Устройство задержки Советский патент 1981 года по МПК H03K21/36 

(54) УСТРОЙСТВО ЗАДЕРЖКИ

Устройство относится к «лпульсной технике и может быть использовано для форм-ирования временных интервалов в импульсной радиосвязи, в радионавигации, различных системах таймирования,при исследованиях в области ядерн физики,в измерительной технике и т.д. Одним из основных требований,предъявляемых к устройствам задержки, ,;1вляется высокая стабильность выра6aTHBaei Jx интервалов временных за«держек. В настоящее время в качестве устройств временной задержки и формирователей временных интервалов находят широкое применение устройства квантовой задегйкки, в которых используются метод сравнения дискретных чисел времяэадающего (в рабочем счетчике) и .фиксироваиного управлякндегсэ (в управ ляющем счетчике или метод досчета за писанного числа в счетчике с предустановкой. Выходной импульс вырабатывается соответственно в момент достижения равенства записанных в обоих счет чиках чисел или в момент окончания счета в установочном счетчике. Известно устройство, содержащее счетный блок, генератор сигнала установки счета, блок памяти, И, выходной элемент 1J. Недостаток , известного устройства недостаточная стабильность временной задержки. Известно также устройствозйдёржки, содержащее так называемый входной каскад исключающее ИЛИ, счетчик и выходной триггер . Однако в устройстве большая нестаг бильность временной задержки,вызванная несинхронностью импульсов старта с тактирующей частотой (частоТОй счета), при этом величина форМируемой задержки определяется формулой.Тй-1-дТ, (1) где Тд- период следования счетньвс импульсов; п - число записанное в установочный сче тч их ; дТ - нестабильность временной задержки, максимальная велячмна которой соответствует периоду следования тактовых импульсов Tbf т.е. ,.: W. Цель изобретения - повышеняе стабильности временной задержки. Для достижения указанной цели в устройство задержки, содержащее первы логический элемент И, первый триггер и установочный счетчик, введены два триггера, второй логический элемент И, время-амплитудный преобразователь и пороговое устройство, причем входы установки единицы первого и третьего триггеров объединены и входом старта, выход первого триггера соединен с первьо 1 входом первого логического элемента И и со сбросо6bw входом установочного счетчика, второй вход первого логического элемента И является входом импульсов счета, ее аькок связан со счетным входе установочного счетчика, которы соединен с шинами записи, а выход установочного счетчика связан со входом установки нуля первого триггера, первый выход третьего триггера связан с первыл входом второго логического элемента И, второй выход - с время-ам плитудным преобразователем, вход установки единищл второго триггера соединен со счетным входом установочного счетчика,, а вход, установки нуля с выходом установочного счетчика, его выход - со вторым входом второго логического элемента И, выход которого связан с время-амплитудным преобразо вателем, соединенным по выходу со BXO дом порогового устройства, выход которого подключен ко входу установки нуля второго.триггера и является выходом устройства. На фиг.1 представлена структурная схема устройства задержки; на фнг.2 эпюры, поясняющие принцип работы уст ройства . Устройство состоит из первого три гера 1, выход которого связан со вто рым входом первого логического элеме та И 2 и со сбросовым входом установочного счетчика 3, выход первого ло гического элемента И соединен со сче ньил входом установочного счетчика и ,со входся/1 установки единицы второго триггера 4, вход установки нуля кото рого связан с выходом установочного счетчика и со входом установки нуля первого триггера, вход установки еди ницы первого триггера соединен со BX дом установки единицы третьего тригг ра 5, один выход которого подключен к первому входу второго логического элемента И 6, а второй выход -- к вре мя-гилплитудному преобразователю 7, второй вход второго - логического эл мента И-связан с выходсял второго три гера, а выход его - со входом времяамплитудного преобразователя, выход которого соединен с пороговым устрой ством 8, входа старта 9, входа тактирукнцей частоты (импульсов счета) 10, шин записи 11, выхода устройства 12, который свяэан со входом установ ки нуля третьего триггера и выходом порогового устройства.. Рассмотрено два различных момента прихода импульсов старта, не синхронных с тактирующей частотой, где U напряжеиие на входе 9; V напряжение на входе Ю (для двух случаев врейенных соотношений, между импульсом запуска и тактирующей частотой); U напряжение на выходе первого триггера 1; и - напряжение на выходе второго триггера 4; 1}у - напряжение, на выходе триггера 5; U - напряжение на выходе второго логического элемента И 6; и - напряжение на выходе время-амплитудного преобразователя 7; Ugнапряжение на выходе порогового усТройства 12. . Устройство задержки работает следующим образом. В исходном состоянии первый, второй и третий триггеры устанЪвлены в начальное состояние, напряжение, с выхода первого триггера блокирует логигический элемент И 2 и счетчик 3, на второй вход логического элемента И 2 . поступают тактовые импульсысо входа тактирующей частоты 10, на входе старта 9 импульсы отсутствуют. Логический элемент И 6 блокирован по первому входу напряжения с триггера 5, а на втором его входе присутствует разрешающий уровень напряжения с выхода триггера 4, время-амплитудный преобразователь блокирован напряжением с триггера 5. На шинах записи 11 присутствуют уровни напряжения, соответствующие коду устанавливаемой, величины задержки, на входе порогового устройства 8 сигнал отсутствует, т.е. напряжение равно нулю, на выходе 12 импульсы отсутствуют. При поступлении на вход 9 импульса старта триггера 1 и 5 переключаются в другое состояние, деблокируя элемен-ты 2,3 6 и 7, в счетчик 3 записывается «заданное число. На вход время-амплитудного преобразователя поступает управляющий сигнал, на входе порогового устройства напряжение нарастает по линейному закону до тех пор, пока ближайщий к стартовому сигналу тактирующий импульс , прошедший через первый логический э юмент И, не переключит триггер 4 в другое состояние, блокируя по второму входу логический элемент И б, на входе время-амплитудного преобразователя появляется запрещающий потенциал, а на ьосоде его запоминается уровень напряжения, до которого оно наросло за время, равное Временному между импульссялстарта и ближайшим тактирующим импульсом, счетчик 3 считает импульсы, поступакнцие на его вход, в момент, когда счетчик 3 отсчитает записанное количество импульсов и установится в нулевое состояние, на его выходе появляется задержанный ро времени относительно стартового сигнала импульс, которялй поступав на входы установки Нуля триггеров 1 и 4, возвращая их в начальное состояние. Элемент 6 деблокируется и на входе время-амплитуд ного преобразователя 7 появляется ра рещающий потенцигш, а на его ВЕЛХОДВ напряжение нарастает по линейному за кону до уровня срабатывания порогово го устройства 8. Уровень срабатывани порогового устройства выбирается так образом, чтобы время линейного нарас тания напряжения на выходе время-амп литудного преобразователя до этого уровня было равно периоду тактово частоты. Импульс с выхода порогового устройства поступает на вход установ ки нуля триггера 5, возвращая его в начальное состояние, и на выход устройства 12. Таким образом, устройство возвращается в исходное состояние В предлагаемом устройстве величина формируемой задержки определяется формулой п.То + ( tg), (3) I где t - время линейного нарастания напряжения на входе порогового устрой ства с момента яоступления импульса старта до ближайшего тактового импуль са; t-2.- время линейного нарастания на ряжения на входе порогового устройства с момента окончания работы счетчика (установки его в нулевое, состояние до момента нарастания до порогового уровня; а t + . (1±ЦГ ), (4) где f4 - суммарная нестабильность -янтёрвалов t и t,, определяемая соответственно Ti - интегральной нелинейностью врезчя-амплитудного преобразователя и -jrjj - нестабильностью сраЬатьшания порогового устройства. Из выражений (3) и .(4) следует, чт максимальная-величина нестабильности задержки, вырабатываемая предлагаемым устройством равнаа г Г| о1Х То-55,Э1(5) Сравнение выражений (2)°и (5) показывает, что в пpeдлaгaeмo.l устройстве по отношению к прототипу выигрьли в повыиении стабильности определяется коэффициентом: /1 . Учитывая то, что типичное значение /f,, и-Jj не превышает 1%, величина коэффициента К из выражения (6) составляет К 50. На фиг.2 представлена качественная картина выработки задержки одной и ,той же величины для различных моментов поступления стартового импульса относительно тактовой частоты. ДлЯ достижения таких же результатов при использовании прототипа необходимо увеличение тактирующей частоты и объема установочного счетчика. Это приводит к увеличению количества применяемых высокочастотных элементов (в частности микросхем), которые в настоящее время являются дефицитными и более дорогое тоящими. Формула изобретения Устройство задержки, содержащее первый логический элемент И, первый триггер и установочный счетчик, о тличающееся тем, что, с цельк) повышения стабильности временной задержки, в него введены два триггера, второй логический элемент И, времяамплитудньй преобразователь и пороговое устройство, причем входы установки единицы первого и третьего триггеров.) объединены и являются входом старта, выход первого триггера соединен с первым входом первого логического элемента И и со сбросовым входом установочного счетчика,второй вход первого логического элемента И является входом импульсов счета, ее выход связан со счетным входом установочного счетчика, который соединен с шинами записи, а выход установочного счетчика связан со входом установки нуля первого триггера, первый выход третьего триггера связан с первым входом огического элемента И, второй выход время-амплитудным преобразователем, ход установки единии1ы второго тригера соединен со счетным входом устаовочного счетчика, а вход установки уля -;.с выходом установочного счетика, его вькод - со вторым входом огического элемента И, выход котоого связан с время-амплитудным преобазователем, соединенным по выходу о входом порогового устройства, выод которого подключен ко входу усановки нуля второго триггера и явяется выходом устройства. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии I 52-15473, л. 98 (9) Д8. 2. Патент Японии - 52-36669, . 98 (5) С 22,

f