Устройство для измерения длительности коротких импульсов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

t

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для прецизионных цифровых измерений длительности коротких импульсов.

Известно - устройство для измерения временных интервалов, основанное на компаративном .способе изменения, содержащее два генератора, два счетчика и блок сравнения кодов.

Устройство работает следующим образом.

В начало временного интервала последовательность импульсов с частотой f поступает . на вход основного счетчика импульсов, а с момента окончания временного интервала на дополнительный счетчик поступает последовательность импульсов, имеющих частоту несколько большую, чем f. Как только количество импульсов, записанных в основном и дополнительном счетчиках, становится одинаковым, счет прекращается и это число фиксируется как результат измерения временного интервала 1.

Недостатком устройства является большое время измерения длительности импульса, линейно зависящее от точности измерения.

Известно устройство нониусного измерения временного интервала, содержащее кванту5 ющий и нониусный генераторы, дискриминатор опережения, логический блок и блок пропускания. Импульс начала измеряемого интервала включает квантующий генератор, импульсы которого поступают на вход дискримиО натора опережения и через блок пропускания на выход устройства для подсчета числа квантующих периодов п. Импульс конца измеряемого интервала включает нониусный генератор, импульсь которого поступают на друtsгой вход дискриминатора опережения и на второй выход устройства для подсчета числа нониусных периодов п. В момент прихода первого импульса нониусного генератора дискриминатор опережения определяет очеред20ность его прихода по отношению к импульсам квантующей серии, а логический блок закрывает блок пропускания, пропустив на выход п импульсов квантующей серии, которые пришли ранее первого импульса нониу ного генератора. По истечении m периодов нониусного генератора очередность прихода импульсов двух генераторов на дискриминатор опережения изменится. Это эарегистрирует дискриминатор и логическая схема о тановит оба генератора 2. Недостатком данного устройства является необходимость синхронизировать генераторы входными воздействиями, что приводит к ухудшению стабильности генератора и умень шению точности работы устройства. Наиболее близким по технической сущнос к предлагаемому является расширитель импульсов, содержащий генераторы заряда и разряда, ключ, конденсатор и релейный элемент. .Принщт работы устройства заключается в том, что за время действия импульса током разряда конденсатор разряжается до напряжения, величина которого пропоршюнальна длительности входного импульса, а по окончании импульса значительно меньшим током заряда, определяющим точность измерения, конденсатор заряжается до исходного значения. Начало расширенного импульса совпадает с началом входного, а конец - с мо ментом достижения напряжения на емкости исходного значения 3. Однако это устройство характеризуется большим временем измерения длительности импульса, линейно зависящим от точности измерений. Цель изобретения - сокращение времени измерения длительности импульса. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее генераторы заряда и разряда, конденсатор и нуль-орган, вход которого со единен с выходами генераторов заряда и разряда и одаой из обкладок конденсатора, вторая обкладка которого соединена с общей шиной, входная шина устройства подключена к входу генератора заряда, дополнительно введены пороговый элемент, генератор разряда, блок синхронизации и два счетчика импульсов, причем первый вход блока синхронизации соединен с входной ши ной устройства, второй вход - с выходом порогового элемента, вход которого подклю чен к выходу дополнительного генератора разряда и входу нуль-органа, выход которог соединен с третьим входом блока синхронизации, четвертый вход которого подключен к счетным входам первого и второго счетчи ков импульсов и шине опорной частоты, пер вый выход блока синхронизации подключен к входу генератора разряда, второй выход к входу дополнительного генератора разряда а третий и четвертый выходы подключены к управляющим входам соответственно первого и вторюго счетчиков импульсов, выходы которых являются выходами устройства. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные )1иаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит генератор 1 заряда, генераторы 2 и 3 разряда, пороговый элемент 4, нуль-орган 5, конденсатор 6, блок 7 синхронизации, счетчики 8 и 9 импульсов. Устройство работает следующим образом. Поступивший, на вход устройства импульс (фиг. 26) через блок 7 синхронизации отключает ток разряда генератора 3 разряда и через генератор I заряда заряжает конденсатор 6 до напряжения, пропорционального длительности входного импульса (фиг. 2в). После окончания входного импульса прекращается заряд конденсатора 6 и блок 7 синхронизации по переднему фронту первого же импульса опорной частоты (фиг. 2а) включает токи разряда инераторов 2 и 3 (фиг. 2 г, д) и разрешает следующей за этим импульсом серии импульсов запись в первый счетчик 8 импульсов (фиг. 1 ж). Когда напряжение йа конденсаторе 6 упадет ниже у ровня, порога., сработает пороговый элемент 4 и передний фронт следуюшего затем импульса опорной частоты запишется в первый счетчик 8 импульсов (фиг. 2) и через блок 7 синхронизации отключит ток генератора 2 разряда (фиг. 2г), перепишет текущее значение счетчика 8 импульсов в выходной регистр этого счетчика, обнулит его и разрешит запись следующей серии импульсов опорной частоты в счетчик 9 импульсов (фиг. 2 и). Когда напряжение на конденсаторе 6 упадет до нуля (фиг. 2в) нуль-орган 5 изменит свое состояние (фиг. 2е), через блок 7 синхронизации прекратит доступ импульсов опорной частоты на счетчик 9 импульсов (фиг. 2и), перепишет текущее значение счетчика 9 импульсов в выходной регистр этого счетчика, обнулит его и за счет нелинейной обратной связи будет компенсировать ток разряда генератора 3, поддерживая напряжение на конденсаторе 6 равным нулю. На этом цикл измерения закончен. Если в процессе заряда конденсатора 6 напряжение не достигнет значения Unop (фиг. 2в), то генератор 2 разряда по окончании входного импульса не включиться и по окончании цикла измерения ча выходном регистре счетчика 8 импульсов появится нулевое значение. Величина Unop выбирается такой, чтобы совместиое действие токов разряда двух генераторов 2 и 3 за время периода опорной частоты не могло разрядить конденсатор 6 от величины Unop до нуля. Выбор конкретных величин токов заряда и разряда, а также величины порогового напряжения зависит от диа пазона измерения длительностей входного им пульса и периода опорной частоты. Формула изобретения Устройство для измерения длительности коротких импульсов, содержащее генераторы заряда и разряда, конденсатор и нуль-орган вход которого соединен с выходами генераторов заряда и разряда и одной из обкладок конденсатора, вторая обкладка кото рого соединена с общей шиной, входная ш ;на устройства подключена к входу генератора заряда, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени изме рения длительности импульса, в него дополнительно введены пороговый элемент, генератор разряда, блок синхронизации и два счетчика импульсов, причем первый вход блока синхронизации соединен с входной шиной устройства} второй вход - с выхо6дом порогового элемента, вход которого подключён к выходу дополнительного генератора разряда и входу нуль-органа, выход, которого соединен с третьим входом блока синхронизации, четвертьга вход которого подключен к счетным входам первого и второго счетчиков импульсов и шине опорной частоты, первый выход блока синхронизации подключен к входу генератора разряда, второй выход - к входу дополнительного генератора разряда, а третий и четвертый выходы подключены к управляющим входам соответственно первого и второго счетчика импульсов, выходы которых являются выходами устройства. Щеточники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР If 363068, кл. G 06 F 10/04, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР Vf 538335, кл. G 04 F 10/04, 1977. 3. Авторское свидетельство СССР fP 585596, кл. Н 03 К 5/04, 1977.

M I I I M

$

Фиг.1