплитуда, причем один из входов каждого формирующего устройства подключен к входу измерителя, введены преобразователь амплитуда-код, подключенный к выходам преобразователей время-амплитуда, последовательно включенные дополнительный ключ и блок выделения п-ого импульса, причём вход дополнительного ключа свгязан с выходом формирующего устройства первого канала, аВЫХОД блока выделения п-ого импуль3са - с вторым входом формирующего устройства первого канала, и последо 1а ёяьно.в$ :пючённые второй дополнй тельный ключ и блок выделения п-1-огС импульса, причем второй вход второго - дополнительного ключа связан с выхоflOM формирующего устройства второго ключа, к второму входу которого подключен выход блока выделения п-1-ого импульса, при этом вторые выходы дополнительных ключей подключены на вы ход генератора тактовых импульсов, На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит ключ 1, такто вый генератор импульсов 2, счетчик 3 формирующее,устройство 4 первого кан ла, преобразователь 5 время-амплитуДа первого канала, ключ 6, устройство 7 выделения п-го имп ульса, формирующее устройство 8 второго канала, пре образователь 9 время-амплитуда второ го канала, ключ 10, устройство 11 вы деления п-1-ого импульса и преобразователь 12 амплитуда-код. Цифровой измеритель временных интервалов работает следующим образом. Измеряемый временной интервал {фиг. 2а) поступает на вход ключа, на второй вход которого поступают импульсы (фиг. 26) с тактового генератора 2. В течение действия измеряемого интервала тактовые импульсы проходят на счетчик 3. Передним фронтом .измеряемого интервала включается фор мирующее устройство 4, например, триггер с раздельным запуском. Вы ходным импульсом формирователя запускается преобразователь 5 ёремя-амплитуда одного кангша, например, интегратор опорного напряжения, а также включа:ется ключ 6. Навыходе ключа появляются тактовые импульсы, котбрые поступают на устройство 7 выдёлёйи яп-ого импульса. Это устройство может быть выполнено на базе триггерного делителя частоты. Коэффициент деления выбирается равным или больше трёх. Оптимальным является коэффициент К 3 (пояснено ниже). При про- . хожде ии третьего (п-ого, где п К) тактового импульса после начала измеряемого интервала на выходе устройства 7 формируется сигнал, с помощью которого возврадается в исходное состояние формирователь 4. При этом прекращается дальнейшая работа интегратора 5 и тактовые импульсы через ключ 6 не проходят. Длительность импульса, полученного на выходе формирующего устройства, равна 2to + (фиг. 2в) и будет всегда в пределах от 2ta до 3to, так как изменяется в пределах от О до &t. Амплитуда импульса лиц на выходе преобразователя 5 (фиг. 2г) прямо пропорцирнаяьна длительности сформированного импульса 2to + At, а ее относитель07ное изменение тем выше, чем меньше выбран коэффициент К. Аналогично работает и второй канал преобразования. Формирующее устройство 8 запускается задним фронтом измеряемого импульса. При этом включается преобразователь 9 Ьремя-амплитуда и ключ 10. Ключ пропускает тактовые импульсы, которые поступают на устройство выделения П-1-ГО импульса, которое представляет собой делитель частоты. Для случая К . п 3 этот делитель может быть выполнен на одном триггере со счетiibiM запуском. Длительность импульса, полученного на выхоДе формирукицего устройства 8, равна д (фиг. 2д) и в общем случае меняет от.- t до 2tff. Отсюда ясна причина выбора минимального значения К 3,так как при К 2 длительность второго сформиро ванного интервала лежит в пределах от О до t,что недопустимо ввиду сложности обработки коротких сигналов.Амплитуда сигнала дОц на выходе преобразователя .9 пропорциональна длительности сформированного временного интервала .t (фиг, 2е) . Разность напряжений на выходе обоих преобразователей всегда положительна и пропорциональна временам рассогласования начала ,и конца измеряемого интервала относительно тактовых импульсов. UH- K-2-bo- t.2io-VAt.. Эта рйзность напряжений преобразуется в цифровой код с помощью преобразователя 12 амплитуда-код.Цифровое значение этого преобразователя является нониусом для показаний основного счетчика. , - В предлагаемом измерителе, благодаря введению в каналы преобразования делителей частоты на п и п-1, увеличена длительность преобразуемыхинтервалов и со кращен их Динамический дис(пазон. Динамический диапазон не превышает двух, т.е . в одном канале преoбpaзye 1ый интервал изменяется от ; . 2to до 3tQ, а в другом канале от до 21о(для К 3) . Формула изобретения Цифровой измеритель врёменных интервалов, содержащий ключ, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов ключа, второй вход которого является входом измерителя , счетчик, вход которого соединен с выходом ключа, а также два канала преобразования, каждый из которых состоит из последовательно соединенных формирующего устройства и преобразователя время-амплитуда, причем один из входов каждого формирующего устройстваподключен к входу измерителя, о тличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности и упрощения процесса измерения, в него введены преобразоватбльампли туда-код, подключенный к выходам преобразователей время-амплитуда, последовательно включенные дополнительный ключ и блок выделения п-ого импульса, причем вход дополнительного ключа связан с выходом формирующего устройства первого канала, а выход блока выделения п-ого импульса - с вторьм входом формирующего устройства первого канала, и последовательно включенные второй дополнительный ключ и блок выделения п-1-ого импульса, причем второй вход второго дополнительного

ключа связан с выходом формирующего устройства второго ключа, к второму входу которого подключен выход блока выделения h-1-ого импульса, при этом вторые выходы доп9лнительных ключей подключены навыход генератора тактовых Импульсов, 1

Источники информации, принятые во

внимание при экспертизе

1.Заявка 2173199, кл. G04 F 10/04, 1975, по которой принято решвние о выдаче авторского свидетельства.

2.Патент США 3541448,

кл. 324-186, кл. Q04F 10/00, 1970.