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

Изобретение относится к измеритель ной технике и мочет быть использовано для измерения однократных коротких интервалов времени, а также для измерения длительности однократных импуль сов сложной формы. Известно устройство для измерения и регистрации.знакопеременного импуль сного процесса сложной формы, которое содержит семь нуль-органов, входы которых соединены с источником сигнала и блоком пороговых напряжений, регистр, состоящий из сети 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 частоты и запоминающий блок tH . Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения временных интервалов, так как измерения производятся только в особых точках, соответствующих изменению характера процесса с монотонно возрастающего на монотонно убывающий и наоборот, и невысока точность ре- гистрации особых точек. Недостатком также является относительная сложность устройства. Известен также измеритель коротких интервалов времени, который состоит из двух дискриминаторов, вход каждого из которых подключен ко входу измерителя, выход первого дискриминатора - к одному входу первого триггера, а выход второго дискриминатора через первую схему ИЛИ - к другому входу первого триггера, выход которого подключен к первому входу второй схемы ИЛИ, кварцевый генератор, выход которого через вторую схему ИЛИ соединен со счетным входом первого счетчика и через третью схему ИЛИ - со счетным входом второго счетчика, второй вход третьей схемы ИЛИ подключен к выходу второго триггера, один вход которого подсоединен к входу Старт измерителя, а другой вход - к шине Сброс, которая подключена ко второму входу первой схемы ИЛИ и установочному входу второго счетчика, три триггера, две схемы ИЛИ, схему И, причем второй сметчик через схему И подключен ко входу третьего триггера, один выход которого через четвертую схему ИЛИ подключен к ycfa новочному входу первого счетчика fi к счетному входу четвертого триггера, а другой выход через пятую схе му ИЛИ - к счетному входу пятого три гера, выход которого соединен с третьими входами второй и третьей схем ИЛИ, второй вход пятой схемы ИЛИ под ключен к одному выходу первого триггера, второй выход которого подключе ко второму входу четвертой схемы ИЛИ управляющие входы четвертого триггер подсоединень к управляющим входам измерителя, а шина сброс соединена со всеми триггерами 2J , Недостатком этого устройства являются низкие функциональные возможности из-за необходимости измерения коротких интервалов времени, ограниченнь1х импульсами, в которых колеба ния на переднем фронте являются прои вольными во времени, т.е. когда заранее неизвестен интервал времени, в течение которого эти колебания мсГг происходить, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является изме ритель коротких интервалов времени, содержащий два дискриминатора уровне напряжений, входы которых соединень со входоь измерителя, выход первого дискриминатора соединен со вторым установочным входом первого триггера а выход второго дискриминатора через первую схему ИЛИ - с первым установоч ным входом первого триггера, шина Сброс соединена с первыми установо ными входами второго, третьего, четвертого и пятого триггеров непосредственно и через первую схему ИЛИ с первым установочным входом первого триггера и с установочным входом вто рого счетчика. Выход кварцевого гене ратора соединен с первыми входами второй и третьей схемы 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, третий с 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 выходом 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 первым выходом первого триггера и с вторым установочным входом шестого триггера, а третий вход первой схемы ИЛИ-НЕ соединен с третьим Ьходом второй схемы ИЛИ-fiE и с выходом шестого триггера, выход первой и второй схем МЛИ-НЕ соединены с установочными входами третьего и первого счетчиков соответственно, а первый вход второй схемы ИЛИ-НЕ соединен с вторым выходом третьего триггера и с входом второй схемы ИЛИ 3J . Недостатками известного устройства являются невозможность измерения коротких интервалов времени, ограниченных импульсами сложной формы, на заднем фронте которых наблюдаются колебания относительно заданного уровня, т.е. недостаточно широкие функциональные возможности, а также относительно высокая сложность схемы в тех случаях, когда длительность колебаний имеет определенную величину, но в то же время произвольна во времени. Целью изобретения является расширение, функциональных возможностей при одновременном упрощении устройства. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель коротких интервалов времени, содержащий два дискриминатора уровней напряжения, входы которых подключены ко входу измерителя, выход первого дискриминатора соединен с S-входом первого триггера, выход второго дискриминатора - с первым R-входом первого триггера, единичный выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, а нулевой выход - с первым входом второго элемента И-НЕ, единичный выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И-ИЁ, выход кварцевого генератора подключен ко вторым входам первого и третьего элементов И-НЕ, выходы первого и третьего элементов И-НЕ подключены к счетным входам первого и второго счетчиков соответственно, выход второго элемента И-НЕ подключен к установочному входу первого счетчика, шина Сброс соединена со вторым R-входом первого триггера, R-входами второго и третьего триггеров и с установочным входом второго счетчика дополнительно введен элемент И-НЕ, причем нулевой выход первого триггера соединен с S-входом второго триггера и с первым входом дополнительного элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первым выходом вто рого счетчика, а выход - с S-входом третьего триггера, нулевой выход которого соединен с третьим входом пер вого элемента И-НЕ, второй выход вто рого счетчика подключен ко второму входу второго элемента И-НЕ и к третьему входу третьего элемента M-fl На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - входной импульс, временные параметры которого измеряются на уровне UH . Устройство состоит из двух дискри минаторов 1 и 2 уровней напряжения, срабатывающих соответственно при уве личении и уменьшении (по модулю) вхо ного импульса до пороговой величины (Ufj) , трех RS-триггеров , кварцевого генератора 6, четырех элементов 7-10 И-НЕ и двух счетчиков 11 и 12 Входы дискриминаторов 1 и 2 соединяются между собой и со входом 13 изме рителя, на который подается измеряемый импульс.Выход дискриминатора 1 соединен с S-входом триггера 3, з вы ход дискриминатора 2-е первым R-входом триггера 3 второй R-вход которого соединен с R-входом триггеров f и 5 установочным входом счетчика 12 и шиной Н Сброс измерителя. Единичный выход триггера 3 соеди нен с первым входом элемента 7 И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора бис вторым входом элемента 9 И-НЕ, первый вход которого соединен с едиимчным выходом триггера 4. Выход элемента 7 И-НЕ соединен со счетным входо,м счетчика 11, а выход элемента , 9 I-Ht - со счетным входом счетчика 12, первый выход которого соединен со вторым входом элемента 10- И-НЕ, выход которого соединен с S-входом триггера 5, нулевой выход которого соединен с третьим входом элемента 7И-НЕ. выход счетчика 12 соединен с третьим входом элемента 9 И-НЕ и с вторым входом элемента 8И-НЕ, первый вход которого соединен с нулевым выходом триггера 3, S-входом триггера k и первым входом, элемента 10 И-НЕ. Выход элемента 8 И-НЕ соединен с установочным входом счетчика t1. Измеритель работает следующим образом. По сигналу Сброс, подаваемому на шину 1, триггеры и счетчик 12 устанавливаются в нулевое состояние, при этом с второго выхода счетчика 12 на второй вход элемента 8 И-НЕ подается единичный логический сигнал, а так как на первый вход элемента 8 И-НЕ с нулевого выхода триггера 3 также поступает единичный логический сигнал, то на выходе элемента 8 И-НЕ выходной сигнал принимает нулевое логическое значение, в результате чего счетчик И также обнуляется. Нулевой логический сигнал с первого выхода счетчика 12, поступая на второй вход элемента 10 И-НЕ, устанавливает на его выходе единичный логический сигнал, который не препятствует триггеру 5 установиться в нулевое состояние. Сигналы на первом и втором выходах счетчика 12 находятся в противофазе. В нулевом состоянии счетчика 12 на его первом выходе - нулевой логический сигнал, а на втором - единичный, при переполнении эти сигналы изменяются на инверсные. Измеритель готов к работе. Емкость счетчика 12 выбирается таким образом, чтобы его переполнение наступало через время t, определяемое следующим образом tfl 4 t 4 to + t -a fr -/l te i-Q где tq - максимально возможное время колебаний на переднем фронte импульса; минимально возможная длительность измеряемого импульса. 7920 Выполнение указанного выше соотношения в большинстве практических случаев не вызывает затруднений. При подаче на вход 13 исследуемого импуль са начинается процесс измерения. В момент достижения входным импуль сом уровня срабатывания дискриминатора 1 (точка 15 на фиг. 2), последНИИ срабатывает и своим выходным сигналом опрокидывает триггер 3 в едииич ное состояние. Сигнал с нулевого выхо да триггера 3 опрокидывает триггер k так же в единичное состояние, сигнал с единичного выхода которого разрешает прохождение сигналов с кварцевого генератора 6 через элемент 9 И-НЕ на счетный вход счетчика 12. Счетчик 12 начинает отсчет времени, Одновременно сигнал с единичного выхода триггера 3 разрешает прохождение импульсов с кварцевого генератора 6 через элемент 7 И-НЕ на счетный вход счетчика 11. Счетчик 11 начинает отсчет времени tn. . Если исследуемый импульс умёньшается (по модулю) до значения U/j (точка 16 на фиг. 2), т.е. на переднем фронте наблюдаются колебания (так называемый дребезг), срабатывает дискриминатор 2. Выходной сигнал с дискриминатора 2 возвращает триггер 3 в нулевое состояние и так как счетчик 12 еще не переполнился (время t еще не прошло), а следовательно на втором входе элемента И-НЕ 8 присутствует единичный логический сигнал, то единичный логический сигнал с нулевого выхода триггера 3 устанавливает на выходе элемента 8 И-НЕ нулевой логический сигнал. В результате счетчик 11 обнуляется. При нойом увеличении (по модуле) входного импульса до значения Un (точка 17 на фиг. 2) опять срабатывает дискриминатор 1 и триггер 3 опро.кидывается в единичное состояние. В результате чего, как уже ясно из сказанного выше, счетчик П начинает отсчет времени t. Далее процесс измерения повторяется, при этом счетчик П раз начинает отсчет времени tn с нуля. При последнем увеличеНИИ входного импульса до значения Un (точка 18 на фиг. 2) в интервале времени t. срабатывает дискриминатор 1 и счетчик 11 начинает отсчет времени tf,. Через время tj счетчик 12 переполняется и нулевой логический сигнал с 6298 его второго выхода, поступал на второй вход элемента 8 И-НЕ запрещает прохождение сигнала обнуления на установочный вход счетчика 11. Одновременно этот же сигнал, поступает на третий вход элемента 9 И-НЕ, запрещает дальнейшее поступление счетных импульсов с кварцевого генератора 6 через элемент 9 И-НЕ на счетный вход tO счетчика 12. При уменьшении (по модулю) входного импульса до значения Uri (точка 19 на фиг. 2) срабатывает дискриминатор 2 и возвращает триггер 3 в нулевое состояние, запрещая хождение счетных импульсов с кварцевого генератора 6 на вход счетчика-11. Так как, на первом выходе счетчика 12 присутствует единичный логический сигнал, который, суммируясь с единичзо нь1м логическим сигналом с нулевого выхода триггера 3, устанавливает на выходе элемента 10 И-НЕ нулевой логический сигнал, то триггер 5 опрокидыаается в единичное состояние. 25 Нулевой логический сигнал с ну- левого выхода триггера 5, поступая на третий вход элемента 7 И-НЕ, подтверждает окончание процесса измерения и не позволяет счетчику П счет зо импульсов кварцевого генератора 6 при наличии драбезга на заднем фронте исследуемого импульса, Применение изобретения позволяет измерять длительность коротких одноjj кратных импульсов сложной формы с колебаниями как на переднем, так и на заднем фронте импульса, когда время появления этих колебаний неизвестно, но известна их длительность. Формула изобретения Измеритель коротких интервалов времени, содержащий два дискриминатора уровней напряжения, входы котору подключены к входу измерителя, выход первого дискриминатора соединен с S-входом первого триггера, выход второго дискриминатора - с первым - R-входом первого триггера, единичный выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, а нулевой выход - с первым входом второго элемента И-НЕ, единичный выход второго триггера соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, выход кварцевого генератора подключен к вторым входам первого и третьего элемента И-НЕ, выходы первого и третьего элементов И-НЕ подключены к счетным входам первого и второго счетчиков соответственно, выход второго элемента И-НЕ подключен к установочному входу первого счетчика, шина Сброс соединена с вторым R-входом первоготригге ра, R-входами второго и третьего триг геров и с установочным входом второго счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при одновременном упрощении устройства, в него дополнительно введен элемент И-НЕ,причем нулевой выход первого триггера соединен с S-входом второго триггера и с первым входом дополнительного элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с первым выходом второго счетчика, а выход - с S-входом третьего триггера, нулевой выход которого соединен с третьим входом первого элемента И-ИЕ, второй выход счетчика подключен к второму второ го элемента И-НЕ и к третьему входу третьего элемента И-ИЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 R 29/02, 197U 2.Авторское свидетельство СССР № 527693, кл. G Qt F 10/0, 1975. . 3.Авторское свидетельство СССР № 711537, кл. G 01 F ют, 1977.