Измеритель временных интервалов Советский патент 1980 года по МПК G04F10/04 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

. .: Изобретение относится к радиотехнике, в частности к импульсной технике, и предгозначено для измерения временньк интервалов Меж ду импульсами конечной последовательности импульсов (пачки импульсов). Известны устройства для измерения временных интервалов между импульсами конечной последовательности импульсов, состоящие из пу ковой схемы, представляющей собой генератор переменной задержки с внепшим запуском, соединенной с входом цифрового измерителя, измеряющего временную задержку, и схемы цифровой индиканли результата измерения. Для измерения временного интервала необходим осциллограф. Изменяя задержку синхроимпульса измеряемой пачки импульсов генератором переменной задержки, совмещают задержанный синхроимпульс с первым импульсом измеряемой пачки импульсов. Незадержанный синхроимпульс запускает цифровой измеритель, а задержанный синхроимпульс останавливает его. Значение временной задержки, равное временному интервалу между задержанным и незадержан нь1м criHXpbHMlfynbifaliHV вЫсвечйвается на табрю индикации схемы цифровой индикации. Недостатками этого измерителя временных интервалов являются низкая точность измерения, сложность процесса измерений и требование обязательного наличия (Синхроимпульса, опережаювдго Пачку импульсов. Из известных устройств для измерения временных интервалов между импульсами конечной последовательности импульсов наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель временных интервалов, содержащий последовательно соединенные пусковую схему, цифровой измеритель и схему цифровой индикации, причем пусковая вьтолнена в виде схемы выделения послёднего импульса, запоминатощего устройства, счетного триггера и последовательно соёдиненHBIX счетодка импульсов, схемы выделения первого импульса, формирователя пусковых сигналов, причем первый вход счетчика импульсов, второй вход схемы вьщеления первого импульса, первый вход схемь выделения последнего импульса, первый вход запоминающего устройства и второй вход формирователя пусковых сигналов объединены и подключены к первому входу устройства, второй вход счетчика импульсов вход триггера и третий вход формирователя пусковых сигналов также объединены и подключены к второму входу устройства, при этом первый выход триггера соединен с третьим входом схемы выделения первого импульса и с вторым входом схемы выделения последнего импульса, второй выход триггера подключен к второму входу запоминающего устройства, третий вход которого соединен с третьим входом схемы выделения первЪго импульса, с третьим входом схемы выделения последнего импульса и с выход л счетчика импульсов, а выход запоминающего устройства подключён к четвертому входу выделения последнего импульса, выход которой соединен с четвертым входом формирователя пусковых сигналов,

Этот измеритель временных интервалов раSotaeT на основе выделения импульсов, ограничивающих измеряемый интервал. Для этого измеряемая пачка импульсов просчитьшается счетчиком и производится вьщеление с помощью схем вьщеления импульсов, соответствующих началу и концу измеряемого интервала. Далее выделенные импульсы через формирователь пусковых сигналов запускают цифровой измеритель, сисгкал. которого поступает на схему цифровой индикации, где высвечивается результат измерения.

Для нормальной работь рассматриваемого известного устройства необходимо наличие внепшегЪ опережающего или отстающего от и меряемой пачки импульсов (не аяешаниого с пачкой) синхроимпульса, которым осуществляется синхронизация всех узлов устройства. Это являемся недостатком известного устройства, так как на Практике часто Встречаются сигналы в виде пачек импульсов, которые не имеют указанного синхроимпульса, при этом задача измерения временник интервалов для этих паче импульсов является весьма важной. К таким сигналам, например, относятся пачки импульсоВ излучаемые радиомаяками, которые являются многоимпульсньпми кодами; их соответствие интервалов требуется определять с высокой точностью .

Кроме того, происходит вьщеление и измербние не для каждой пачки импульсов, а лишь дня каждой второй, что обуслбвЛено наличием цикла вьщеления (измерения) и цикла запоминания. Это является вторым недостатком известного устройства, поскольку на практике большинство радиотехнячесюпс систем имеет низкую (порядка еданиц-десятков герц) частоту следования информационных пачек импульсов, временные интервалы между импульсами

4 : 4 4 --которых подлежат измерению, и потеря половины из них снижает скорость и объективность измерений.

Третьим недостатком известного устройства является невозможность измерения с его помощью временных интервалов не только между первым и последним импульсами в пачке импульсов, но и между любыми двумя импульсами измеряемой пачки импульсов.

Четвертым недостатком известного устройства является низкое быстродействие, обусловленое выделением произвольных состояний счетчика импульсов ( в зависимости от числа импульсов в исследуемой пачке) с помощью схемы совпадения, так как при достаточно высокой частоте входных импульсов не все состояния счетчика могут быть выделены без помех.

Цель изобретения - измерение временных интервалов в пачках импульсов, не имею1цих внешнего синхроимпульса, повышения скорости и объективности измерений, обеспечение возможностаЕ измерения временных интервалов между любыми двумя импульсами в пачке импульсов, не имеюидах внещнего синхроимпульса, и повышение быстродействия.

Это достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий счетный триггер, первым выходом соединенный с одним из входов блока выделения первого импульса, другие входы которого соединены с выходами разрядов счетчика импульсов, а также последовательно соединенные блок вьщеления последнего импульса, формирователь пусковых сигналов, выход которого через цифровой измерител соединен с блоком цифровой индикации, второ вход соединен с первым входом счетчика импульсов и с входной цпгаой устройства, а третий вход формирователя пусковых сигналов соединен с выходом блока вьщеления первого импульса, введены устройство временной задержки, блок переписи, блок управления, дополнительный блок переписи дополнительный счетчик импульсов, дополнительный счетный триггер, первый выход которого подключен к первому входу дополнительного счетчика импульсов и к из входов блока вьщеления последнего импульса, другие входы которого соединены с соответствующими выходами разрядов допо тсительного счетчика импульсов, второй вход которого подключен к входной шине устройства, третий вход - к выходу Дополнительного блока переписи, первый вход которого подключен к второму выходу дополнительного счетного триггера, первый вход которого объединен с первым входом счетного триггера, четвертым входом формирователя пусковых -сигналов и подключен к выходу устройства временной задержки, вход которо5, ,,.. ;: iro соединен с входной шиной устройства, вто рые входы счетного триггера и дополнительного счетного триггера подключены к выхода соответственно счетчика импульсов и дополни тельного счетчика импульсов, а второй вход дополнительного блока переписи объединен с первым входом блока переписи и соединен с выходом блока управления, причем выход блока переписи подключен к второму входу счетчика импульсов, третий вход которого сое динен с первым выходом счетного триггера, второй выход которого подключен к второму входу блока переписи, а выходы блоков выделения первого и последнего импульсов подк чены соответственно к четвертому входу счетчика импульсов и четвертому входу дополните ного счетчика импульсов. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого измерителя вре менных интервалов; на фиг. 2 а, б, в - временные диаграммы, поясняющие его работу. Измеритель временных интервалов содержит счетчик импульсов 1, блок 2 выделения перво го импульса, блок 3 вьщеления последнего импульса, устройство 4 временной задержки, счетный триггер 5, формирователь 6 пусковых шгналов, цифровой измеритель 7, схему цифровой индикации 8, блок 9 управления, блок 10 переписи, дополнительный блок 11 переписи дополнительный счетный триггер 12 и дополни тельный счетчик импульсов 13. На фиг. 2 изображены диаграммы напряжений, поясняющие работу предлагаемого измери теля, где: а) измеряемая пачка импульсов; б) импульс на выходе устройстаа временной задержки 4; в) импульс На выходе форми вателя пусковых сигналов; tg - время задерж ки устройства 4 временной задержки. На фиг. 2 приведен пример, кОгда исспег емай ПачКа состоит из четырех импульсов, и измеряется интервал между 2 и 3 импульсами. Измеритель временных интервалов работает следующим образом. Импульсы исследуемой пачки (фиг. 2,а) пост}гпают на вход устройства 4 временной задеряжи, на первые входы счетчика импульсов 1, дополнительного счетчика импульсов 13 и на второй вход формирователя пусковых сигналов. В момент переключения исследуемой пачки импульсов первый из пришедших на вход устройства импульс этой пачки запускает устройство 4 временной задержки. Время задержки Тз устройства 4 временной задержки выбирается из условия Тпачка Тз Тповт. где Тпачки - временной интервал между первым и последним импульсом пачки; Тповт период повторе тя пачки). Выполнение этого условия на практике не вызывает затруднений, поскольку период по- , вторения пачек Тцовт в современных радиотехнических системах составляет обычно от нескольких десятков до нескольких сотен миллисекугтд, а временной интервал между первым и последШ1М пачки обьгчно лежит в пределах до 2- 3 мсек. - Устройство 4 временной задержки технически легко реализуемо, например, в виде ждущего мультивибратора или счетч1гка импульсов, которык с приходом запзскающего ймгг/льса отсчитывает определенное заданное число импульсов генератора тактовых импульсов, принятых за временную шкалу. После того как устройство 4 временной задержки сформирует свой выходной импульс, который, поступвд на третий вход 4ормирователя б пусковых сигналов и на первые входы счетного триггера 5 и дополтштельного счетного триггера 12, схема устройства возвращается в исходное состояние, при котором сигналы с первых выходов счетных триггеров 5 и 12 открывают по входам соответственно счётчик ийпульсов 1, блок 2 вьщеления первого импульса и Дополнительный счетчик импульсов 13, блок 3 выделеш-ш последнего импульса. Счетчики импульсов 1 и 13 после переполнения формируют на своих выходах импульсы, . рые, nocrymiB па входы соответственно счетного триггера 5 и дополнительного счетного триггера 12, устанавл1ша1от последние в состоя1ше, когда на первых выходах указанных триггеров устанавливается состояние логического нуля, а на вторых - логической единщ1;ы. Логические единицы с вторых втз1хЬдов счетных триггеров 5 и 12, воздействуя на первые входы соответственtro блока 10 переписи и дополнительного блока 11 переписи, переписывают соответственно в счетчик импульсов I и счетчик импульсов 13 информацию о номере выделяемых импульсов исследуемой пачки импульсов, в результате чего к началу просчета импульсов пачки счетзд1ками импульсов 1 и 13 в них записаны вдела, равт1ые разности емкости. зтих счетчиков и номеров соответствующих В1 1деляемых импульсов исследуемой пачки импульсов. Во время счета импульсов иачкн счеттаки импульсов 1 и 13Вед)т счет до полного заполнения,т.е. достижения всеми триггерами этих счетчиков единичных состояний, а блоки 2 и 3 нодклшчены по входам к единичным вьтходам триггеров счетчиков 1 и 13. Блоки 2 и 3 выделения представляют собой схемы совпадения реализованные, например, на элементах И-НЕ, поэтому на их выходах в момент заполнения счетвдков импульсов 1 и 13 появляется низкий уровень сигнала, соответстлуюший логическому нулю, который, воздействуя на третьи входы

C4ef4HKOB импульсов 1 и 13, приводит к закрытию последних по входу. Одновременно сигналы с выходом блоков 2 и 3 выделения первого и последнего импульсов поступают на первый и четвертый входы формирователя пусковых сигналов, работа которого в. предлагаемом устройстве не отличается от известного: пройдя через элемент ИЛИ, вхоляишй в состав формирователя пусковых сигналов, выходные отгналы блоков 2 и 3 выделения поступают

на первый вход элемента И, входящего в состав формирователя пусковых сишалов, на второй вход которого подаются импульсы с входа устройства, с выхода указанного элемента И сигналы поступают; на счетный вход триггера, входящего в состав формирователя пусковых сигналов, и далее с выхода этого триггера на вь1ход формирювателя пусковых сигналов.

Блок 9 управления реализуется в виде обычных переключателей, блоки Ю и 11 переписи в виде набора элементов И-НЕ, выходы каждого из которых управляют по установочному входу одним триггером соответствующего счетчика 1 и 13 импульса, последние представляют собой обычные двоичные счетчики с последоватёМнЫй переносом, реализованные, например на Д-триггерах.

Таким образом, введение устройства временной задержки позволяет измерять временные интервалы в пачках импульсов, не имеющих дополнительного внешнего синхроимпульса.так как роль внешнего синхроимпульса вьшолняет выходной импульс устройства 4 временной задержки, которое запускается импульсами исследуемой пачки.

Введение блока управления, блоков переписи, дополнительного счетного триггера, дополнительного счетчика, импульсов позволяет выделя на вь1х6дах блоков выделения первого и поледнего импульсов любые импульсы исследуе мой пачки импульсов путем предварительной уста новки счетчиков импульсов. Вьщеление пары импульсов в предлагаемом измерителе происходит (в установившемся режиме) в каждой проходящей пачке, т.е. нет потери информ цни, обеспечена больщая скорость и объективн. лость измерений.

Быстродействие блоков выделения возросло более чем в три раза, поскольку на счегшках импульсов не выделяются с стгояния, которым предшествуют длительный пКретс из разряда в разряд счетчика импульсов, а выделяется состояние достижения всеми разрядами единичных состояний, которое может быть вьщелено без помех с малой задержкой прохождения сигналов.

Формула изобретения Измеритель временных интервалов, содержащий счетный триггер, первым выходом соединенный с одним из входов блока выделения первого импульса, другие входы которого соединены с вь1ходами разрядов счетчика импулсов, а также последовательно соединеш ые блок выделения последнего импульса, формирователь пусковых сигналов, выход которого через цифрвой измеритель соединен с блоком цифровой индикации, второй вход соединен с первым входом счетчика импульсов и с входной шиной устройства, а третий вход формирователя пусковых сигналов соединен ,с выходом блока выделения первого импульса, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возмоности измерения временных интервалов между любыми двумя импульсами в пачке импульсов, не имеющих внешнего синхроимп пьса, и повышения быстродействия в него введены устройство временной задержки, блок переписи блок управления, дополнительный блок переписи, дополнительный счетчик импульсов, дополнительный счетный триггер, первый выход которого подключен к первому входу дополнительного счетчика импульсов и к одному из входов блока выделения П1эследнего импульса, другие входы которого соединены с соответствующими выходами разрядов дополнительного счетчика импульсов, второй вход которого подключен к входной шине устройства, третий вход - к выходу дополнительного блока переписи, первый вход которого подключен к второму выходу дополнительного счётного триггера, первый вход которого объединен с первым входом счетного триггера, четвертым входом формирователя пусковых сигналов и подключен к выходу устройства временной задержки, вход которого соединен с входной шиной устройства, вторые входы счетного триггера и дополнительного счетного триггера подключены к выходам соответственно счетчика импульсов и дополнительного счетчика импульсов, а второй вход дополнительного блока переписи объединен с первым входом блока переписи и соединен с выходом блока управления, причем выход блока переписи подключен ко второму входу счетчика импульсов, третий.вход которого соединен с первь1М выходом счетного триггера, второй выход которого подключен к второму входу блока переписи, а выходы блоков выделения первого и последнего импульсов подключены соответственно k Четвёртому входу счетчика импульсов и четвертому входу дополнительного счетчика импульсов.

Фи9.2