Цифровой измеритель отношения временных интервалов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и в качестве уст- . ройства, иcпoльзye 4oгo в информационно-измерительном комплексе.

Известен цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий счетчик, соединенный с блоком сравнения кодов, элементы И, ИЛИ и счетчик результата Ц .

Однако такое устройство обладает недостаточным быстродействием.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий коммутатор, счетчики, выходы одного из которых подключены к входам управляемого -делителя частоты, а выход сброcai другого соединен с выходсчл элемента, и блок управления 2.

Недостатком такого измерителя является относительно невысокое быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий блок

управления, коммутатор, два счетчика, выходы первого из которых подключены к установочным входам управляемого

5 делителя частоты, а вход сброЬа второго соединен с выходом элемента ИЛИ, введены блок сравнения Кодов, группа вентилей, формирователь импульсов, два элемента И, два дополнительных счетчика, два электронных ключа и

10 счетчик результата, причем первые входы ключей подключены соответственно к первой и второй входным шинам устройства, вторые входы объединены и подключены к выходу генератора об15разцовой частоты, первому входу первого элемента И и входу управляемого делителя частоты, выход которого подключен к первому входу второго элемента И и первому входу блока управ20ления, первый выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И, выход первого ключа соединен с первым входом форлирователя импульсов и со счетньм входом

25 первого дополнительного счетчика, выход второго ключа соединен со счетным входом первого .счетчика и с вторым входом формирователя, импульсов, выход которого прдключен к второму

30 входу блока управления, третий вход

которого соединен с выходом блока сравнения кодов., первая и вторая группы входов которого подключены соответственно к выходам разрядов первого и второго дополнительных счетчиков импульсов, выход первого элемента И соединен со счетными входами второго дополнительного и второго Счетчика импульсов, выход второго элемента И соединен с входом коммутатора и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к второму выходу блока управления и управляющему входу коммутатора, выходы которого соединены с входами, разрядов счетчика результата/третий выход бло- ка управления подключен к входу сбро са второго Дополнительного счетчика и к управляющему входу группы вентилей, сигнальные входы которой соед нены с выходами разрядов второго счетчика, а выходы подключены к входам установки кода первого дополнительного счетчика.

На фиг. 1 показана функциональная схема .цифрового измерителя отношения временных интервалов ; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняквдие работу предлагаемого измерителя.

-Измеритель содержит ключи 1 и 2, генератор 3 образцовой частоты, формирователь 4 импульсов, блок 5 управления, счетчик 6,, управляемый делиттель 7 частоты, элемент И 8, коммутатор 9, счетчик 10 результата, дополнительный счетмик 11, блок 12 сравнеимя кодов, дополнительный счетчик 13, счетчик 14,элемент И 15, группу , вентилей, элемент ИЛИ 17, входные шины 18 и 19.

На фиг. 2 обозначено:

а - напряжение на выходе генератора 3 fa,б - последовательность, импуль сов на выходе ключа 1; в - последовательность импулБсов на выходе ключа 2; г - импульсы с частотой f на выходе делителя 7 и их нумерация; д интервал времени, пропорциональный коду счетчика 14; е - интервал времени, в течение которого происходит сравнение кодов счетчиков 11 и 13; ж - импульсы частоты f д, поступившие в разные моменты времени на соответствующие входы яекад счетчика 10.

Для наглядности импульсы, поступающие на входы счетчика 10, пронумерованы. Иллюстрируется пример работы устройства, когда соотношение Т ff 333, 333;333-им импульсом подаваемым на вход декад целой части счетчика 10, заканчивается запись целочисленного результата отношения. Между ЗЗЗС.и 334 импульсом схема готовится к работе по другому циклу вычислений: 335 импульсом запускается и. на вход декады десятых долей счетчика 10 через коммутатор 9 поступают 335-337 импульсы.

Цифровой измеритель отношения временных интервалов работает следующим образом.

В исходном положении счетчики 6, 10, 11, 13 и 14 установлены в исходное нулевое состояние, элементы И 8 и 15 заперты отсутствием разрешакяцето напряжения на первом выходе блока 5 управления, группа 16 вентилей закрыта отсутствием разрешающего напряжения на третьем выходе блока 5 управления, а ключи 1 и 2 заперты отсутствием- сигналов сравниваемых временных интервалов на шинах 18 и 19, Цепи установки счетчиков в исходное нулевое состояние для управления на фиг. 1 не указаны.

Сигналы сравниваемых временных интервалов Т и Т 2 подаются на шины 18 и 19, в результате чего ключ 1 открывается на временной интервал Т, а ключ 2 открывается на длительность временного интерва;: а Т. Через открытые ключи 1 и 2 импульсы высокостабильной образцовой частоты fо поступают на счетчики 6 и 11, в результате чего в счетчике 11 оказывается за писан код временного интервала

N(T)

fnT.

а в счетчике 6 -

код временного интервала Т,: N(T2) foTj. По окончании записи обоих кодов срабатывает формирователь 4, который формирует сигнал конца записи сравниваемых временных интервалов и на первый вход блока. ..управления поступает сигнал формирователя 4, обозначающий, что можно приступать к обработке кодов Ы(Т) и N{T2) .

Счетчик б своими выходами соединен с входами разрядов управляемого делителя 7 частоты так, что код, записанный в счетчике 6 является коэффициентом деления делителя 7.

Таким образом, частота следования коротких импульсов на выходе делителя 7 частоты определяется выражением

f оf о 1

А к (TO) foT,2 Т

Спад первого же импульса частоты , поступивший на первый вход блока 5 упуправления,вызывает появление на его первом выходе разрешающего напряжения, открывающего элементы И 8 и . В результате этого на коммутатор 9, а с него на счетный вход декад целой части рчетчика 10 результата начинают поступать импульсы частоты д а на счетные входы счетчиков 13 и 14 поступают сигналы частоты f, с генератора 3. Счетчик 13 считает эти сигналы нарастакйцим итогом, а счетчик 14 также суммирует эти сигналы, но периодически сбрасьлвается в нуль (через элемент ИЛИ 17) импульсё1ми частоты д с выхода элемента И 8. После того, как на счетчик 13 поступит N( импульсов генератора 3, срабатьшает блок 12 сравнения кодов, посылая на третий блока 5 управления сигнал, снимающий разрешающее напряжение с первого выхода блока 5 управления, элементы И 8 и 15 запираются. В счетчике 14 к моменту запи рания элемента И 15 сказывается зафиксированным код временного интервала между последним импульсом д, прошедшим на счетчике 10 и моментом срабатывания блока 12 сравнения кодов. Сигнал с третьего выхода блока 5 управления сбрасывает в нуль счетчик 13 и отпирает группу 16 вентилей, которая передает код со счетчика 14 в сч,етчик 11. Разряды счетчика 14 через группу 16 подключены к разрядам счетчика 11 так,, что код первого десятичного разряда счетчика 14 устана ливается во втором десятичном разряде счетчика Ц, код второго десятичного разряда счетчика 14 устанавливается в третьем разряде счетчика 11 и т.д. При этом, в разряде счетчика 11, устанавливается нуль. Таким образом, в результа е перезапи си в счетчике11 устанавливается код числа, в 10 раз большего числа, запи санного в счетчике 14. После окончания перезаписи кода на втором выходе блока 5 управления возникает сигнал, с одной стороны через элемент ИЛИ 17 сбрасывакяций счетчик 14 на нуль, а с другой стороны, переключающий вход коммутатора 9 на вход разряда десятичных долей результата счетчика 10. Устройство готово к следующему циклу преобразования. Этот цикл начинается сразу же пос ле спада определенного импульса частоты д на первом входе блока 5 управления. Появляется разрешающее напряжение на элементах И 8 и 15, счет чик 13 совместно с блоком 12 отрабатывает код числа, зафиксированного в счетчике 11, на счетчик 10 за это время поступает такое количество импульсов частоты fд, которое соответствует десятым долям определяемого отношения временных интервалов, внов осуществляется перезапись с умножением на десять кода остатка из счет чика 14 в счетчик 11, сбрасывается счетчик 13, переключается коммутатор 9 на работу с декадой сотых долей ре зультата счетчика 10 и т.д. Такие по следовательные циклы преобразования осуществляются до тех пор, пока .не будут использованы все декады счетчика 10. Время для определения отношения 6-разрядного счетчика ( 333,333) известными устройствг1ми равно: Tg, 333 333 Tj, тогда как предлагаешдй измеритель осуществит эту операцию за Тс„ (333+ +3+3+3} Т2 + Т„р, где Т„р время, необходимое для подготовки всех блоков к новому циклу, значение которого имеет порядок, равный T,j. Выигрыш во времени вычисления отношения тем больше, чем точнее необходимо определить результат. Формула изобретения Цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий блок .Управления, коммутатор, два счетчика , выходы первого из которых подключены к установочным входам управляемого делителя частоты, а вход сброса второго соединен с выходом элемента ИЛИ,. отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок сравнения кодов,групПа ьентилей , формирователь импульсов, два элемента И, два дополнительных счетчика, два электронных ключа и счетчик результата, причем первые входы ключей подключены соответственно к первой и второй входньм шингил устройств-а, вторые входы объединены и подключены к выходу генератора образцовой частоты , первому входу первого элемента И и входу управляемого делителячастоты, выход которого подключен к первому входу второго элемента И и первому входу блока управления, первый выход которого подключен к вторым входс1м первого и второго элементов И, выход первого ключа соединен с первьм входом формирователя импульсов и со счетным входом первого дополнительного счетчика, выход второго ключа соединен со счетным входом первого счетчика и с вторда входом формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входу блока управления, третий вход которого соединен с выходе блока сравнения кодов, первая и вторая группы входов которого подключены соответственно к выходам разрядов первого и второго дополнительных счетчиков импуяьсов, выход первого элемента И соединен со счетными входами второго дополнительного и второго счетчиков -импульсов, выход второго элемента И соединен с входом коммутатора и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к вягорому выходу блока управления и управляющему входу коммутатора, выходы которого соединены с входами разрядов счетчика результата, третий выход блока управления подключен к входу сброса второго дополнительного счетчика и к управляющему входу группы вентилев, сигнальные входы которой соединены с выходами разрядов второго счётчика, а выходы .«««r ,.2 о « Г„еТрП;с„ер™з. ; aiivfeiT.- nrn-. „ о1Г11Т.Г1.

Фиг.1

|1шои--

$ JlttiU

лш

fflffillfl

t

ll-Hh

и 1|

t I

ггз ULli

)Н

19ек

Ш

я ;5:

f2S 1 dU

t

TV ffdexpa,

fPvz,