RU1780079C - Digital calibrating of time intervals - Google Patents

Abstract

Использование; в измерительной технике, при прецизионных измерени х временных интервалов. Сущность изобретени : цифровой калибратор временных интервалов содеруН<ит два канала, каждый из которых состоит из генератора 1 опорного напр жени , делителей 2 и 5 частоты, двух линий задержки 3, 8, двух схем совпадени  4, б, формировател  7 импульсов, выходного формировател  9, схемы управлени  10. 2 ил.Using; in measurement technology, with precision measurements of time intervals. SUMMARY OF THE INVENTION: a digital calibrator of time intervals contains two channels, each of which consists of a reference voltage generator 1, frequency dividers 2 and 5, two delay lines 3, 8, two coincidence circuits 4, b, a pulse shaper 7, an output shaper 9, control circuits 10. 2 ill.

Description

слcl

сwith

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение при прецизионных измерени х временных мнтервалов ,The invention relates to measuring technique and may find application in precision measurements of time intervals

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее опорный генератор и два канала-кольца импульсно-фазовой подстройки частоты, каждое из которых содержит импульсно-фазоБый детектор, запоминающее устройство, регулируемый источник калиброЕзанного посто нного напр жени , подстраиваемый генератор, формирующее устройство,The closest technical solution to the proposed one is a device containing a reference oscillator and two channel-rings of a pulse-phase frequency adjustment, each of which contains a pulse-phase detector, a storage device, an adjustable calibrated constant voltage source, an adjustable oscillator, a shaping device,

Недостатком известного устройстпа пвл етс  относительно низка  точность задани  времен 1ых интервалов, обусловленна  п основном собственной нестабильностью импульсно-фазовых детекторов, запоминающих устройстЕЗ, источника калиброванного напр жени  и подстраиваемых генераторов . Наличие цепи импульсно-фазовой подстройки частоты не способно полностью нейтрализовать фазовые нестабильности указанных узлоо.A disadvantage of the known device is the relatively low accuracy of setting the time intervals of the first intervals, due mainly to the intrinsic instability of pulse-phase detectors, memory devices, calibrated voltage sources and adjustable generators. The presence of a pulse-phase frequency control circuit is not able to completely neutralize the phase instabilities of these nodes.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности задани  временных интервалов за счет сни 1сени  фазооой нестабильности.An object of the invention is to increase the accuracy of setting time intervals by reducing phase instability.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее опорный генератор , выход которого подключен к двум идентичным каналам формировани  опорных импульсов, каждый из которых содержит делитель частоты и выходной формирователь импульсов, в каждый из каналов введены второй делитель частоты, перва  и втора  линии задержки, перва  и втора  схемы совпадени , формирователь длительности, схема упраплени , гфмчем один из выходов первого делител  частоты через первую линию задержки подключен к одному из входов первой схемы совпадени , 3 другой выход через второй ,целмтель частоты подключен ко второму входу первой схемы совпадени , выход которой соединен с первым входом второй схемы совпадени , второй вход которой подключен к выходу формировател  длительности, вход которого через вторую линию задержки подключен к выходу опорного генератора , а выход второй схемы совпадени  подключен ко входу выходного формировател  импульсов, причем входы управлени  режимами работы и информационные входы параллельной загрузки делителей частоты обоих каналов подключен к выходам схемы управлени , вход которой подключен к выходу опорного генератора.The goal is achieved by the fact that in the device containing the reference oscillator, the output of which is connected to two identical channels for forming the reference pulses, each of which contains a frequency divider and an output pulse shaper, a second frequency divider, the first and second delay lines, are introduced into each channel the first and second coincidence circuits, the duration shaper, the control circuit, where one of the outputs of the first frequency divider is connected to one of the inputs of the first coincidence circuit through the first delay line , 3 another output through the second, the frequency chopper is connected to the second input of the first match circuit, the output of which is connected to the first input of the second match circuit, the second input of which is connected to the output of the duration driver, the input of which is connected to the output of the reference generator through the second delay line, and the second matching circuit is connected to the input of the output pulse former, and the inputs for controlling the operating modes and information inputs for parallel loading of the frequency dividers of both channels are connected to the output a control circuit having an input connected to the output of the reference oscillator.

Такое построение каждого канала калибратора позвол ет повысить точность формировани  временного интервала за счет устранени  фазовых нестабильностей вSuch a construction of each channel of the calibrator allows to increase the accuracy of the formation of the time interval by eliminating phase instabilities in

каналах формировани  временных сдвигов, поскольку в предпагаемом устройстве фазовые нестабильности выходных сигналов определ ютс  практически нестабильностью частоты лишь опорного генератора, так какchannels for the formation of time shifts, since in the proposed device the phase instabilities of the output signals are determined by the practically instability of the frequency of only the reference oscillator, since

0 величины фазовых нестабильностей узлов формировани  временного сдвига, содержащих ,целители частоты, первую линию задержки и первую схему совпадени  не вли ют на величину фазовой нестабильности выходного , а лишь подготавливают временные порота дл  его следовани , Из фиг.1 приведена функциональна  схема предлагаемого калибратора; нз фиг.2 - временные диаграммы его работы.0 values of phase instabilities of the time-shift forming units containing, frequency healers, the first delay line and the first coincidence circuit do not affect the value of the phase instability of the output, but only prepare temporary ports for its following, Figure 1 shows the functional diagram of the proposed calibrator; NC 2 - timing diagrams of his work.

0Цифровой калибратор временных интервалов содержит генератор 1 опорного напр жени , подключенный к двум каналам формировани  опорных импульсов, каждый из которых содержит первый делитель 2 частоты, первый вход которого через первую линию задержки 3 подключен к первому входу первой схемы совпадени  4, а второй выход через второй делитель 5 подключен к второму входу первой схегиы совпадени  -1,The digital time interval calibrator contains a reference voltage generator 1 connected to two channels for generating reference pulses, each of which contains a first frequency divider 2, the first input of which through the first delay line 3 is connected to the first input of the first matching circuit 4, and the second output through the second divider 5 is connected to the second input of the first match scheme -1,

0 выход которой подключен к первому входу второй схемы совпадени  6, второй вход которой подключен к выходу формировател  7 длительности, вход которого через линию задержки 8 подключен к выходу0 the output of which is connected to the first input of the second matching circuit 6, the second input of which is connected to the output of the driver 7 of the duration, the input of which through the delay line 8 is connected to the output

5 опорного генератора 1. выход второй схемы совпадени  6 подключен к входу выходного формировател  9, к управл ющим входам и информационным входам параллельной загрузки делителей частоты подключены выО ходы схемы управлени  10, вход которой подключен к выходу опорного генератора 1. Калибратор работает следующим образом . Сигналы высокой частоты с выхода опорного генератора 1 формируютс  с помощью формировател  7 длительности. Эти сигналы поступают через схему совпадени  б и выходной формирователь 9 в нагрузку лишь в случае, если имеетс  сигнал разреп ени  на втором входе схемы совпадени  6.5 of the reference oscillator 1. The output of the second matching circuit 6 is connected to the input of the output driver 9, the outputs of the control circuit 10, the input of which is connected to the output of the reference generator 1, are connected to the control inputs and information inputs of the parallel loading of the frequency dividers. The calibrator operates as follows. High frequency signals from the output of the reference oscillator 1 are generated using a duration driver 7. These signals are fed through matching circuit b and the output driver 9 to the load only if there is a disengaging signal at the second input of matching circuit 6.

0 Формирова1-1ие сигнала разрешени  осуществл етс  с помо1цыо элементов . При этом делители 2, 5 осуа1ествл ют понижение частоты опорного генератора 1 до необходимой величины, делитель 2 вместе с0 Formation of the enable signal is carried out using a number of elements. In this case, the dividers 2, 5 realize a decrease in the frequency of the reference oscillator 1 to the required value, the divider 2 together with

Claims (1)

5 линией задержки 3 обеспечивает ноомиоование длительности сигнала разрешени  дл  схемы совпадени  б и необходимый временной сдвиг этого сигнала. В качестве первого выхода делител  2 частоты J1cпoльзyeтc  один из промежуточных миформационных выходов, длительность сигнала на котором удовлетвор ет предъ вл емым требовани м к длительности временных ворот. Это оказываетс  возможным поскольку длительность выходных сигналов , а значит и длительность временных ворот, целесообразно выбирать в диапазоне дес тков НС. что вполне достаточно дл  работы с цифровыми схемами ЭСЛ. Использование этих схем наиболее выгодно при построении прецизионных калибраторов временных интервалов. Длительность калиброванных временных интервалов задаетс  путем программировани  делителей частоты с помощью специальной схемы управлени , котора  обеспечивает загрузку в делители частоты соответствующего двоичного кода. Схема управлени  может быть реализована в расчете на осуществлени  ручного управлени  или на управление с применением ЭВМ. Возможность управлени  калибратором с помощью ЭВМ существенно расшир ет область его применени  и повышает эффективность его работы в св зи с существенным сокращением времени его перепрограммировани . Предложенное построение устран ет вли ние узлов формировани  временной задержки на стабильность следовани  выходных сигналов. При этом относительна  нестабильность формировани  на выходе схемы временного интервала может быть оценена по соотношению где %,. o..j случайные по грешности соответственно узлов 1,8,7, 6,9, Величина относительной случайной погрешности , св занна  с нестабильностью опорного генератора в случае использовани  кварцевого резонатора составл ет 10 - 10 . Величины случайной фазовой нестабильности цифровых синхронных элементов схемы задержки 8 и формировател  7 длительности, а также схемы сравнени  б и выходного формировател  могут быть оиенены по соотношению (72...5 (1-5)-10 1ззд/Ти где 1зад - среднее врем  задержки дл  цифровых схем данной серии; Тм - длительность формируемого интервала; ( 1 ... 5) 10 Коэффициент 8 учитывает количество узлов - источников фазовой нестабильности в обоих каналах калибратора. При реализации устройства, например, на микросхемах серии К1500 со временем базового логического элемента Гзад 1 не, значение относительной нестабильности длительности калиброванного интервала величиной 10 МКС составл ет (1-2)-1оЛ Важным достоинством предлагаемого устройства  вл етс  отсутствие жестких требований к узлам делени  частоты, которые могут работать как в синхронном, так и в асинхронном режимах, поскольку их временна  нестабильность не оказывает вли ни  на стабильность временного интервала. Формула изобретени  Цифровой калибратор временных интервалов , содержащий опорный генератор, выход которого подключен к входам двух идентичных каналов формировани  опорных импульсов, каждый из которых содержит первый делитель частоты и выходной формирователь импульсов, отличающийс   тем. что, с целью гювышени  точности задани  временных интервалов, в него дополнительно введены второй делитель частоты , перва  и втора  лини  задержки, перва  и втора  схемы совпадени , устройство управлени , причем один из выходов первого делител  частоты через первую линию задержки подсоединен к одному из -ВХОДОВ первой схемы совпадени , а другой через второй делитель частоты к второму входу первой схемы совпадени , выход которой подключен к первому входу второй схемы совпадени , второй вход которой подключен к выходу формировател  длительности , выход которого через вторую линию задержки подключен к выходу опорного генератора, а выход второй схемы совпадени  соединен с входом выходного формировател  импульсов, причем входы управлени  режимом работы и входы параллельной загрузки делителей частоты подключены к выходам схемы управлени , а вход схемы управлени  подключен к выходу опорного генератора.5, delay line 3 ensures that the duration of the resolution signal is numbered for matching circuit b and the necessary time offset of this signal. As the first output of frequency divider 2, J1 uses one of the intermediate output outputs, the signal duration at which satisfies the requirements for the duration of the time gate. This is possible because the duration of the output signals, and hence the duration of the temporary gate, is advisable to choose in the range of tens of HC. which is enough to work with digital ESL circuits. The use of these schemes is most advantageous in the construction of precision time interval calibrators. The duration of the calibrated time intervals is set by programming the frequency dividers using a special control circuit which ensures that the corresponding binary code is loaded into the frequency dividers. The control circuit may be implemented based on manual control or computer control. The ability to control the calibrator using a computer significantly expands its scope and increases its efficiency in connection with a significant reduction in the time of its reprogramming. The proposed construction eliminates the influence of time delay generating units on the stability of the output signals. In this case, the relative instability of the formation of the time interval circuit at the output of the circuit can be estimated by the ratio where% ,. o..j random errors of the nodes 1,8,7, 6,9, respectively. The relative random error associated with the instability of the reference oscillator in the case of a quartz resonator is 10-10. The values of the random phase instability of the digital synchronous elements of the delay circuit 8 and the driver 7 of the duration, as well as the comparison circuit b and the output driver can be estimated by the ratio (72 ... 5 (1-5) -10 1 szd / Ti, where 1zad is the average delay time for digital circuits of this series; Tm - the duration of the interval being formed; (1 ... 5) 10 Coefficient 8 takes into account the number of nodes that are sources of phase instability in both channels of the calibrator. about the element Gzad 1 is not, the value of the relative instability of the duration of the calibrated interval of 10 ISS is (1-2) -1 ° L. An important advantage of the proposed device is the absence of strict requirements for frequency division nodes that can operate both in synchronous and asynchronous modes , since their temporal instability does not affect the stability of the time interval Claims A digital time interval calibrator containing a reference oscillator, the output of which is connected to the inputs two identical channels for generating reference pulses, each of which contains a first frequency divider and an output pulse shaper, characterized in that that, in order to improve the accuracy of setting time intervals, a second frequency divider, the first and second delay lines, the first and second coincidence circuits, and a control device are additionally introduced into it, one of the outputs of the first frequency divider through the first delay line connected to one of the first matching circuit, and the other through the second frequency divider to the second input of the first matching circuit, the output of which is connected to the first input of the second matching circuit, the second input of which is connected to the output of the driver an output, the output of which through the second delay line is connected to the output of the reference oscillator, and the output of the second matching circuit is connected to the input of the output pulse shaper, the control inputs of the operation mode and the inputs of parallel loading of the frequency dividers are connected to the outputs of the control circuit, and the input of the control circuit is connected to the output reference generator. ;; |иоииииииииииииииииш1и1шиииии| Iiiiiiiiiiiiiiiiiiiish1i1shiiiii | | I U U U U II U U U U I I V,V II УЗ V,Ultrasound V, V,V т-гtg Гм Um Фиг. 2FIG. 2