Устройство для задержки импульсов Советский патент 1983 года по МПК H03K5/13 

Изобретение относится к измерительной и импульсной технике и может использоваться для получения по двум каналам пар импульсов с калиброванием, .регулируемым сдвигом между ними.

Известно устройство, обеспечивающее формирование пар импульсов с регулируемым сдвигом между ними, которое содержит задающий генератор, де.е линии задержки, генератор сброса, триггер, элемент И и делитель с переменным коэффициентом деления. .

- Задержка между опорным и задержанные импульсами обеспечивается путем подсчета в делителе с переменнЕФ коэффициентом деления N периодов импульсов с задающего.генератора 1,

Недостатками известного устройства являются большая дискретность при задании Зсщержки, определяемая периодом повторения импульсов задающего генератора, и невозможность работы в режиме с выемным запуском.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство,- обеспечивающее формирование задержанного выходного импульса относительно входного, принимаемого за опорный, которое содержит регулируемую линию задержки.

линию задержки, счетчи 5, дешифратор, элемент ИЛИ, датчик задержки, триггер, управляемый генератор импульсов, четыре элемента И, блок измерения разности периодов и блок управления С2.

Известное устройство имеет недостаточную точность.

Целью изобретения является повы10шение точности.

для достижения указанной цели в устройство для задержки импульсов, содержащее датчик задержки, .блок управления, первым входом соединен15ный с входной шиной и первым входСм первого элемента И, вторым входом с шиной Пуск, а первым выходом через соединенные последовательно первый элемент И, элемент ИЛИ с еди20ничным входом триггера, соединенного выходом с первым входом управления генератора импульсов и через регулируемую линию задержки с вторым входом управления генератора импуль25сов, выходом соединенного со счетным входом счетчика и через второй элемент -И с входом синхронизации триггера и входом перезаписи с информационных входов счетчика выхода,

30 которого через дешифратор соединены

с входом запрета счета счетчика и вторым входом второго элемента и, второй выход блока управления через формирователь соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом линии задержки и измерительным входом блока измерения разности периодов, вход управления, и выход конца измерения которого соединены соответственно с третьим выходом и третьим входом блока управления, входы управления регулируемой линии задержки соединены с выходами младших разрядов датчика кода, старшими разрядами соединенного с информационными входами счетчика, введены первый и второй формирователи, первый и второй переключатели и компаратор, выходом соед(1ненный с входом линии задержки а сигнальным входом - с первыми выходами первого и второго переключателей, входы управления которых соответственно соединены: первого с первым выходом блока управления, вторым входом формирователя, первым входом установки уровня отсчета компаратора и входом управления второг дополнительного формирователя, а второгр с вторым выходом блока упраления, третьим входом первого элемента И, вторым входом установки уровня отсчета компаратора и входом управления первого дополнительного формирователя, сигнальным входом содиненного с выходом второго элемента И, а выходом - с входом первого переключателя, выходом подключенного к первому выходу устройства, .сигнальный ьход второго дополнительног формирователя соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с входом второго переключателя, выход которо.го подключен к второму выходу устройства,

На.чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для задержки импульсо содержит датчцк 1 задержки, блок 2 управления, первым входом соединенный с шиной Вход и первым входом первого элемента ИЗ, вторым входом - с шиной Пуск, а первым выходом через рторой вход первого элемента И 3, первый вход элемента ИЛИ 4, единичный вход триггера 5 с первым входом управления генератора 6 импульсов и через регулируемую линию 7 задержки, второй вход управления генератора б импульсов со счетным входом счетчика 8 и чере первый вход второго элемента И 9 с входом синхронизации триггера 5 и входом перезаписи с установочных входов счетчика 8, выходы которого через дешифратор 10 соединены с входом запрета счета в счетчике 8 и вторьтм входом второго элемента И 9,

Второй выход блока 2 управления через первый вход формирователя 11 соединен с вторье входом элемента ИЛИ 4, третий вход которого соединен с выходом линии 12 задержки и измерительньм входом блока 13 измерения разности периодов, вход управления и выход конца измерения которого соединены соответственно с третьим выходом и третьим входом блока 2 управления.

Дополнительно введенные блок 14 коррекции, первый и второй формирователи 15 и 16, первый и второй переключатели 17 и 18 и компаратор 19, выходом соединенный с входом лиНИИ 12 задержки, а сигнальным входом - с первыми выходами первого и второго переключателей 17 и 18, входы управления которых соответственно соединены первого переключателя 17

с первым выходом блока 2 управления, jBTOpbTM входом формирователя, первым входом установки уровня отсчета компаратора 19 и входом управления второго дополнительного формирователя

16f а второго переключателя 18 с вторым выходом блока 2 управления, третьим входом первого элемента И, вторым входом установки уровня отсчета компаратора 19 и входом управления первого дополнительного формирователя 15, сигнальным входом соединенного с выходом второго элемента И 9, а выходом череэ второй выход первого переключателя 17 - с шиной Выход 1.

Сигнальный вход второго дополнительного формирователя 16 соединен с выходом элемента ИЛИ 4, а выход через второй выход второго переключателя 18 - с шиной Выход 2.

Выход датчика 1 задержки соединен с первой группой входов блока 14 коррекции, выход которого младшими разрядами соединен с входами управления регулируемой линии 7 задержки

а старшими разрядами - с информационными входами счетчика 8.

Вторая группа входов блока 14 коррекции соединена с ийформационными выходами блока 13 измерения

разности периодов, вход управления с четвертым выходом блока 2 управления, а выход конца коррекции - с четвертым входом блока 2 управления.

Устройство содержит два канала формирования импульсов: опорный, содержащий второй дополнительный формирователь 16, второй переключ тель 18 и соединенный выходом с шиной Выход 2, и задержанный, содержащий триггер 5, регулируемую

линию 7 задержки, генератор б импульсов, второй элемент И 9, счетчик 8, дешифратор 10, первый дополни тельный. формирователь 15 и первый переключатель 17 и соединенный выходом с шиной Выход 1,

Задержка импульсного сигнала в задержанном канале по отношению к I опорному производится в соответствии с заданным значением кода с датчика 1 задержки и обеспечивается для 6ол|зших значений путем подсчета числа импульсов с генератсура б импульсов счетчике 8 и задержки сигнала в пределах периода повторения импульсов с генератора 6 импульсов на регулируемой линии 7 задержки для Мсшых значений.

Соотношение между период 1 повторения импульсов с генератора 6 импульсов, разрядностью регулируемой линии 7 задержки и минимальньам дискретом задержки, соответствующим нице младшего разряда управляющего этой линией кода, выбрано таким, что весовые коэффициенты задержки по всем разрядам кода с датчика 1 , задержки соответств5лот основанию , этого кода,

Так, например, при двоичнсни коде с датчика 1 задержки восьмиразрядной регулируемой линии 7 задержки и минимальном дискрете в 0,1 не период повторения импульсов с генератора 6 импульсов следует взять 25,6 не, так как вес старшего (восьмого) разряда регулируемой ливни 7 задержки составляет 12,8 не, тогда девятый разряд будет иметь вес 25,6 ко, десятый 51 НС и т.д.

Устройство работает в двух режимах. .

А - передача сигнала с шины Вход на пшны Выход 1, Выход 2 с задержкой сигнала на швне Выход 1 по отношению к сигналу на шине Выход 2 на величину, соответствующую коду, поступившетву на входы управления регулируемой линии 7 задержки и информационные входы счетчика 8,

Б - рециркуляция сигнала в устройстве, измерение разности периодов рециркулирующих сигналов, соответствующих ёдёржке опорного канала и текущей задержке задержанного ла, и поправка кода с датчика I задержки в .блоке 14 коррекции до такой величины, когда разность между измеренной и заданной величинами не превышает допустимого значения.

Режим А является ИСХОДНЕМ рабочим, а режим Б - вспомогательным, обеспечивающим повышение точности задания задержки между импульсами опорного и задержанного каналов.

Переход в режим Б производится командой Пуск, а выход из Hefo автоматический.по сигналу Конец калибровки с выхода блока 14 коррекции, свидетельствующему о равенстве с требуемой точностью заданной величины задержки 1C датчика i.

задержки и измеренной измерительным блоком 13 разности периодов.

Рассмотрим работу устройства в режиме А,

Код, соответствующий задаваемой 5 задержке, поступает с датчика 1 задержки через блок 14 коррекции младшими разряда ми на входы управления регулируемой линии 7 задержки, а старшими разрядами - на установоч10 ные входы счетчика 8.

В исходном состоянии до подучи на второй вход блока 2 .управления команды Пуск код с датчика 1 задержки проходит на.выход блока 14 5коррекции. Это состояние обеспечивается командой Сброс (цепи сброса на чертеже не показаны),

На первом и втором выходах блока 2 управления уровень логическая 0 . Уровнями с этих выходов разрешено прохождение згшускающего устройства сигнала с шины Вход на шины Выход 1 и Выход 2 с соответствующей задержкой в задер5 жаннсйи канале.

Зсщержка обеспечивается следующим образом.

Входной импульс через первый элемент ИЗ, элемент ИЛИ 4 поступает

на единичнЕЛй вход триггера 5, По

0

фронту этого импульса триггер 5 взводится и с его прямого выхода перепад 0-1 поступает на первый вход управления генератора 6 импульсов, создавая условия для его за5пуска.

Генератор б импульсов работает в ждущем режиме и генерация в нем возникает только при поступлении уровня логическая ч на оба входа

управления. При подаче хотя бы на один вход управления уровня логический О генерация срывается.

Разрешающий перепад на второй управляющий вход генератора 6 им5 пульсов поступает через время, равное величине задержки в регулируемой линии 7 задержки, которое соответ ствует коду, заданному на ее входы управления, С этого момента времени

0 на выходе генератора 6 импульсов появится импульсный сигнал с периодом Тц. Далее в зависимости от кода в старших разрядах с вЕйхода блока 14 коррекции возможны два режима ра5 боты устройства,

I. Код в старших разрядах отличен от нуля, что соответствует условию t / TMV

В этом случае в счетчик 8 через информационные входы записан код, отличный от нуля, который на выходе дешифратора 10 создает уровень логический О. Этим уровнем блокируется прохождение импульсов с гене5 ратора 6 импульсов через второй эле.мент и 9, а в счетчике 8 разрешаетс счет импульсов с генератора 6 импульсов. Счетчик 8 работает на вычитание, счет - по срезуимпульсов. По м-му импульсу, соответствующему числу, записанному в счетчик 8 с информационных входов, произойдет Обнуление счетчика 8, Это состоя ние дешифрируется дешифратором 10, выходной сигнсш которого уровнем разрешит прохожделогическаяние и +1-ГО импульса через второй элемент И 9 и запретит счет в счетчике- 8. Этот же импульс поступает на вход перезаписи с информационных входов счетчика 8 и производит пере запись в него кода с выхода старших разрядов блока 14 коррекции, а такж I запускает первый доцолнительный формирователь 15.и срезом сбрасывае триггер 5, который срывает генерацию в генераторе 6 импульсов, первый дополнительный формирователь 15 выдает импульс нормпрованно амплитуды и длительности, который через замкнутые контакты Вход второй выход первого переключател 17 проходит на ubiHyi Выход 1 . Величина задержки в этом канале при выборе параметров регулируемой линии 7 задержки и периода повторения импульсов с генератора б импуль сов в соответствии с описанным ранее будет t J К at , где К - число, задаваемое с выхода блока 14 коррекции; ut - вес единицы младшего разряд кода с датчика 1 задержки, Д.. Код в старших разрядах равен .нулю, что соответствует условию t4. В ЭТОМ случае с дешифратора 10 запретится уровнем логическая .счет в счетчике 8 и разрешится прохождение первого же импуль.са с выхода генератора б импульсов на шину Выход 1, как описано выше. Этим импульсом подтвердится нуле вое состояние счетчика 8 и срезом сбросится триггер Б, что сорвет генерацию в генераторе б импульсов. Величина задержки в канале соответствует приведенной.формуле. Выбор режима 1 или Ц) производит ся автоматически. Формирование сигнала в опорном канале производится по фронту импул са.с выхода элемента ИЛИ 4, который поступает на второй дополнительный формирователь 16,где нормируется по амплитуде и длитёлхзности, и чере замкнутые контакты Вход - второй выход второго переключателя 18 ...проходят на шину Выход 2 , Во втором дополнительном формирователе 16 кбмпейсируется начальная задержка (при нулевом коде с датчика :i задержки) задержанного канала таким образом, что начальная расфазировка между каналами (на шиках Выход 1, Выход 2У близка к нулю. Величина между каналами определяется следующим соотношением: - to2+ t -отсчитанная от выхода элемента ИЛИ 4 начальная задержка в задержаннс 4 канале при нулевом коде с блока 14 коррекции; -начальная задержка в канале, отсчитанная от выхода элементаИЛИ 4; фактическое текущее значение задаваемой задержки, соответствующее коду с датчика 1 задержки; значение задержки, задаваемое с датчика 1 задержки;абсолютное значение погAtj решности задания, , , Из-за нестабильности t, и tg,неточности начальной настройки (когда t 0 tQ) и наличии at, из-за погрешности регулируемой линии 7 задержки и генератора б импульсов погрешность задания задержки между каналами может достигать величины в единицы процентов, а для малых значений задержки, лежащих в наносекундном диапазоне, и в десятки процентов, Для уменьшения погрешностей задержки между каналами используется режим Б, Рассмотрим работу устройства в режиме Б, По команде Пуск с привязкой к паузе запускающих импульсов на первом выходе блока 2 управления появится сигнал уровнем логический О , который блокирует прохождена выние импульса с шины ход первого элемента И 3 и включает первый переключатель 17 в положение Вход - первый выход, блокирует запуск второго дополнительного формирователя 16 и включает в кс 1параторе 19 первый уровень отсчета, соответствующий точке на фронте импульса с первого дополнительного фО:рмирователя 15, по которой ведется отсчет задержки между каналами. Одновременно из перепада 1-0 сигнала с первого выхода блока 2 управ- ления формирователь 11 формирует одиночный импульс, который, задержи ваясь на величину, соответствующую коду с выхода блока 14 .коррекции (аналогично описанному для режима А), запускает первый дополнительный

формирователь 15, выходной импульс которого поступает на вход компаратора 19.

В момент равенства сигнала с перjBoro дополнительного фО1 4ирователя 15 и первого уровня отсчета компйратор 19 формирует ВЫХОДНОЙ импульс длительностью, близкой к длительности импульса с формирователя 11 и положительной полярности, который через линию 12 задержки поступает на измерительный вход блока 13 измерения разности периодов и элемент ИЛИ 4, через который импульс вновь вводится в задержанный канал.

Таким образом, импульс рециркулирует в задержанном канале. Период рециркуляции соответствует cdOTHOioeнию

01 + 0 Ч ,

где tp - суммарная задержка компаратора 19, линии 12 задержки и элемента ИЛИ 4. Линия 12 задержки обеспечивает выдержку на время установления переходных процессов в триггере 5 и генераторе б импульсов.

Этот период рециркуляции измеряется блоком 13 измерения разности периодов и запоминания в нем. По окончании измерения в блок 2 управления с блока 1 измерения разности

Конец

периодов выдается ксманда

измерения, по которой блок 13 измерения разности периодов сигналом с блока 2 управления переводится в режим вычитания. На первом выходе блока 2 управления появляется сигнал уровнем логическая , а на втором -.уровнем логический О,

Сигнал с второго выхода блока 2 управления блокирует первый элемент И 3 и запуск первого дополнительного формирователя 15, включает второй переключатель 18 в положение Вход первый выход и вклкгаает в компараторе 19 второй уровень отсчета, соответствующий точке на фронте .импульса с второго дополнительного формирователя 16, по которой ведется отсчет задержки между каналами.

Одновременно из перепада 1-0 сигнала с второго выхода блока 2 управления формирователь 11 формирует одиночный импульс, который проходит через элемент ИЛИ 4, второй дополнительный формирователь 16, второй ререключатель 18 на. вход ксф4паратора 19.

В момент равенства сигнала с второго дополнительного формирователя 16 и второго уровня отсчета компаратор 19 формирует выходной импульс который через линию 12 задержк.и поступает на блок 13 измерения разности.периодов и через элемент ИЛИ 4 вновь на. вход второго дополнительного формирователя 1Ь, замыкая кольцо рециркуляции. Период рециркуляции равен Тг toz + t.

в блоке 13 измерения разности периодов определяется равность периодов первого и второго режимов рециркуляции .и результат измерения выдается на вторую гРУПпу входов блока 14 коррекции, а в блок 2 упт равления выдается Команда Конец

0 измерения, по которой код с выхода блока 13 измерения периода заносится в блок 14 коррекции, вычисляется

отклонение At( -см ог и atg измеренной величины от -заданной с «j датчика 1 задержки, суммируется с учетом знака это отклонение с величиной кода с датчика 1 задержки, а результат запоминается в выходном регистре блока)14 коррекции.

Измеренная блоком 14 измерения

разности периодов величина равна ,+tg+t;-(to2+tj,)

to -to2+t tjtat.

где лЦ суммарное отклонение измеренной величины задержки от Заданной с датчика 1 задержки включает в себя . отклонение atp t илtз.

Одновременно в блоке 14 коррекции сравнивается полученная величина отклонения &t. с допустимьм значением, если она в допустимых пределах, то устройство переводится в режимеА- командой Конец коррекции с блока 14 коррекции. Если полученное отклонение за пределами допуска, то на первом выходе блока 2 управления снова появится сигнал уровнем логический О, а на втором выходе - логическая , и далее процесс повторяется.

Рециркуляция в задержание канале теперь осуществляется при коде с выхода блока 14 коррекции, равном направленному в первом такте коррекции, По концу второго цикла измерения ;разности периодов также выдается команда с блока 2 управления на блок 14 коррекции, по которой вычисляется отклонение измеренной величины от заданной с датчика 1 задержки, суммируется с учетом знака это откло- . нение с величиной, полученной в первом такте коррекции, а результат запоминается в выходхном регистре блока 14 коррекции.

Так же, как и в первом такте коррекции, сравнивается величина отклонения с допустимьвй значением. В каждом последующем такте коррекции будет поправляться код,зафиксированный в блоке 14 коррекции в предыдущем такте коррекции.

Величина поправки с учетсм знака вычисляется как отклонение разности кода с датчика 1 задержки от величи ны, измеренной блоко 13 измерения разности периодов. Устройство будет находиться в режиме Б до тех пор, пока отклонение измеренной блоком 13 измерения разности периодов величины от задан ной с датчика 1 задержки не будет превьяиать допустимое значение. В этом случае в очередном такте корре ции с блока 14 коррекции на блок 2 управления поступит команда Конец коррекции, по которой блок 2 управления переводится для работы в режиме А, Теперь в режиме А задержка задается поправлённым кодом с блока 14 коррекции и погрешность задания задержки между каналами будет значительно меньше исходной (до коррекции) , так как. будет сведена до пренебрежимой величины t. Как видно из описания предлагаемого устрвйства, погрешность его может быть сведена до погрешности измерения блока 13 измерения разнос ти периодов, которая легко реализуе ся до десятых и сотых долей процента , Корректировка осуществляетс51 автоматически и задержка задается мехсду определенными, заведомо извес ными точками на выходных сигналах каналов, что исйлючает неопределенность в задании малых (наносекун1аных) значений задержки и позволяет формировать выходные сигналы в диап эоне амплитуд. Формула изобретения Устройство для задержки импульсо .содержащее датчик задержки, блок управления, первым входом соединенный с.входной шиной и первым входом первого элемента И, вторым входом с шиной Пуск, а первым выходом через соединенные последовательно первый элемент И, элемент ИЛИ с.еди ничным входом триггера, соединенног выходом с первым входом управления генератора импульсов и через регули руемую линию задержки с вторым входом управления генератора импульсов выходом соединенного со счетным вхо дом счетчика и чер.ез второй элемент И с входом синхронизации триггера и входом перезаписи с информационных входов счетчика, выходы которого через дешифратор соединены с входом запрета счета счетчика и вторым входом второго элемента И, второй выход блока управления через формирователь соединен с вторым входом элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом линии задержки и измерительным входом блока измерения разности периодов, вход управления и выход конца измерения которого соединены соответственно с третьим выходом и третьим входом блока управления, входы управления регулируемой линии задержки соединены с выходами младших разрядов датчика кода, старшими разрядами I соединенного с информационными входами счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый и второй формирователи, первый и второй переключатели и компаратор, выходом соединенный с входом линии задержки, а сигнальным входом - с первь 1И выходами первого и второго переключателей, входы упрайления которых соответственно соединены: первого с первым выходом блока управления, вторым входом формирователя, первым входом установки уровня отсчета компаратора и входом управления второго дополнительного формирователя, а второго с вторым выходом блока управления, третьим входом первого элемента И, вторым входом установки уровня отсчета компаратора и входом управления первого дополнительного формирователя, сигнальным входом -соединенного с выходом второго элемента И, а выходом - с входом первого переключателя, выходом подключенного к первому выходу устройства, сигнальный вход второго дополнительного формирователя соединен с, выходом элемента ИЛИ, а выход - с входом второго переключателя, выход которого подключен к второму выходу устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР 513405, кл. Н 01 Н 47/18, Д974. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2857908/18-21, кл. Н 03 К 5/13, 1979 (прототип).