Цифровой измеритель временных интер-ВАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измеритель ной и цифровой технике и может быть использовано при необходимости измере ния временных интервалов между импуль сами или длительностей импульсов. Известен измеритель временных интервалов, содержапусй последовательно соединенные генератор эталонной частоты, элемент совпадения и счетчик, управлякшц1й триггер, выход которого подключен к одному из входов элемента совпадения, а вход является входом измерителя LlJ. Недостатком данного измерителя временных интервалов является то, чт погрешность измерения прямопропорциональна периоду следования импульсов генератора, эталонной частоты и уменьшение погрешности измерителя требует увеличения частоты Эталонного генератора, что во многих случаях ограничено быстродействием счетчиков и не может быть реализовано без усложнения схемы измерителя. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель временных интервалов, содержащий счетчик импульсов, вход которого подключен к выходу схемы собирания, триггеры, четыре эле-. мента совпадения и формирователь двух сдвинутых на половину периода последовательностей импульсов образцовой частоты, выходы которого соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов совпадения, вторые входы которых связаны с входной клеммой и первьйи входами первого и второго триггеров, первые выходы этих триггеров связаны с третьими входами третьего и четвертого элементов совпадения, вторые выходы,- с управляющими входами первого и второго элементов совпадения, вторые входы - с выходами первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых соединены с выходами формирователя, выходы третьего и четвер ого элементов совпадения соединень со вxoдa ш сх&Щ собирания Г21,

Недостаток известного цифрового измерителя временных интервалов наличие случайной составляющей погрености измерения, равной ±0s75 Х., С7с5р период следования импуль-сов ОДНОЙ из двух сдвинутых на поло.ъ ну периода последовательностей из-за того, что измеритель не может определить какой половине периода Т ,р соответствует конец измеряемого вре менного интервала. Ограничение досчу жимой точности измерителя частотой формирователя5 которая ограничена сверху не только быстродействием пар вого триггера в счетчикеа но и суммарной величиной задержек.в последовтельно переключающейся в начале преобразования Цепи; триггеры - один из элементов совпадения триггер, под- ключенный установочным входом к выходу этого элемента совпадения При этом конструкция известного измерителя является лложной,

Цель изобретения - повьшение точности и упрощение измерителя,,

Поставленная цепь достигается -тек что измеритель временных интервалов содержащий формирователь последовательностей импульсов образцово час™ тоты, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами соот-ветственно первого и второго элементов совпадения, вторые входы которогл подключены к входной m-iHe, два триггера j прямые выходы которых соеди- иены с первыми входai4M соответствек-йо третьего и четвертого элементов совпадения, выходы которых через элемент ИЛИ подключены ко входу счетчика, выходь первого и второго элементов совпадения подключены к счетным входам первого и второго триггеров соответственно, инверсный выход первого триггера подключен ко атррому входу второго элемента совпадения, инверсньш выход второго триггера соединен со вторым входом первого элемента совпадения,. выход элемента И)Ш соединен- с выходной шиной устройства.

На фиг, 1. изображена блок-с.хема измерителя временных интервалов; на фиг, 2 - временные диаграммы работы измерителя.

Измеритель временных интервалов состоит из триггеров I и 2, прямые

6954

выходы Э KOTopbiic подключены к первым входам элементов 3 и 4 совпадения , а инверсные GJ - ко вторым входам элементов 4 и 3 соответственно„ , выходы зтих элзнентой через элемент ИЛИ 5 подключены ко входу счетчика ь.. выходы фор1Ф1рователя 7 сдвинутые К-1 яоловину периода последователь нос-.гкй импульсов образцовой частоты

:;, подключены ко входам элементов 8 и 9 совпадения, другие входы которых связаны со входной шиной 10, а выходы их соединены со счетными входашг триггеров, выход элемента ИЛИ

5 соединен с выходной шиной П и ис польз-уется в качестве первого разряда счетчика, т,е, имеет вес 2°.Цифровой измеритель временных интервалов работает следующим образом,

0В исходном состоянии на прямых

выходах тригтеров 1 и 2 и всех трнггеров ечет-чика 6 логический нуль, а на инверсных - логическая единица, на выходах формирователя 7 импульсы

5 с частотой fp и fp , сдвинутые на половину периода , которые не проходят на счетные входы триггеров через элементы 8 и 9 совпаденияj вследстБйа отс-утствия на входной шине 10

0 разрешающего импульса, длительностью равного измеряемому интервалу. Скважность импульсов формирователя должна быть 2 При поступлении на вход шины 10 разрешающего импульса U.

5 запрет от элементов 8 и 9 совпадения на переключение триггеров I и 2, снимается. От переднего фронта ближайшего к началу импульса Ц,д формирователя один из триггеров 1 или 2 и все

0 триггеры счетчика 6 устанавливаются в единицу, далее триггеры 1 и2 продолжают переключаться со сдвигом на половину периода формирователя 1Ц и и/ и заполняют счетчик 6 кодом из5 меряемого временного интервала. Импульсы с прямых выходов и и и совместно с импульсами инверсных выходов триггеров О и U образуют после прохождения через элементы 3 и

0 4 совпадения и элемент ШШ 5 последовательность импульсов, особенностью которой является то, что независимо от момента прихода импульса и на выходе шины 11 появляется импульс,

5 соответствующий ближайшему к началу импульса последовательностей f,- и fjj J что наступает не позднее половинь периода Тд5р(даже при скважности -.58 входных импульсов, большей двух). После окончания временного интервала на входы элементов 8 и 9 совпадения подается запрещающий потенциал U;-, триггеры останавливаются, сохраняя на своих выходах состояния, соответствующие концу измеряемого интервала, так как следующие за моментом окончания импульса Ц(5 импульсы последовательностей fp и fд не проходят на счетные входы триггеров через закрытые элементы 8 и 9 совпадения, а нулевой потенциал, возникающий на счетных входах триггеров 1 и 2 в момент окончания импульса iig не может их переключить. По конечным статическим состояниям триггеров и 2 можно определить какой половине периода Ijjg-p соответ(;твуе конец измеряемого интервала. Для этого импользуют элементы 3 и 4 совпадения и ИЛИ 5, их работа иллюстрируется диаграммой: сигнал на выходе элемента ИЛИ 5 изменяется вдвое чаще, чем на выходах триггеров 1 и 2, и является младшим разрядом двоичного кода измеренного интервала. Временная погреш ность при этом вдвое меньше периода импульсов формирователя, т.е. равна. io,5 Т , максимальная частота,импульСОВ образцовой частоты ограничивается быстродействием параллельно работающих триггеров 1 и 2, а схема изме рителя проще, так как у триггеров достаточно для функционирования наличия одного счетного входа, а элементов 3 и 4 совпадения - двух, кроме того, число связей меньше На диа рамме проиллюстрирована также работа первого триггера счетчика 6, его вес 2. Результат измерения фиксируется по нулевым уровням триггеров. Устройство нормально функционирует и в случае наложения, перекрытия импульсов формирователя двух сдвинутых на половину периода последовательностей из-за скважности им пульсов этого формирователя меньшей двух единиц Одновременное переключение обоих триггеров 1 и 2 в одинак вое состояние, противоположное исходному за счет перекрытия импульсов fp, fgH , устраняется ближайшим импулЬсом последовательности f или , следующим на расстоянияполовины периода Т-р и переключагацим один из триггеров в то же исходное состояние, что приводит к появлению 5 первого импульса на выходе элемента ИЛИ не позднее половины периода от начала преобразования, затем триггеры поочередно переключаются со сдвигом на половину периода формирователя. Это приводит к увеличению погрешности измерения до ±-0,75 не отказу устройства. Предлагаемое соединение счетных триггеров с другими элементами схемл,. использованное в качестве выхода мпадшего разряда счетчика выхода элемента ИЛИ и подключение счетных входов триггеров к входной шине через элементы совпадения позволяет определить какой половине периода импульсов формирователя соответствует не только начало, но и конец измеряемого временного интервала, погрешность измерителя равна ±0,5 ., где период импульсов формирователя. При таком подключении частота формирователя быстродействием параллельно работающих триггеров по счетному входу, а. :4ля функционирования измерителя достаточно наличия только счетных входов у триггеров и двухвходовых элементов совпадения. что эквивалентно уменьшению погрешности измерителя и упрощению.его схемы.. Формула изобретения Цифровой измеритель -временных интервалов, содержащий формирователь последовательностей лмпульсов образцовой частоты, первый к второй выходы которого соединены, с йервыми входами соогветственно первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых подключены к входной шине, два триггера, прямые выходы которых соединены с первьми входами соответственнр третьего и четвертого элементов совпадения, выходы которого через элемент ИЛИ подключены ко входу счетчика, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности и упрощения устройства,. выхЪды первого и второго элемейтов совпадения подключены к счетным входам первого и.второго триггеров соответственно, инверсный выход первого триггера подключен ко второму входу второго элемента совпадения, инверсный выход второго триггера соединен со вторым входом первого элемента совпадения, выход элемента ШШ соединен с выходной шиной ycTpo|icTBa. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 84269 5 1.Гитис Э,И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств, М., Энергия, 1975, с. 235. 2.Авторское свидетельство СССР № 433444, кл, G 04 F- 10/04, 1977.

о/

(рце /