SU1003011A1 - Стробоскопический измеритель временных интервалов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и измерительной технике и может быть использовано при измерени периодической последовательности нано- и пикосекундных интервалов вре мени. Известен измеритель временных ин тервалов, содержащий формирователи строб-импульсов, стробоскопические смесители, генераторы, блоки сравне ни , формирователи импульсов запуска , использующие стробоскопическое преобразование частоты исследуемого сигнала и измерение путем врем импульсного преобразовани  временного интервала между моментами достижени  транспортированным сигналом заданных уровней отсчета Cl3. Данный стробоскопический измеритель временных интервалов имеет недостаточно высокую точность и быстродействие , характерные дл  врем импульсного преобразовани  и стробо С1Лэпического преобразовани  частоты Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  измеритель временных интервалов, содер жащий детектор сигнала биений, два кварцевых генератора, два стробоскопических смесител , формирователь строб-импульсов, два усилител , блок управлени , два блока измерени  амплитуд, два коммутатора, два блока сравнени , два триггера, блок задержек , формирователь импульсов запуска и блок отсчета 12. Недостатками известного измерител  временных интервалов  вл ютс  низкое быстродействие, разрешаюса  способность и точность измерений, так как дл  измерени  с разрешающей способностью, равной At временного интервала , необходимо врем  измерени , превышаквдее пТ, где Т - период строб-импульсов , ut - разность периодов частот кварцевых генераторов, п - количество точек считывани  в измер емом интервале. Быстродействие измерений временного интервала определ етс  количеством точек считывани  в измер емом временном интервале и обратно пропорционально требуемой разрешающей способности. С увеличением разрешающей способности пропорционально увеличиваетс  врем  измерений . Низка  точность измерений обусловлена применением врем нмпульсного ,преобразовани  и отсутствием

статистической обработки результатов измерени .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем,ЧТО в стробоскопический измеритель временных интервалов, содержащи два стробоскопических смесител , первые входы кбторых подключены к соответствующим входным шинам измерител , первый и второй блоки измерени амплитуд, выходы которых соединены с первыми входами соответственно пер- . вого и второго блоков сравнени ,кварцевый генератор, выход которого соединен с входом формировател  импульсов запуска, формирователь стробимпульсов , выход которого подключен к второму входу первого стробоскопического смесител , введены второй формирователь строб-импульсов, генератор высокой частоты, фазометр,два блока управл емой задержки и два дополнительных стробоскопических смесител ,первые входы которыхподключены к выходу генератора высокой частоты, а выходы - к входам фазометра , первые входы первого и второго блоков управл емой задержки соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнени , вторые входы которых соединены с выходами первого и второго стробоскопических смесителей соответственно , выход кварцевого генератора подключен к вторым входам блоков управл емой задержки и управл ющим вхоДс1М блоков измерени  амплитуд, входы которых соединены с соответствующими входными шинами измерител , выход первого блока управл емой задержки через первый формирователь строб-импульсов подключен к второму входу первого дополнительного стробоскопического смесител , выход второго блока управл емой задержки через второй формирователь строб-импульсов соединен с вторым входом второго стробоскопического смесител  и вторым входом второго дополнительного стробоскопического смесител .

На фиг. 1 приведена схема стробоскопического измерител  временных интервалов / на фиг, 2 - временные диаграммы .

Измеритель содержит стробоскопические смесители 1 и 2 , блоки 3 и 4 измерени  амплитуд, формирователи 5 и 6 строб-импульсов, дополнительные стробоскопические смесители 7 и 8, блоки 9 и 10 сравнени ,кварцевый генератор 11, блоки 12 и 13 управл емой задержки, формирователь 14 импульсов запуска,генератор 15 высокой частоты и фазометр 16.

Устройство работает следующим образом.

На входы блоков 3 и 4 измерени  амплитуд и на первые входы стробоскопических смесителей 1 и 2 поступают исследуемые сигналы (фиг. 2а, формируемые схемой (на фиг. 1 не показана, котора  запускаетс  формирователем 14 импульсов запуска, синхронизируемым сигналом кварцевого генератора 11 (фиг. 2б. На первые входы дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8 поступает сигнал генератора 15 высокой частоты (фиг 2ж). На вторые входы всех стробоскопических смесителей подаютс  короткие строб-импульсы (фиг.2д,е), формируемые из выходного сигнала кварцевого генератора 11, задержанного блоками 12 и 13 управл емой задерки (фиг. 2в, г). Таким образом, выходными импульсами каждого формировател  строб-импульсов осуществл етс  одновременное стробирование сигнала генератора 15 высокой частоты и мгновенных значений исследуемого сигнала, определ емых временами задерлсек блоков 12 и 13 управл емых задержек . Фазовый сдвиг выходных сигналов блоков 12 и 13 управл емой задержки , из которых формируютс  стробимпульсы , равен

-«if -i- a) (1

где - частота кварцевого генератора 11; t - врем  задержки блока 12 управл емой задержки) Т2 - врем  задержки блока 13 управл емой задержки.

Фазовый сдвиг Ч сигналов на выходе дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8, измеренный фазометром 16 (фиг. 2з, и), равен

,

(2

О)

гдет- - коэффициент умножени  фазового сдвига,U ) - частота генератора высокой частоты uj, Частота „ выходах дополнительных стробоскопических смесите7 и

равна

uj -чпЯ.

:з) и

пр

Claims (2)

1. и теоретически имеет максимальное значение до . В моменты времени , определ емые воздействием фронта и среза сигнала кварцевого генератора 11 на управл ющие входы блоков 3 и 4 измерени  амплитуд, в них осуществл етс  измерение и запоминание амплитудного и нулевого уровней исследуемого входного сигнала . После измерени  и запоминани  уровней в блоках 3 и 4 измерени  амплитуд осуществл етс  определение амплитуды исследуемого,сигнала (разности измеренных уровней)и фиксаци  соответствующих уровней начал и конца отсчета интервала. Их уровн выставл ютс  при помощи переключател . В блоках 9 и 10 сравнени  про исходит определение знака и уровн  разности сигналов, задаваемых в бло ках 3 и 4 измерени  амплитуд и значени  сигналсз, поступающих с выход стробоскопических смесителей. Выход ные сигналы блоков 9 и 10 сравнени  поступают на управл ющие входы блоков 12 и 13 управл емой задержки и измен ют врем  задержки t проход щего через них сигнала кварцевого генератора 11, из которого формируютс  строб-импульсы до равенства зн чений входных напр жений блоков 9 и 10 сравнени . Таким образом осу ществл етс  временна  прив зка .строб-импульсов к заданным уровн м отсчета исследуемых сигналов, при этом измеренный временной интервал между заданными уровн ми отсчета ст новитс  равным временному интервалу между строб-импульсами и равным разности времен задержек блоков 12 и 13 управл емой задержки 4- -Т f иэм- 2 Фазовый сдвиг, измеренный фазомет ром 16, св зан с измер емым временным интервалом соотношени ми ( 1 ) и (2). При стробировании сигнала генератора 15 высокой частоты стробиьтульсами , временное положение которчлх прив зано к отсчетным точкам Измер емого временного интервала, на выходах дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8 формйруют с  низкочастотные напр жени ,разность фаз между которыми определ етс  как измер емым временным интервалом, так и отношением частот кварцевого генератрра 11 и генератора 15 высокой частоты. Таким образом, при стробировании сигнала генератора 15 высоко частоты осуществл етс  умножение раз ности фаз в m раз,.что эквивалентно повышению разрешающей способности также в m раз. Врем  измерени  временного интервала предлагаемым измерителем составл ет 5-10 периодов строб-импульсов дл  осуществлени  временной прив зки строб-импульсов к заданнЕЛи уровн м отсчета исследуемого сигнала плюс один период выходной частоты дополнительных стробоскопических смесителей дл  измерени  фазового сдвига, пропорционального измер емому временному интервалу. Период выходного сигнала дополнительных стробоскопических смесителей 7 и 8 согласно уравнению (3 ) можес быть выбран соизмеримым с периодом строб-импульсов. Учитыва  то, что предлагаемый измеритель имеет значительно меньшее врем  измерени  по сравнению с известным и более высокую разрешаю щую способность, при заданном измерени  в нем может быть выделено значительное врем  на статистическую обработку результатов измерени ) В результате чего достигаетс  значительно более высока  точность измерени . Предлагаемый измеритель может найти широкое применение на заводахизготовител х микросхем, на приборостроительных предпри ти х при осуществлении входного контрол  комплектующих интегральных микросхем. Формула изобретени  Стробоскопический измеритель вре-менных интервалов, содержащий два стробоскопических смесител , первые входы которых подключены к соответствующим входным шинам измерител , первый и второй блоки измерени  амплитуд, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков сравнени , кварцевый генератор, выход которого соединен с входом формировател  импульсов запуска, формирователь стробимпульсов , выход которого подключен к второму входу первого стробоскопического смесител , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и точности измерений , в него введены второй формирователь строб-импульсов, генератор высокой частоты, фазометр, два блока управл емой задержки и два дополнительных стробоскопических смесител , первые входы которых под-ключены к выходу генератора высокой частоты, а выходы - к входам фазометра , первые входы первого и второго блоков управл емой задержки соединены с выходами соответственно первого и второго блоков сравнени , вторые входы которых соединены с выходами первого и ВТОРОГО стробоскопических смесителей соответственно, выход кварцевого генератора подключен к вторым входам блоков управл емой задержки и управл ющим входам блоков измерени  амплитуд, которых соединены с соответствующими входными шинами измерител , выход первого блока управл емой задержки через первый формирователь стробимпульсов подключен к второму входу первого дополнительного стробоскопического смесител , выход второго блока управл емой задержки через второй формирователь строб-импульсоЯ соединен с вторым входом второго стробоскопического смесител  и вторым входом второго дополнительного стробоскопического смесител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 600454, кл. G, 04 F 10/04, 1978.
2. 2.Авторское свидетельство СССР №,699439, кл. d 04 F 10/02, 1979.