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

3 та И-НЕ и с вторым входом девятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к третьим входам третьего и восьмого элементов И-НЕ, выходы которых через десятый элемент И-НЕ соединены с первым выходом измерителя, выходы четвертого и седьмого элементов И-НЕ через схему объединения соединены с входом счетчика и с вторым выходом измерителя, выход первого элемента И подключен к второму входу первого элемента И-НЕ и счетному входу первого триг гера , выход второго элемента И подсоединен к второму входу пятого ,элемента,И-НЕ и счетному входу второго триггера, вторые R- и S-входы , RS-триггера, а также R-входы первого и второго триггеров, подключены к шине Сброс и установочному вход счетчика, дополнительно введены три триггера и элемент И, причем счетны вход первого дополнительного тригге ра соединен с единичным выходом пер вого основного триггера, счетный вход второго дополнительного тригге ра соединен с единичным выходом вто рого основного триггера, единичные выходы первого и второго дополнител ных триггеров соединены соответстве но с первым и вторым входами дополнительного элемента И, третий вход которого подключен к выходу десятог элемента И-НЕ, а выход соединен с счетным входом третьего дополнитель ного триггера, управляющие входы ко торого подключены к управляющим вхо дам измерителя, а единичный выход соединен с третьим выходом.измерите R-входы трех дополнительных триггеров объединены и подключены к шине Сброс. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в разли ных точках схемы. Измеритель состоит из генератора 1 формирователя двух сдвинутых посл довательностей, состоящего из фазосдвигающей цепочки 2, элементов И 3 и , двух счетных триггеров 5 и 6, элементов И-НЕ 7-16, блока17 объединения, RS-триггера 18, счетчика 1 Импульсы начала и конца измеряемого интервала времени подается на вход 20. Выходная информация об измеренном интервале снимается с выхо дов 21 и 22. Сигнал установки на7чального состояния подается по шине 23 Сброс. Измеритель также содержит триггеры и элемент И 27, а информация о достоверности результатов измерений снимается с выхода 28. Выход генератора 1 соединен с входом элемента И 3 и с входом фазосдвигающей цепочки 2, выход которой соединен через элемент И 4 со счетным входом триггера бис вторым входом элемента И-НЕ 12, выход которого через элемент И-НЕ 13 соединен с первым R-входом RS-триггера 18. Выход элемента И 3 соединен со счетным входом триггера 5 и с вторым входом элемента И-НЕ 10, выход которого через элемент И-НЕ 11 соединен с первым S-входом RS-триггера 18. Единичный выход триггера 5 соединен с первыми входами элементов И-НЕ 7,10 и 15 и счетным входом триггера 2, а нулевой выход триггера 5- с первым элемента И-НЕ 8. Единичный выход триггера 6 соединен с первыми входами элементов И-НЕ 12 и 16, с вторым входом элемента И-НЕ 7 и счетным входом триггера 25, а нулевой выход триггера 6 соединен с вторым входом элемента И-НЕ 8. Выходы элементов И-НЕ 7 и 8 через элемент И-НЕ 9 соединены с выходом 21: измерителя и входсм элемента И 27- Единичный выход RSтриггера 18 соединен с вторыми входами элементов И-НЕ 11 и 16 и с первым входом элемента И-НЕ 1, а нулевой выход с вторыми входами элементов И-НЕ 13-15. Выход элемента И-НЕ соединен с третьими входами элементов И-НЕ 7 и 8. Выходы элементов И-НЕ 15 и 16 через блок 17 объединения соединены с входом счетчика 19 и с выходом 22 измерителя. Шина 23 Сброс соединена с R-входами триггеров 5 и 6, , установочным входом счетчика 19 и с вторыми R- и S-входами RS-триггера 18. Вход 20 измерителя соединен с входами элементов И 3 и t. Единичный выход триггера 2 соединен с входом элемента И 27, другой вход которого соединен с единичным выходом триггера 25, а выход элемента И,27 соединен со счетным входом триггера 26, единичный выход которого соединен с выходом 26 измерителя. Управляющие входы триггера 26 соединены с управляющими входами 29 и 30 измерителя. Измеритель коротких интервалов времени работает следующим образом. Перед измерением по шине 23 Сброс подается нулевой логический сигнал, который устанавливает триггеры 5, 6 и и счетчик 19 в нулевое состояние. Одновременно этот же сигнал, воздействуя на вторые R- и-5-входн К5-триггера 18., устанавливает последний в состояние при котором на его выходах присутствуют единичные логические сигналы Нулевые логические сигналы с единич ных выходов счетных триггеров 5 и 6 устанавливают на выходах элементов И-НЕ 10 и 12 единичные логические сигналы и соответственно на выходах элементов И-НЕ 11 и13 нуле вые логические сигналы, так как на два других входа элементов И-НЕ 11 и 13 также поступают единичные логические сигналы с выходов RS-триггера 18. Нулевые логические сигналы с выхо дов элементов И-НЕ 11 и 13, поступая на первые R- и S-входы RS-триггера 18, удерживают его в исходном состоя нии, при котором, как уже указывало выше, на двух его выходах присутствуют единичные логические сигналы Нулевые логические сигналы с еди ничных выходов триггеров 2А и 25 ус танавливают на выходе элемента И 27 нулевой логический сигнал. В резуль тате весь измеритель оказывается в исходном состоянии и сигнал Сбро может сниматься. На управляющие входы 29 и 30 подаются логические сигналы (единица и ноль соответственно) таким образом, что переброс триггера 2б по счетному входу может происходить только один раз (из нулевого состоя ния в едиыичное). По сигналу начала измеряемого короткого интервала времени, поступаю щему на вход 20 измерителя, начинается процесс измерения короткого интервала времени (фиг.2, точкам). На фиг.2 в качестве примера рассмотрен процесс измерения.интервала времени длительностью 4,5 Т , где период частоты генератора 1. На фиг.2 приведены временные диаграм 76 мы 31 напряжений на выходе генерато ра 1, 32 на выходе фазосдвигающей цепочки 2, 33 на входе 20, З и 35 на единичном выходе триггеров 5 и 6, 36 соответственно на единичном выходе RS-триггера 18 или, что то же самое, на входе элемента И-НЕ 16, 37 на нулевом выходе RS-триггера 18,что соответствует выходу элемента И-НЕ 15. 38. на входе основного счетчика 19 или втором выходе 22 измерителя, 39 на первом выходе 21 измерителя, «2 на выходе элемента И 27 и АЗ на третьем выходе 28 измерителя, 0 и на выходе триггеров и 25 соответственно. При поступлении сигнала на вход 2t) измерителя элементы И 3 и открываются и обе последовательности импульсов 31 и 32 на фиг.2) поступают на счетные входы триггеров 5 и 6 и на входы элементов И-НЕ 10 и 12. Та из последовательностей импульсов, которая начинается первой, опрокидывает соответствующий счетный триггер 5 или 6. Предположим, что первой начинается последовательность с выхода генератора 1 (фиг.2). Первый импульс этой последовательности опрокидывает триггер 5 (фиг.2, точка ) в единичное состояние. Единичный логический сигнал с нулевого выхода триггера 5 разрешает прохождение сигнала с выхода элемента И 3 через элемент 10 И-НЕ на вход элемента И-НЕ 11. Однако сигнал на выходе элемента И-НЕ 10 не изменяется, так как на выходе элемента И 3 присутствует нулевой логический сигнал. Второй импульс указанной выше последовательности импульсов с выхода генератора 1 (фиг.2, точка в) изменяет, сигнал на выходе элемента И-НЕ 10 с единичного на нулевой. В результате этого, сигнал на выходе элемента И-НЕ 11 изменяется с нулевого на единичный. Так как на первом R-входе RS-триггера 18 сигнал по-прежнему имеет нулевое значение (триггер 6 опрокинулся, но на выходе элемента Ц, а следовательно, и на выходе элемента И-НЕ 13 нулевой логический сигнал), то RS-триггер 18 устанавливается в такое состояние, при котором на его единичном выходе си1- 79 нал имеет нулевой логический уровень (фиг.2, точка г), а на нулевом - единичный (нулевое состояние) . Нулевой логический сигнал с единичного выхода RS-триггера 18, поступая на вход элемента И-НЕ 11, устанавливает на его выхо де единичный логический сигнал, и следовательно, сам RS-триггер 18 остается в дальнейшем в указанном состоянии (в нулевом), так как нуле вые логические сигналы, которые будут поступать на первый R-вход RS-триггера 18 только подтверждают его нулевое состояние. Нулевой сигнал с единичного выхода RS-триггера 18 закрывает элемент 16, и импульсы со счетного триггера 6 не могут пройти на вход счетчика 19. В то же время импульсы со счетного триггера 5, т.е. триггера,который сработал первым, через открытый элемент И-НЕ 15 поступают на вход счетчика 13Таким образом, RS-триггер 18 и элементы И-НЕ 10-16 и блок 17 объ единения выполняют функцию приоритетного ключа, подключая к счетчику 19 тот из счетных триггеров 5 и 6, который сработал первым. Первый импульс с единичного выхода триггера 5 (фиг.2, точка и) п реводит триггер 2 в единичное состояние, а первый импульс с единично го выхода триггера 6 (фиг. 2, точка к перебрасывает триггер 25 также в ед ничное состояние. Поэтому вторым им пульсом на выходе 21 (фиг.2, точка Д,) триггер 2б устанавливается в единичное состояние через элемент И 27, так как на первых двух входах элемента И 27 в этот момент присутствуют единичные логические сигналы на третьем - нулевой, а следователь но, на выходе элемента И 27 - нулевой логический сигнал.Единичный логический сигнал с единичного выхода триггера 26, поступая на третий выход 28 измерителя, подтверждает достоверность измерений и исправность узлов измерителя, т.е. подтверждает что погрешность измерителя не превосходит t 0,5 Те . На первом выходе 21 измерителя и пульсы принимают единичное значение каждый раз, когда состояние счетных триггеров 5 и 6 совпадают (фиг. Действительно, если счетные триггер 5 и 6 находятся в нулевом состоянии, то на входы элемента И-НЕ 8 поступают единичные логические сигналы,так как на выходе элемента 14 также единичный логический сигнал, а следовательно, и на первом выходе измерителя также будет единичный логический сигнал. Если триггеры 5 и 6 находятся в единичном состоянии, то на входы эле мента И-НЕ 7 поступают единичные логические сигналы, а следовательно, и на выходе элемента И-НЕ 9, т.е. на выходе 21 измерителя, будет единичный логический сигнал. Таким образом, элементы И-НЕ 7-9 производят текущее сравнение состояний счетных триггеров 5 и 6 и при каждом совпадении их состояний создают на выходе измерителя единичный логический сигнал. При поступлении на вход 20 измерителя сигнала окончания измерительного интервала ГфиГ.2, точка о) элементы И 3 и закрываются и поступление импульсов на счетные входы триггеров 5 и 6 и счетчика 19 заканчивается. При этом на выходе 21 измерителя находится информация о долях периода измеряемого временного интервала, на выходе 22 (фиг.2, диаграмма 38) измерителя - информация о единицах периода, а в счетчике 19 - информация старших разрядов двоичного числа. На выходе 28 (фиг.2, диаграмма 43) измерителя присутствует информация, подтверждающая достоверность результатов измерений. Таким образом, измеряемый временной интервал Т может быть найден по формуле Т (0.5-V,, + + 2VJ.T, где Vg,5iy - логическая информация на выходе 21 измерителя; Vftbiya. логическая информация на выходе 22; УЛ - число импульсов, записанное в счетчике 19; Т - период генератора 1. В соответствии с фиг.2 измеряемый временной интервал равен ,5 TQ. Логическая информация на выходе 21 равна единице (фиг.2, точка), и число импульсов, поступившее на вход счетчика 19 равно двум (фиг.2, диаграмма 38).

В соответствии с

приведенной выше формулой

TX (0,5-1+ О + 2-2)-Т„ k,5 Tg

при выходе из строя элемента И 3 и триггера 5 (или любого из них) триггер 2 остается .в нулевом состоянии (так как на его счетный вход импульсы не поступают), и на выходе элемента И 27 сигнал не изменяется, а следовательно, триггер 2б не срабатывает, и на выходе 28 измерителя присутствует сигнал логического нуля что свидетельствует о том, что погрешность иэмевителя увеличивается в 2 раза.

При выходе из строя элемента И k, триггера 6 и фазосдвигающей цепи 2 (или любого из них) триггер 25 не переключается (остается в нулевом состоянии), в результате чего на выходе 28 измерителя также остается сигнал логического нуля.

При выходе из строя элементов И-НЕ 9 и It импульсы на выходе элемента И 27 отсутствуют, в результате чего триггер 26 не переключается в единичное состояние и на выходе 28 будет сигнал логического нуля, что свидетельствует также как и в предыдущих случаях о увеличении погрешности измерителя.

Применение изобретения позволяет повысить достоверность результатов измерений и тем самым улучшить метрологические характеристики измерителя, что особенно важно в устройст|вах, работающих.в беспроверочных условиях эксплуатации, а также в устройствах, к которым затруднен или невозможен доступ.

Формула изобретения

Измеритель коротких интервалов времени по авт.св. № , отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерений метрологических характеристик, в него дополнительно введены три триггера и элемент И, причем счетный вход первого дополнительного триггера соединен с единичным выходом первого основного триггера, счетный вхоД второго дополнительного триггера соединен с единичным-выходом второго основного триггера, единичные выходы первого и второго дополнительных триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами дополнительного элемента И, третий вход которого подключен к выходу десятого элемента И-НЕ, а выход соединен со счетным входом третьего дополнительного триггера, управляющие входы которого подключены к управляющим входам измерителя, а единичный выход соединен с третьим выходом измерителя, R-BXOды трех дополнительных триггеров объединены и подключены к шине Сброс.

Источники инфЬрмации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР (f 8 47263, 15..80.