Измеритель однократных коротких интервалов времени Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

(S) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОДНОКРАТНЫХ КОРОТКИХ

. . I

1 Изобретение относится к измери тельной технике и может быть использовано для измерения однократных коротких инtepвaлoв времени, ограниченных импульсами сложной формы.

Известно устройство для измерения и регистрации знакопеременного импульсного процесса сложной формц,.Содержащее семь нуль-органов, входы которых соединены с источником сигнала и блоком пороговых напряжений, регистр, состоящий из семи триггеров, соединенных с выходами счетчика , преобразователь кода, две группы по семь в каждой дифференцирующих цепей, две многовходовые схемы ИЛИ, два вентиля, входы которых подключены к восьмому триггеру управления, двухвходовую схему ИЛИ, выход которой соединен с формирователем строба адреса, генератор образцовой 4iacтоты.и запоминающий блок .

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

временных интервалов и невысокая точность регистрации особых точек, а также относительная сложность устройства, обусловленная необходимостью регистрации импульсного процесса сложной формы.

Известен измеритель коротких интервалов времени, содержащий два дискриминатора уровней напряжений, входы которых соединены со входом

1в измерителя, выход первого дискриминатора соединен со вторым установочным входом первого триггера, а выход второго дискриминатора через первую схему- ИЛИ - с первым устаноISвочным входом первого триггера , шина Сброс соединена с первыми установочными входами второго, третьего, четвертого и пятого триггеров непосредственно и через первую схему ИЛИ

20 с первым установочным входом первого триггера и с установочным входом второго счетчика. Выход кварцевого

генератора соединен с первыми входа . ми второй и третьей схем ИЛИ, а второй выход второго триггера соединен с третьим входом третьей схемы ИЛИ. Счетный вход третьего счетчика соединен с выходом четвертой схемы ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом кварцевого генератора, второй с входами второй и третьей схем ИЛИ и с выходом пятого- триггера, третийс входом второй схемы ИЛИ и с вторым выходом первого триггера и через схему задержки импульсов с первым Установочным входом шестого триггера, а четвертый - с первым входом третьего триггера, с счетным входом четвертого триггера и с первым входом первой схемы ИЛИ-НЕ , второй вход которой соединен с вторым входом второй схемы ИЛИ-НЕ , с счетным входом третьего триггера, с г1ервым выходом первого триггера и с вторым установочным входом шестого триггера а третий вход первой схемы ИЛИ-НЕ соединен с третьим входом второй схемы ИЛИ-НЕ и с выходом шестого триггера, выход первой и второй схем ИЛИ-НЕ соединен с установочными входами третьего м первого счетчиков соответственно, а первый вход второй схемы ИЛИ-НЕ соединен с вторым выходом третьего триггера и с входом второй схемы ИЛИ 2. Недостатком устройства является невозможность измерения коротких интервалов времени, ограниченных импульсами сложной формы, на заднем фронте которых наблюдаются колебания относительно заданного уровня, а также невозможность измерения средней длительности однократных импульсов сложной формы на заданном уровне Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измеритель коротких интервалов времени содержащий два дискриминатора, вход каждого из которых подключен ко входу измерителя, выход первого дискриминатора подключен к первому входу первого триггера, а выход второго дискриминатора - ко второму ВХОДУ первого триггера, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, а второй выход с первым входом второго элемента И-Н второй триггер, первый вход которого подключен ко входу Старт измерите ля, а выход - к первому входу третье го элемента И-НЕ, ко второму входу которого подключен первый выход 04 третьего триггера, четвертый триггер, правляющие входы которого соединены с управляющими входами измерителя, четвертый элемент И-НЕ, пятый триггер, кварцевый генератор, выход которого через первый элемент И-НЕ соединен со счетным входом первого счетчика и через третий элемент И-НЕ со счетным входом второго счетчика,вход установки О которого подключен к шине Сброс, с которой соединены входы установки О всех триггеров и первого счетчика. Кроме того, это устройство содержит два счетчика, причем второй выход третьего триггера подключен ко второму входу второго элемента И-НЕ и к первому входу элемента И, второй вход которого подключен ко второму выходу первого триггера, а выход - к выходу установки нуля третьего счетчика, выход которого подключен к каждому из элементов И-НЕ, выход кварцевого генератора соединен со счетными входами третьего и четвертого счетчиков, черэз второй и четвертый элементы И-НЕ соответственно, выход второго триггера подключен к третьему входу четвертоГО элемента И-НЕ, вход установки О четвертого счетчика п дключен к шине Сброс измерителя, счетный вход пятого триггера подключен к первому выходу первого триггера, а выход - к счетному входу Четвертого триггеРа 3. Недостатком известного устройства является невозможность измерения усредненных временных параметров однократных импульсов сложной формы, т.е. недостаточно широкие функциональные возможности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Эта цель достигается тем, что в измеритель однократных коротких интервалов времени, содержащий кварцевый генератор, пять триггеров, пять счетчиков, семь элементов И-НЕ и два дискриминатора, вход каждого из которых подключен к входной шине измерителя, выход первого дискриминатора подключен к Sвходам первого и второго триггеров, а выход второго дискриминатора - к первому г-входу первого триггера, единичный выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, а нулевой - с первыми входами второ5го, третьего и четвертого элементов И-НЕ, eдини иый выход второго триггера соединен с первым входом пятог элемента И-НЕ, а нулевой - с первым входом шестого элемента И-НЕ, S-вхо третьего триггера соединен с шиной Старт измерителя, единичный выхо третьего триггера соединен с вторым входом шестого элемента И-НЕ и первым входом седьмого элемента И-НЕ, единичный выход четвертого триггера соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, а нулевой - с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход кварцевого генератора -соединен с третьими входами первого, третьего и шестого элементов И-НЕ и с вторыми входами пятого и седьмого элементов И-НЕ, выходы первого, третьего, пятого, шестого и седьмого элементов И-НЕ соединены со счетными входами соответственно первого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков , выход второго элемента И-НЕ соединен с установочным входом первого счетчика и счетным входом пятого триггера, управляющие входы котЬрого подключены к управляющим шинам измерителя, первый выход третьего рчетчика соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к S-входу четвертого триггера, второй выход третьего счетчика соединен с вторым и третьим входами соответственно второго и пятого элементов И-НЕ, выход пятого счетчика соединен с третьим и четвертым входами соответственно седьмого и третьего элементов И-НЕ, шина Сброс соединена с R-входами всех триггеров и с установочными входами третьего, четвертого и пятого счетчиков, введены шестой счетчик и восьмой и девятый элементы ИгНЕ; причем первый вход восьмого элемента И-НЕ соединен с единичным выходом третьего триггера, второй вход - с; нулевым выходом четвертого триггера, Tpeiий вход соединен с выходом кварцевого генератора, а выход подключен к счетному входу шестого сче-чика, установочный вход, которого под|слючен к шине Сброс из;мерителя, первый вход девятого элемента И-НЕ подключен к выходу пятого счетчика, второй вход - к единичному выходу первого триггера, а выход - к установочному входу второго счетчика. 30 На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 - входной импульс, временные параметры которого измеряются на уровне U, Устройство состоит из дискриминаторов 1 и 2 уровней напряжения, срабатывающих соответственно при увеличении и уменьшении по модулю импульса до пороговой величины (U), кварцевого генератора 3, триггеров k8, счетчиков Э-Й, элементов 15-23 И-НЕ. Измеряемый импульс подается по шине 2Ц. На шину 25 подав1ся сигнал Старт. Шина 26 служит для приведения измерителя в исходное состояние. Шины 27 и 28 - управляющие входы измерителя. Измеритель работает следующим образом. При подаче на шину 26 нулевого логического сигнала Сброс триггеры -8 и счетчики 10, 11, 12 и И устанавливаются в нулевое состояние. При этом на выходе счётчика 11 и на первом выходе счетчика 1 устанавливается единичный логический сигнал, а на втором выходе счетчика 14 - нулевой логический сигнал. На два входа элемента 16 И-НЕ поступают единичные логические сигналы с первого выхода счетчика Ц и с нулевого выхода триггера 5. в результате чего на выходе элемента 16 И-НЕ устанавливается нулевой логический сигнал и счетчик 9 устанавливается в нулевое состояние. На первый вход элемента 23 И-НЁ поступает сигнал логической единицы с выхода счетчика 11, а на второй сигнал логического нуля с единичного выхода триггера 5, в результате чего на выходе элемента 23 И-НЕ присутствует сигнал логической единицы и состояние счетчика 13 неопределенно (счетчик 13 не обнуляется). Таким образом, з исходное состояние все триггеры f-S и счетчики S-12 и Ц находятся в нулевом состоянии, а состояние счетчика 13 - неопределенно. Элементы 15, 17, 20, 21, 13 и 22 И-НЕ закрыты нулевыми логическими сигналами с выходов соответствующих триггеров и следовательно сигналы с выхода кварцевого генератора 3 на счетные входы счетчиков 9-И не подаются. При поступлении сигнала Старт на шине 25 измерителя , триггер 4 перебрасывается в единичное состояние, разрешая прохождение импульсов с кварцевого генератора 3 через элементы 17, 20 и 21 И-НЕ на счетные входы счетчиков 10-12. Начинается отсчет временных интервалов t.t.tj (фиг.2),причем счетчик 12 совместно С кварцевым генератором 3 и элементом 21 И-НЕ измеряют интервал t|,, счётчик 10 - интервал tj и счетчик 11 - интервал t. При увеличении (по модулю) входного импульса, поступающего на шину 2 до порогового значения U-n (точка 29 на фиг.2), срабатывает дискриминатор 1 и перебрасывает триггеры 5 и 6 в единичное состояние. Нулевой логический сигнал с нулевого выхода триггера 6 закрывает элемент 21 И-НЕ 8 результате чего измерение интерва ла t счетчиком 12 заканчивается и в счетчике 12 хранится информация, пропорциональная интервалу tf. Единичный логический сигнал с еди ничного выхода триггера 6 разрешает прохождение импульсов с кварцевого генератора 3 через элемент 18 И-НЕ на счетный вход счетчика Н. Время переполнения счетчика l4 (интервал tg) выбирается больше времени дребезга на переднем фронте измеряемог (входного) импульса (tg ) и меньше суммы (t,+ti) т.е. tgj ,+t2. (фиг.2). Нулевой логический сигнал с нулевого выхода триггера 5 устана ливает на выходе элемента 16 И-НЕ единичный логический сигнал, в результате чего сигнал сброс снимается с установочного входа счетчика 9 Единичный логический сигнал с единичного выхода триггера 5 открывает элемент 15 И-НЕ, в результате чего начинается процесс измерения интервала t счетчиком 9, одновременно этот же сигнал, поступая на второй вход элемента 23 И-НЕ, уста,навливает на его выходе нулевой логический сигнал, в результате чего счетчик 13 обнуляется. При уменьшении (по модулю) входного импульса (точка 30 на фиг,2) д значения UTI (дребезг) срабатывает дискриминатор 2 и триггер 5 возвращ ется в нулевое состояние, закрывая элемент 15 И-НЕ и через элемент 16 И-НЕ обнуляя счетчик 9. ОдновременнЬ нулевой логический сигнал с выхода элемента 16 И-НЕ, поступая на счетный вход триггера 8 перебрасывает последний в единичное состояние, что сигнализирует о наличии дребезга. На управляющие шины 20 и 21 поданы логические управляющие сигналы таким образом, что триггер 8 удерживается в этом состоянии вне зависимости от сигналов на его счетном входе. При новом увеличении (по модулю) входного импульса до значения Un (точка 31 на фиг.2) дискриминатор 1 срабатывает, триггер 5 устанавливается в единичное состояние и так же, как и в предыдущем случае счетчик 9 начинает отсчет времени t (отсчет начинается с нуля). Далее работа устройства повторяется. При последнем увеличении импульса до значения U-n (точка 32 на фиг.2) дискриминатор 1 срабатывает, триггер 5 устанавливается в единичное состояние и счетчик 9 начинает отсчет времени tj. (отсчет опять начинается с нуля). Через время tg счетчик Ц переполняется и нулевым логическим сигналом со своего первого выхода закрывает элементы 18 и 16 И-НЕ, в результате чего счет интервала времени t прекращается, и на первом выходе счетчика I остается нулевой логический сигнал, на втором выходе - единичный, а сигнал обнуления счетчика 9 с выхода элемента 16 И-НЕ пройти на установочный вход счетчика 9 У не может, так как этому препятствует нулевой логический сигнал с первого выхода счетчика 14. Единичный логический сигнал с второго выхода счетчика 14, поступая на первый вход элемента 19 И-НЕ не препятствует прохождению нулевого логического сигнала с выхода элемента 19 И-НЕ на S-вход триггера 7, однако в данный момент этот сигнал не поступает, так как на второй вход элемента 19 И-НЕ подается нулевой логический сигнал с нулевого выхода триггера 5, При уменьшении входного импульса до значения U-n (точка 33 на фиг.2) срабатывает дискриминатор 2 и триггер 5 возвращается в нулевое состояние. Нулевой логический сигнал с единичного выхода триггера 5 закрывает элемент 15 И-НЕ, в результате чего счетчик 9 останавливается, сохраняя информацию, пропорциональную интервалу 12.,Одновременно единичный логический сигнал с нулевого выхода тригге-. pa 5 устанавливает на выходе элемен та 19 И-НЕ нулевой логический сигнал, в результате чего триггер 7 оп рокидывается в единичное состояние. Нулевой логический сигнал с нулевого выхода триггера 7 закрывает элемент 17 И-НЕ, в результате чего счетчик 10 прекращает счет импульсо кварцевого генератора 3. В счетчике 10 хранится Информация, пропорциональная интервалу tj (фиг,2). Одновременно этот же сигна с нулевого выхода триггера 7, посту пая на третий вход элемента И-НЕ 15 удерживает последний в закрытом сос тоянии , вне зависимости от состояни триггера 5, и тем самым сохраняет ин формацию об интервале t в счетчике 9 при переходе триггера 5 в единичное состояние. Одновременно нулевой логический сигнал с единичного выхода триггера 5 закрывает элемент 23 И-НЕ и сигнал Сброс, поступивший с выхода элемента 23 И-НЕ на установочный вход счетчика 13, снимается. Одновременно единичный логический сигнал с единичного выхода триггера 7 разрешает прохождение импуль,сов с выхода кварцевого генератора 3 на счетный вход счетчика t3 через элемент 22 И-НЕ. Счетчик 13 начинает отсчет интервала времени ti, (точка. 33 на фиг.2). , При увеличении по модулю входного импульса (точка 3 на фиг.2) д6 значения Un (дребезг) срабатывает дискриминатор 1 и переводит триггер 5 в единичное состояние. Сигнал с нулевого выхода триггера 5 закрывает элемент 22 И-НЕ, прекращая тем самым поступление импульсов кварцевого генератора 3 через элемент И-НЕ 22 на счетный вход счетчика 13.Однго- временно единичный логический сигнал с единичного выхода триггера 5 подает сигнал Сброс через элемент 23 И-НЕ на установочный вход счетчика 13. В результате счетчик 13 обнуляется. При новом уменьшении по модулю входного сигнала до значения Un (точка 35 на фиг.2) срабатывает дискриминатор 2 , возвращая триггер 5 в нулеЕ ое состояние, в результате чего счетчик 13 начинает отсчет интервала времени t ъ (отсчет начинается с нуля)., Далее работа устройства повторяется. При каждом увеличении по модулю входного импульса до значения Цп счетчик 13 обнуляется, а при каждом уменьшении,- начинает отсчет интервала времени Ьц. При последнем уменьшении входного сигнала до значения Un (точка 36 на фиг.) счетчик 13 начинает отсчет интервала t (отсчет начинается с нуля) . Процесс продолжается до тех пор, пока не переполнится счетчик 11. Время переполнения счетчика 11 (интервал t5) выбирается больше суммы интервалов (.) Д Иг. допустимое время колебаний (время дребезга) на заднем фронте входного импульса. При переполнении счетчика 11, нулевой логический сигнал с его выхода закрывает элемент 22 И-НЕ, останавливая тем самым счет импульсов кварцевого генератора 3 счетчиком 13. В счетчике 13 хранится информация , пропорциональная интервалу времени t, Одновременно нулевой логический сигнал с выхода счетчика 11, закрывая элемент 23 И-НЕ, блокируетцепь прохождения сигнала Сброс на установочный вход счетчика 13. Одновременно этот же выходной сигнал с выхода счетчика 11 закрывает элемент 20 И-НЕ, в результате чего счетчик 11 прекращает счет импульсов кварцег вого генератора 3. В счетчике 11 хранится информация, пропорциональная интервалу времени ty. Процесс измерения закйнчен. В счетчиках хранится информация, пропорциональная следующим интерваам времени: счетчик 9 t, счет10 - tJ , счетчик 11 - tg, счет12 - t , счетчик 13 - 1ц, счет1 - tg. Усредненные временные интервалы адержки переднего и заднего фронтов ходного импульса определяют следуюим образом ,. t НС 3 2 Среднюю длительность входного имульса на уровне Un находят следуюим образом . t t +ti:ii. HC -i- 22 Применение предлагаемого изобретеия значительно расширит функциональные возможности, так как позволит измерять усредненные временные интервалы, ограниченные импульсами сложной формы, а также измерять временные интервалы начала и окончания дребезга входного импульса относительно заданного уровня. Формула изобретения Измеритель однократных коротких интервалов времени, со,-,ержащий кварцевый генератор, пять триггеров, пят сметчиков, семь элементов И-НЕ и два дискриминатора, вход каждого из которых подключен к входной шине измерителя , выход первого дискриминатора к S-входам перв;ого и второ го триггеров, а выход второго дискриминатора - к первому R-входу первого триггера, единичный выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, .а нулевой с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ, единичный выход второго триггера соединен с входом пятого элемента И-НЕ а нулевой - с первым входом шестого ;элемента И-НЕ, S-вход третьего триг гера соединен с шиной Старт измери теля, единичный выход третьего триггера соединен с вторым вход шестого элемента И-НЕ и первым входом седьмого элемента И-НЕ, единичный выход четвертого триггера соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, а нулевой - с вторым входом первого элемента И-НЕ , выход кварцевого генератора соединен с третьими входами первого, третьего и шестого элементов. И-НЕ и с вторыми входами . пятого и седьмого элементов И-НЕ, выходы первого,, третьего, пятого, шестого и седьмого элементов И-НЕ соединены со счетными входа соответственно первого, второго, третье го, четвертого и пятого счетчиков. 9 выход второго элемента И-НЕ соедиг нен с установочным входом первого счетчика и счетным входом пятого триггера, управляющие входы которого подключены к управляющим шинам измерителя, первый выход третьего счетчика соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого подключен к S-входу четвертого триггера, второй выход .третьего счетчика соединен с вторым и третьим входами соответственно второго и пятого элементов И-НЕ, выход пятого счетчика соединен с третьим и четвертым входами соответственно седьмого и третьего элементов И-НЕ, шина Сброс соединена с R-входами всех триггер ов и с установочными входами третьего, четвертого и пятого счетчиков, от л и ч а ющи и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерителя, в него введены шестой счетчик и восьмой и девятый элементы И-НЕ, причем первый вход восьмого элемента И-НЕ соединен с единичным вы; одом третьего триггера, второй вхсу)с нулевым выходом четвертого триггера, третий вход соединение выходом кварцевого генератора, а выход подключен к счетному входу шестого счетчика, установочный вхоД которого подключен к шине Сброс измерителя, первый вход девятого элемента И-НЕ подключен к,выходу пятого счетчика, второй вход - к единичному выходу первого триггера, а выходк установочному входу второго счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 19813, кл. G 01 R 29/02, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 1Г 711537, кл. G О F W/Ok, 1977. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке N 2596689/18-21, кл. G 04 F 10/0, 27.10.79.

5

ч

fe

J

t

лг

Сч

Ы Е