Устройство для измерения временных интервалов в непериодических последовательностях импульсов Советский патент 1980 года по МПК G04F10/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В НЕПЕРИОДИЧЕСКИХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯХ ИМПУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в измерительной аппаратуре и з устройствах обработки информации для с измерения и индикации временных характеристик непериодических процессов.

Известнр устройство для измерения временных интервалов между соседними JQ импульсами входной последовательности импульсов, содержащее формирователь входных сигналов, генератор квантующих импульсов, вентиль совпадения, счетчик импульсов, блок задержки и регистратор. Устройство позволяет измерять непрерывно следуклцие один за другим интервалы времени 1 .

Однако устройство обладает огра- 20 ничейным диапазоном измерений, так как длительность каждого измеряемого интервала должна быть не менее времени заполнения и не более удвоенного времени заполнения счетчика бло- 25 ка задержки, а также недостаточной точностью измерения вследствие рассогласования длительностей импульсов входной и квантующей, последовательностей..30

Известно устройство для измерения временных интерва,лов в непереодических последовательностях импульсов, содержащее регистр адреса,соединенный входом через переключатель с генератором смены адреса, а выходами - с входами блока запоминания и преобразователя кода, соединенного другими входами соответственно с выходом коммутатора, подключеннЪго другим выходом к цифровому индикатору, к которому также подключен выход преобразователя кода, и выходом регистрасчетчика, соединенного другим выходом с блоком запоминания, а счетным входом через.переключатель - с эталонHtM генератором 2 .

Однако этому устройству присущи недостаточная точность измерения, так как сброс регистра-счётчика осуществляется каждый раз приходящим измерительным импульсом. Если длительность измерительного импульса больше или равна длительности импульса эталонного генератора, то происходит потеря им1пульсов эталонной частоты, приходящих за время, пока на -входе сброса регистра-счетчика . имеется измерительный импульс. Если

Гдлительность измерительного импульса меньше длительности импульса эталонного генератора, то один и тот же импульс может.быть сосчитанрёгистром-счетчиком до и после сброса. Перечисленные причины приводят к появлению дополнительной погрешности измерения; сравнительная сложность и стоимость устройства) недостаточная помехоустойчивость.

Целью изобретения является повышение точности измерения к помехоустойчивости, упрощение и снижение стоимости.

Цель достигается тем, что в устройство измерения временных интервалов в непериодических последовательностях импульсов введены четыре триггера, шесть элементов И-НЕ и два инвертора, при этом вход устройства образован точкой соединения .прямого входа первого триггера и одного из входов первого элемента И-НЕ, прямой выход первого триггера, соединен с одним из входов второго элемента й-НЕ, к выходу .которого подключены прямой вход второго триггера и один из входов третьего элемента й-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггераX инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элмента И-НЕ, подключенного выходом к инверсному входу третьего триггера, прямой вход которого соединен с выходом третьего элемен- а И-НЕ, с котрым также соединены прямой вход четвертого триггера, один из входов четвертого элемента И-НЕ, и через переключатель-разрешающий вход регистра-счетчика, прямой выход третьго, триггера подключен к одному из входов пятого элемента И-НЕ, а инверсный выход к инверсному входу первого триггера и второму входу второго элемента й-НЕ, третий вход которого соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ, подключенного выходом к инверсному входу второго триггера, и выходом эталонного генератора, прямой зыхОд четвертого триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого через переключатель подключен к входу сброса регистра-счетчика,, второму входу регистра адреса иНепосредственно к входу первого инвертора, подключенного выходом к одному из входов шестого элемент И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора, а выход - с инверсным йходом четвертого триггера, вход второго инвертора подключен к выходу эталон- . ного генератора.

Это позволяет осущестЬлять счиплвание иж ормации о предыдущем временном интервале с выхода регистра-счетчика в запоминающее устройство синхронно с паузой между двумя первыми импульсами эталонного генератора, совпадающими с последующим временным интервалом непериодической последовательности импульсов, и осуществлять сброс регистрасчетчика синхронно с импульсом этат лонного генератора, следующим непосредственно за указанной паузой. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства,

на фиг. 2 - диаграммы напряжений на блоках устройства.

Предлагаемое устройство для измерения временных интервалов в непериодических последовательностях

импульсов содержит триггеры 1, 2, 3 и 4,элементы 5, б, 7, 8, 9 и 10 И-НЕ, инверторы 11 и 12 регистра 13 адреса, представляющий собой счетчик с параллельной выдачей кода, блок 14

запоминания (БЗ ), регистр-счетчик 15, генератор 16 импульсов эталонной частоты (эталонный генератор), преобразователь 17 кода чисел,преобразующий код, записанный в (БЗ) 14

в код,требуемый для индикации,коммугатор 18,определяющий очередность преобразования кодов,цифровой индикатор 19, генератор 20 смены адреса (мультивибратор).служащий для установки и изменения содержимого регистра 13 адреса, и переключатель 21

устройства образован точкой соединения прямого входа триггера 1 и одного из входов элемента 8 И-НЕ.

Прямой ;выхрд триггера 1 соединен с одним из входов элемента 5 И-НЕ, к выходу которого подключены прямой вход триггера 2 и один из входов элемента 7 И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера 2, инверсный вЬ1Ход которого соединен с вторым входом элемента 8 И-НЕ Выход последнего подключен к инверснОму входу триггера 3 прямой вход которого соединен с выходом элемента 7 И-НЕ, с которым также соединены прямой вход триггера 4, один из входов элемента 9 И-НЕ. Через переключатель 21 с выходом элемента 7 И-НЁ кроме

того, соединен разрешающий вход регистра-счетчика 15. Прямой выход триггера 3 подключен к одному из входов элемента б И-НЕ, а инверсный выход к инверсному входу триггера 1 и второму входу элемента 5 И-НЕ, третий вход которого соединен с вторым входом элемента б И-НЕ,подключенного выходом к инверсному входу триггера 2, и вы- ходом эталонного генератора 16. Прямой выход триггера 4 соединен, с вторым входом элемента 9 И-НЕ, выход которого подключен к входу инвертора ;11 и через переключатель 21 к входу сброса регистра-счетчика 15, и одному из входов регистра 13 адреса.

Другой вход регистра 13 адреса соединен через переключатель 21 с гене ратором 20 смены адреса. Выход инвертора 11 подключен к ; одному из входов элемента 10 И-НЕ. Второй вход последнего соединен с в ходом, инвертора 12, а выход - с инверсным входом триггера 4. Вход инвертора 12 подключен к выходу этало ного генератора 16. Выходы регистра 13 адреса соединены с входами БЗ 14 и преобразователя 17 кода. ПоследНИИ соединен другими входами соответственно с выходом коммутатора 18 и выходом регистра-счетчика 15, сое динённого другим выходом с ВЗ 14. Счетный вход регистра-счеггчика 15 через переключатель 21 соединен с выходом эталонного генератора 16. Другой выход коммутатора 18 подключен к .цифровому индикатору 19, к ко торому также подключен выход преобразователя 17 кода. Работа предлагаемого устройства иллюстрируется .диаграммой (фиг. 2) где приняты следующие условные обоз начения: а - форма напряжения на входе устройства; б - форма напряжений на выходе эталонного Генератора 16, третьем входе элемента 5 И-НЕ, втором входе элемента 6 И-НЕ и входе инвертора 1 в - форма напряжений на прямом выходе триггера 1 и первом входе элемента 5 И-НЕ; г - форма напряжений на выходе элемента 5 И-НЕ, прямом входе тригг ра 2 и первом входе элемента 7 И-НЕ д - форма напряжений на прямом выходе триггера 2 и втором входе элемента 7 И-НЕ;, е - форма напряжений на выходе элемента 7 И-НЕ, прямых входах триг геров 3 и 4, первом входе элемента И-НЕ и разрешающем входе регистрасчетчика 15; ж - форма напряжений на прямом вы ходе триггера 3 и первом входе элемента 6 И-НЕ; 3 - форма напряжений на инверсном входе триггера 3, инверсном входе триггера 1 и втором входе элемента 5 И-НЕ; и - форма напряжений на выходе элемента 6 И-НЕ и инверсном входе .триггера 2j к - форма напряжений на выходе эл мента 8 И-НЕ и инверсном входе триггера З; л - форма напряжений на выходе элемента 9 И-НЕ, входе инвертЬра 11 и входе сброса регистра-счетчика 15 и входе регистра 13 адреса. Устройство работает следующим образом. В режиме измерения переключатель 21 установлен в показанное на схеме положение. Прямые выходы триггеров 1, 2, 3 и 4 в исходном положении имеют потенциал, соответствующий уровню логического нуля (далее нулевой потенциал), на вход устройства подан потенциал, соответствунхций уровню логической единицы (далее единичный потенциал),на выходе элемента 9 И-НЕ присутствует единичный потенциал, который подан через переклю- i чатель 21 и разрешающий вход регистра-счетчика 15 на управляющие входы его счетных триггеров (например J или к) таким образом, что последние при подаче счетного импульса инвертируют информацию, т. е. осуществляют счет (например режим j-k - триггера, когда ). При переключении входа устройства в нулевой потен4диал, что определяет границу t, или tg между временными интервалами Тд, и TX или Tj( и Ту (фиг. 2 а) на выгсоде триггера 1 устанавливается единичный потенциал (фиг. 2 в). Первый следующий после этого или присутствующий в этом момент импульс эталонного в этом момент импульс эталонного генератора 16 поступает через элемент 5 И-НЕ на прямой вход триггера 2 и переключает его так, что на прямом выходе последнего устанавливается единичный потенциал. По окончании действия этого импульса на входах элемента 7 И-НЕ устанавливаются единичные потенциалы, а на выходе последнего - нулевой потенциал, который переключает триггер 3 так, что на его прямом вйходе устанавливается единичный потенциал. Этот потенциал открывает элемент 6 И-НЕ для прохождения следующего импульса .эталонного генератора 16 на инверсный вход триггера 2, который устанавливает последний в исходное состояние (фиг. 2 ж, з,и) после чего на выходе элемента 7 И-НЕ снова устанавливается единичный потенциал. . В результате на выходе элемента 7 И-НЕ формируется импульс длительностью,. (фиг. 2 е) .поступающий на разрешающий вход регистра-счетчика 15. При этом в ячейку БЗ 14 записывается код, имеющийся в регисгре-счетчике 15 после окончания измеренного временного интервала . Переключившийся триггер 3 обеспечивает переключение триггера 1 в исходное состояние, после чего также возвращается в исходное состояние (фиг. 2 а, в, з, к). Кроме того, 1шпулье t с выхода элемейта 7 И-НЕ переключает триггер 4 так, что на его прямом выходе устанавливается единичный потенциал. После окончания действия импульса f при появлении импульса эталонного генератора 16 (фиг. 2 б, е) на входах элемента 9 И-НЕ имеют место единичные

потенциалы, на его выходе - нулевой, а на выходе инвертора 11 - единичный потенциал. По окончании действия импульса эталонного генератора 16, на входе инвертора 12 также установится единичный потенциал, и нулевой пВ ёй циал на выходе элемента 10 И-НЕ установит триггер 4 в исходное состояние Следовательно на вьЬсОдах элёЙё1й1Ш 9 и 10 Й-НЕ имеют место единичные потенциалы, и триггер 4 готов переключаться по сигналам с выхода элемента 7 И-НЕ.

В результатена выходе элемента 9 И-НЕ формируется импульс Tj / синхроный с импульсом эталонного генератор 16, имеющим место сразу после окончания импульса t-, {фиг. 2 л б, е) , Этот.импульс подается через переключатель 21 на вход сброса регист)йсчетчика 15, устанавливая входы (например j и к) его. счетных триггеров так, что при одновременной подаче импульса эталонного генератора 16 на счетный вход регистра-счетчика 15 триггеры устанавливаются в определенное состояние (например соответствую щее одному сосчитанному импульсу) независимо от того, в каком состоянии находился регистр-счетчик 15 в предшествующий момент времени.

Установка регистра-счетчика 15 в состояние, соот.ветствующее одному сосчитанному импульсу, осуществляется следующим образом.

На-входы j разрядов со второго и старше постоянно подана логическая единица .(J S 1) , а входы Кподключены к входу сброса регистра-счетчика 15, на вход К младшего разря- да постоянно подана логическая единица (К S 1 ) , а вход -j подключен к входу сброса регистра счетчика 15. При этом, во время действия им- . пульса на входе сброса .и импульса эталонного генератора 16 на счетном, входе регистра-счетчика 15 в младший разряд записана единица, в остальные разряды-нули, т. е. в --младшем разряде , , в остальных , .- По окончании Действия импульса на входе сброса регистра-счетчика 15 на входы j и К всех триггеров последнего имеются логические единицы ) и они переходят в режим инвертирования информации, т. е. счета. Кроме того, имдульс поступает на вход регистра 13 адреса, подготавливая следующую ячейку ВЗ 14 к приему кода следующего временного интервала.

Таким Образом, в предлагаемом устройстве формируется импульс считывания информации о предьщу- . Шм в|рё15ШннЪм йктерТвНМё с регистрасчетчика 15 в БЗ 14, синхронный с йёеду дв5т Й:пе1рвШ1й импульсами эталонного генератора 16, совпа

дающими с последующим временным ин тервалом. Это позволяет осуществить запись информации в БЗ только после окончания измерения очередного временного интервала.

Указанная особенность формирования импульса считывания информации в БЗ позволяет осуществить четкое разделение импульсов эталонного генератора между соседними временными интервалами, что исключает возможность записи одного и того же импульса эталонного генератора в два временных интервала и благодаря этом обеспечивает повышение точности измерения.

Кроме того, в предлагаемом устройстве формируется импульс l сброса регистра-счетчика 15, синхронный с импульсом эталонного генератора 16, следующим непосредственнЬ после импульса - Сфиг. 2 л, е) , что обеспечивает установку регистра-счетчика 15 в требуемое исходное для измерения следующего временного интервала состояние и одновременно исключает возможность потери импульсов эталонного генератора при осуществлении сброса регистра-счетчика 15, что обеспечивает повышение точности измерения.

В режиме считывания один из входов регистра 13 адреса и входы регисра-счетчика 15 отключены переключателем 21, а другой вход регистра 13 адреса подключен к генератору 20 смены адреса. По сигналам последнего регистра 13 адреса последовательно опрашивает ячейки БЗ 14, информации которых через регистр счетчик 15 подается на преобразователь 17 и с помщью коммутатора 18 регистрируется на цифровом Индикаторе 19-.

Формула изобретения

Устройство для измерения временных интервалов в непериодических последовательностях импульсов, содержащее регистр адреса, соединенный входом через переключатель с генератором смены адреса, а выходами - с входами блока запоминания и преобразователя кода/ соединенного другими входами соответственно с выходом коммутатора, подключенного другим выходом к цифровому индикатору, к которому также подключен выход преобразователя кода, и выходом регистра-счетчика, соединенного другим выходом с блоком запоминания, а счетным входом через переключатель- с эталонным генератором, отличающеестя тем что, с целью повышения точности измерения и помехоустойчивости, упро|щения и снижения стоимости, введены четыре триггера, шесть элементов И-Н и два инвертора, при этом вход устг

ройства образован точкой соединения прямого входа первого триггера и одного из входов первого элемента И-НЕ прямой выход первого триггера соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ, к выходу которого подключены прямой вход второго триггера и один из входов третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединенс прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого соединен со вторым входом первого элемента И-НЕ, подключенного выходом к инверсному входу третьего триггера, прямой вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, с которым также соединены прямой вход четйергтого триггера, один из входов четвертого элемента И-НЕ, и через переключатель-разрешающий вход регистра-счетчика, прямой выход третьего триггера подключен к одному из входов пятого элемента И-НЕ, а инверсный выход к инверсному входу перво о триггера и второму входу второго элемента И-НЕ, третий вход которого соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ,подключенного выходом к инверсному входу второго триггера, и выходом эталонного генбратора, прямой выход четвертого триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого через переключатель подключен к входу сброса регистра-счетчика, второму входу регистра адреса и непосредственно к входу первого инвертора, подключенного выходом к одному их входов шестого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора, а выходс инверсным входом четвертого триг5гера, вход второго инвертора подключен к выходу эталонного генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1.Авторское свидетельство СССР № 3344542, -кл. G О F 10/04, 1972.

2,Авторское свидетельство СССР №411428, кл. G Ok F 10/00, 1974 (прототип)

Гх

Тх-/