Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов Советский патент 1979 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к области ради оизмерйтельной техники и .может быть использовано в прецизионных преобразователях временных параметров импульсных сигналов в цифровой десятичный код и высокоточных приборах, применяемых в экспериментальной физике, радиолокации и промышленной электрике. Известно устройство преобразователя временного интервала в код, содержащее генератор счетных импульсов и два кана ла -подсчета импульсов, причем в один из каналов подаются импульсы, задер жанные на половину периода следования 1 . В частности, известен цифровой измеритель длительности одиночных импульсов, содержащий генератор двух сдвинутых на половину периода последовательностей счётных импульсов, первый . канал в составе последовательно включенных в каскаде совпадений, один из бх |дов которого подключен к выходу несдвн 4нутых счбтиых импульсов генератора, счётчика импульсой, деформатора, цифрового индикатора, второй канал всос таве триггера со счетным входом И цифрового индикатора 2, Такое устройств6 имеет сравнителыю низкую точность нзмэренйя и сложно конструктивно. Целью изобретения является упрошенйе устройства и повышение точности. ипя этЬго В предлагаемое устройство-в&ёдены между Входным зажимом Измерителя и входом генератора пйследо- ватеЛьно включёнйые нормирующий фор- мйроватаЛь и электродный ключ, два инвертора, первый Из .кбторых включён с вмхрда нс5рмйру.ощег6 ф6рмнрЬвател;я на; ,, второй вход каскада совпадений, блок дйя сравнения кодов причём выход Ьдвинутьтх Счетных импульсб1в гёнёратОрасоедиНен йёибсрёдст.венно со счётным входом триггера второгЬка шла, прямой и инверсный &ь1хо&ыэтоготриггера и триг:гвра йладшёгрраэряда счётчика первогр канаяа непссрёдётвённо .подклк чёньГ к соотвёт- . CT ByiuiuH ivf йрйыйм и инверсным входам

блока для сравнения кодов, выход которого непосредственно и через инвертор подключен к входу цифрового индикатора второго канала. ,.

Структурная схема предлагаемого измерителя длительности одиночных импульсбв прйёедена на фиг. 1; на фиг. 21Врёмённые диаграммы его работы; на фиг. 3 - вариант схемы ударного генератора двух сйвинутых на половину перйода серий счетных импульсов.

Вход нормирующего формирователя i. является входом измерителя. К выхопу формирователя 1 последовательно Подключены электронный ключ: 2 и генератор 3 сдвинутых ПослеДовательйос- тей счетных импульсов. Ключ .2 и генератор 3 совместно образуют ударный reHepaiTOp Двух сдвинутьгх на половину периода счетных импульсов, вариант йоTopioro изображен на vir. 3. Выход 4 кезадержанной серии счетных импульсов Генератора 3 подключен к одному из БХойоВ каскада .5 совпадений, йр|угой вход которого через инвертор 6 к выходу, нормирующего формирозётеля 1. . Генератор 3 второй выход 7. Выхой каскада совпадений 5 .пойключен. к входу S счетчика; первого Канала,, триг. еры когоро.го последователЬнб о.б.ъедй-. нены в йвоигчно-йёсйтичнье счетчики 9, .квыхойаМ каждого из. которых дешифраторы 10 подключены цифровые евётойиОйные индикаторы 11 целой час тн,Вь1ход- 7 зайёржаннрй серии очетнйх ймйульсбв генератора |3 соединен не- поС|эе:дстбённр со,счётньш входом 12 . триггера 13 Бтбрсэго канала. Прямой и .йнв.ёрсный Выхо.ды,.1:4 и. .15 триггерй 13 и и инверсный выходы 16 И 17 кшадшего разряда {2 ) счётчайа . первого кайала , подклю1ень &епосЬедст« нно к. сботёётствующим прякйлм и ин-вегзсным входам схемы сравнения кодов 18, выход 19 которой непбсредствённо и через: инвертор 20 подключен к соответствующим электродам свето- Диодов цифрового индикатора 11 дробной части, которые используются для отображения разных элементов индицируеК1ых цифр, а электроды светодйодов этого индикатора 11, используемые для ртображения общих элементов индицируемых цифр подключены к обшей клемме 21.

Измеряемый иМпульс с длительностью iux подается на вхоа формирователя 1, который, с целью обеспечения нормального функционирования последующих узлов измерителя, нормирует его по амплитуде, Крутизне фронтов I и полярности. Нормированный импульс отрицательной полярности .С формирователя 1 подается на инвертор 6, выполняющий функции устройства временной заДержки, k. На ударный генератор, выполненный на электронном ключе 2 и ганё эаторе 3,

который в течение времени вырабатывает два сдвинутых на половину периода Tj серии, сче.тных импульсов {см. - дианграм 1ы б, в, г, на фиг. 2). Основу генератора 3 составляют две

пары транзисторов; разлившего типа проводимости, с попарно объединенными базами и эмиттерами Т2, Т4, и ТЗ, Т5. Между эмиттерами обеих пар транзисторов включен времязадающий конденсатор

С1. В коллектор.чые цепи транзисторов Бключены. нелинейные нагрузки в виде .последоватёльно соединенных диодов и резисторов. базами и коллектораМи разных пар транзисторов включены

конденсаторы обратной связи С2 и СЗ. / На транзисторе Т1 выполнен пусковой электронный ключ 2...

В исходном состоянии транзистор Т1 открыт. Малбе выходное сопротивление..

ключа шунтирует цепь положительной обратной связи и исключает генерацию выходных импульсов.. Транзисторы Т2 и Т5 закрыты, так; как не мЪгут быть одновременно вЫполМенй условия отпирания для

транзи.сторс в; различного типа проводимос;ти с объединенными базами.и эмиттерами. Конйенс.а тор С1 заряжен. .При поступлений, на. 1ключ.2 отриЦатёЛьного импуль.са т|эанзистор Т1 запирает-

ся. В резу ьтатепрактически, .исключается, iliyHTHpyiioiiiee действие выходного

срйрртивления ключа. Напряжение на базах транзисторов Т2, Т4 снижается до напряжен ий На диоде Т1. За счет деист-.

ВИЯ напряжения На конденсаторе С1 транзисторы ТЗ и.Т4 открываются, через конйёнеатор СЗ заМ-ыкаегся цепь поло.жительной обратной связи, способствующая быстрому перезаряду конденсатора

С1. При этом на разгрузке транзистора. Т4 (выход ij формируется короткий положительный счетный импульс, фронт которого .синхронизирован с фронтом входного. После перезаряда конденсатора С1

создающей условия .для отпирания транзисторов Т2, Т5. При отпирании этих транзисторов конденсатор С1 быстро заряжается. Этому способствует замыкание цепи положительной обратной связп через конценсатор С2. При заряде кондеисатора С2 током транзисторов Т2, Т5 на выходе 2 генератора вырабатывается полояситёльный имгтульс сдвинутой серии. Далее процессБ в гёнерато{)е 3 повторяются до момента окоотанйя воздействия входного импульса. При этом транзистор Т1 открывается, напряжение на базах транзисторов Т2, Т4 возрастает и Нарушаются условия перезаряда кой денсатора С1; Генератор затормаживаетс Таким образом, в течение времени возцёйс1вия измеряемого импульса на выходах Генератора 3 вырабатываются две серии импу;льсов положительной поляриЬсти. Причем первый импульс и серии снимаемой с .первого выхода, совпа- дает по времени с фронтом импульса, - ; длительность которого преобразуется в цифровой код, а, импульсы, снимае:мые . со Btdporo вйхода, сдвинуты на полрвину следования относительно импульсов пе(вой серии.: . - -Из анализа временных диаграмк-( следует, что длительность измеряемЫб .-ИМ,пульсй. . . . . (N-l)T3 + Где N - число счетных импульсов незадержанной серии, вырабатьгваемых HepatopoM 3 на выходе 4 за вреМя , С .-коэффициент, равнь1й О при М(М-/)и равный 1 при К| N. (N - число импульсов в задёрЖайнр серии-). - / :...,:. :.;..::: ;.. Если на вход счетчика первого канала пропускать все счётные; импульсьг незадержанной серии, то вноситься погрешность в измерении Те. Следовательно, не6б с;ойимо один импульс к&Аймлибр способом не учитывать . - , Дли этого в устройстве применяютс; каскад: совпадений 5 и инвертор 6, быполняющий функции устройства временной задержки. Нормй|эованный импульс с вых да формирователя 1 поступает на инвертор б, а.е он инвертируетсяи задерживается tjjj. . Тд (Tt -/длительност счетных импульсов). Задёржанн;ый поло-. жйтёльный импульс Т|/у поступая на . . . .:; ; . Л - . . - вход каскада 5 совпадения, обеспечивает прохождение счетньгх импульсов неэадер.жанной серии с выхода 4 генератора S, за исключением первого, на счетчик пер вого канала. Результаты подсчета отоб.ражаются на цифровых индикаторах li в ЧИСЛО, характеризуюгцее целое число периодов счетных импульсов Та , уклады-, веющихся в плительности измеряемого импульсй LU Импульсы задёржахшой сериис выхода 7 генератора 3 подаются на счетный вход 12 триггера 13 второго канала. Как из анализа временных дкаг-, рамм, число импульсов в зайержанной серии N может быть равно или превы- .шать на .ейиницу число импульсов незадержанной серии N , поступивших на первый канал. При N N последним проходит на счетчик импульс нёзадержан.ной серии. Следовательно, результат счетчика целой части не может быть уточнен. ПpиN-N+l последним проходит насчетчик имупльс задержанной последоватеЛьнбсти и, следовательно, результат счетчика целой части необходимо увеличить на 0,5 Тз, т. е. да индикато- .рё дробной части отобразить цифру 5. Таким рбразом, когг.а состояния триггера 13 и Состояния триггера младшего разрядапервого канала одинаковь,на индикаторе дробной части необходимо отображать О, а когда различные - 5. Эти функции выполняются схемой dpasнеиия кодов 18, входы крторой подклю- чёнык соответствующим , выходам указайных триггеров. При совпадении состояния триггеров нэ выходе 19 схемЬг 18 имеет высокий (единичный) уровень напряжения, который, действуя непосредственно и черезинвертор 2Она соответствутощие сеетодиоды цифровото Инггикатора .11 дробной части, обеспечи- Ёает высвечивание О.. При несовпадении состояния триггеров на вйходё 19 схемы 18 возникает низкий уровень напряжений (нулевой), обеспечивающий йндйкациЮ цифрь S индикатором 11 дроб- НОЙ части;. . . -. : Формула изобретения Цифровой измеритель длительности . одиночных импульсов , содержащий . ратор двух сдвинутых на половиНу перИоаа последоватёльгюСтейсчетных импуль-сов, первый канал в составе последоба- тельно бключенных каскада совпадений, один из входив которого подключен к вы-. х6ду HecflBvsHyTbiX счетныхимиульсо1в. генератора, .счетчИка. импульсов, дешифратора, цифрового индикатора, второй каФ.0

..4f4.

-7

нал в составе триггера со счетным вхо- дом и цифрового индикатора, о т , чающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности, в неговведены между входным зажимом измерителя и i входом генерато- ра послеаовательно включенные нормирующий формирователь и электронный ключ, два инвертора, первый из которых включен с выхода-нормирующего формирователя на второй вход каскада совпайений, блок для сравнения кодов, причем, выход сдвинутых счетных импульсов генератора соединен непосредственно со счетным входом триггера второго канала, прямой и инверсный выходы этого триггера и

GO 7. 53

8

трнгг-ера младшего разряда счетчика riep вого капала непосредственно подключены к соответствующим прямым и инверсным входам блока для сравнения кодов, выход которого непосредственно и через инвертор подключен к входу цифрового индикатора второго канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гитис Э. И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., Энергия, 1975, с. 242-251.

2.Авторское свидетельство

№ 172354, кл.G 04 F 10/04, 1964.

вход