SU1228065A1 - Цифровой измеритель временных интервалов - Google Patents

Abstract

Изобретевде относитс  к импульсной технике, мож т-«спользоватьс  в радиотехнике , автоматчике и телемеханике, цифровой и вычислительной технике, системах управлени  и аналого-цифровых комплексах дл  измерени  временных интервалов. Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измерений и функциональных возможностей, достигаетс  путем определени  очередности прихода сигналов при сохранении малого мертвого времени. Дл  достижени  поставленной цели в цифровой измеритель введены блок 1 переменной задержки , блок 4 определени  знака, интерпол торы 5 и 6, элемент пропускани  9 и арифметический блок 12. Кроме того, измеритель содержит триггеры 2, 3, 7 и 8, генератор 10 тактовых импульсов, счетчик 11. Состав блоков: переменной задержки 1, определени  знака 4, арифметического 12 и интерпол торов 5 и 6, а также их функциональные схемы привод тс  в описании изобретени . 3 з.п. ф-лы, 5 ил. i (Л 1C 00 о о: ел

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в радиоизмерительной , цифровой и вычислительной технике, автоматике и телемеханике, а также системах управлени  и аналого-цифро- вых комплексах дл  измерени  временных интервалов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и расширение диапазона измерени  и функциональных возможностей устройства за счет возможности опре- делени  очередности прихода сигналов при сохранении малого мертвого времени.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема измерител ; на фиг. 2 - схема блока переменной задержки; на фиг. 3 - схема блока определени  знака; на фиг. 4 - схема интерпол тора; на фиг. 5 - схема арифметического блока.

Цифровой измеритель временных интервалов содержит блок I переменной задержки триггеры 2 и 3, блок 4 определени  знака, интерпол торы 5 и 6, триггеры 7 и 8, элемент 9 пропускани , генератор 10 тактовых импульсов , счетчик 11, африметический блок 12. На вход блока 1 по первой входной шине поступает один из импульсов, его выход соединен с первым триггером 2, второй им- пульс поступает на вход второго триггера 3 по второй входной шине измерител , выходы триггеров 2 и 3 соединены с блоком 4 определени  знака, выходы блока 4 соединены соответственно с интерпол торами 5 и 6 и информационными входами триггеров 7 и 8. Выходы триггеров 7 и 8 соединены с вторыми входами соответственно стартового 5 и стопового 6 интерпол торов и элемента 9 пропускани , выход генератора 10 тактовых импульсов соединен с синхровходами триггеров 7 и 8 и информационным входом элемен та 9 пропускани , выход которого соединен со счетным входом счетчика 11, второй выход блока 1, знаковой выход блока интерпол торов 5 и 6 и счетчика 11 соединены с соответствующими входами арифметиче- ского блока 12, выход которого  вл етс  общим выходом измерител  и служит дл  вывода информации либо на магистраль КАМАК, либо в специальную пам ть. Приведение устройства в исходное состо ние осуществл етс  по шине 13 сброса.

Блок 1 переменной задержки (фиг. 2) содержит счетчик 14, линию 15 задержки с отводами, дешифратор J6 и восемь элементов совпадени  17-24. Выходы элементов совпадени  объединены монтажным ИЛИ, вход блока 1  вл етс  входом счетчика 14 и линии задержки 15, выходами блока 1  вл ютс  выход счетчика 14 и выход монтажного ИЛИ.

Блок 4 определени  знака (фиг. 3) содержит триггер 25 (собственно определени  знака), два элемента 26 и 27 пропускани  и элемент 28 совпадени  и элемент И-НЕ 29. Первый вход блока 4 подключен к инфоома

0

5 0

5

0

5

5

0

ционному входу триггера 25 и входу элемента 27 пр мой выход которого соединен с первым входом элемента 28, выход которого  вл етс  выходом блока 4, а стоп-вы- ход соединен с выходом элемента И-НЕ 29, первый и второй входы которого подключены к инверсным выходам элементов 26 и 27 пропускани , второй вход блока 4 соединен с синхровходом триггера 25 и входом элемента 26 пропускани , пр мой выход которого соединен с входом элемента 28, третий вход блока подключен к установочному входу триггера 25, выход которого  вл етс  знаковым выходом блока.

Интерпол торы 5 и 6 (фиг. 4) выполнены одинаково. Они содержат линию 30 задержки с отводами, восемь триггеров- защелок 31-38 и приоритетный шифратор 39. Входом каждого интерпол тора  вл етс  вход линии задержки, другой вход интерпол тора подключен ко вторым входам триггеров 31-38, первые входы которых соединены с соответствующими отводами линии задержки, выходы триггеров 31-38 соединены с входами приоритетного шифратора 39, выходы которого  вл ютс  выходом интерпол тора .

Арифметический блок 12 может быть выполнен как показано на фиг. 5. Он содержит коммутатор 40 входных сигналов, двенадца- тиразр дный сумматор 41, регистр 42 результата и блоки 43 выходных ключей (в блоке 43 объединено 12 выходных ключей). Ко входам сумматора 41 через коммутатор 40 подключены входы блока 12.

Устройство работает следующим образом.

Установка в исходное состо ние осуществл етс  сигналом, пришедшим по шине 13 сброса. Непрерывно вырабатываемые генератором 10 импульсы тактовой частоты поступают на синхровходы триггеров 7 и 8, а также на третий вход элемента 9 пропускани . Измеритель временных интервалов готов к приему сигналов.

Если сигнал по первому входу приходит раньше, чем по второму - сигнал поступает на блок 1, к содержимому счетчика 14 блока 1 прибавл етс  «1 и одновременно начинаетс  распространение сигнала по линии 15 задержки (блока 1).

В зависимости от нового кода счетчика 14 на соответствующем выходе дешифратора 16 по вл етс  сигнал «Разрешение и один из элементов 17-24 совпадени  оказываетс  открытым и пропускает сигнал с линии 15 задержки на выход блока 1, т. е. на синхровход триггера 2. Триггер 2 взводитс , и сигнал с его выхода, поступает на вход блока 4 знака(на вход элемента пропускани  26 и на синхровход триггера 25). В описываемой ситуации триггер 25 остаетс  сброшенным, поскольку на его информационном входе поддерживаетс  потенциал, соответствующий «О.

Сигнал с пр мого выхода элемента 26 пропускани  через элемент 28 совпадени  подаетс  на стартовый выход блока 4, а сигнал с инвертирующего выхода элемента 26 открывает элемент 29. Если теперь на второй вход (на второй триггер 3) поступит сигнал, он взведет входной триггер 3, сигнал с которого поступит на второй вход блока 4 и через элементы 27 пропускани  и И-НЕ 29 на стоп-выход блока 4 определени  знака.

Таким образом, на выходах блока 4 по в- л ютс  сигналы «Старт, «Стоп, и сигнал знака, определ емый состо нием триггера 25.

Сигнал «Старт поступает одновременно на информационный вход триггера 7 и на вход интерпол тора 5. На синхровход триггера 7 непрерывно подаютс  импульсы генератора 10 и по первому положительному фронту импульса этого генератора, следующего за подачей сигнала на информационный вход- триггера 7, происходит взвод триггера 7 в состо ние, соответствующее «1.

Таким образом, момент взвода триггера 7 в состо ни «1, оказываетс  синхронизованным с импульсами генератора 10. Сигнал с выхода триггера 7 открывает элемент 9 про- пускани  и разрещает прохождение импульса генератора на вход счетчика 11,

Дл  изменени  части периода тактовой частоты между сигналом «Старт и моментом взвода в «Ь триггера 7 используетс  интерпол тор 5. В интерпол торе 5 импульс «Старт, распростран  сь по линии 30 задержки с отводами, последовательно поступает на информационные входы триггеров- защелок 31-38, на управл ющие входы которых подаетс  сигнал с выхода триггера 7. Фиксаци  информации в триггерах-защелках 31-38 происходит в момент взвода триггера 7 старта в состо ние «1.

Таким образом, информаци  в триггерах- защелках 31-38 соответствует части периода между импульсом «Старт и взводом триггера 7 старта. Эта информаци , будучи преобразованной в двоичный код приоритетным щифратором 39, поступает на вход арифметического блока 12.

Аналогичные операции -происход т в триггере 8 стопа и интерпол торе 6 стопа, но взвод триггера 8 стопа в «1 закрывает элемент 9 пропускани  и прекращает подачу импульсов тактовой частоты на счетчик 11.

Таким образом, содержимое счетчика 11 соответствует целому числу периодов тактовой частоты в интервале между входными сигналами; информаци , наход ща с  в стартовом интерпол торе 5 соответствует временному интервалу между первым сигналом и первым сосчитанным счетчиком 11 импульсом тактовой частоты, а информаци , наход ща с  в стоповом интерпол торе 6, соответствует временному интервалу между вторым входным сигналом и последним сосчитан

0

5

5

0 5

0

ным счетчиком 11 импульсом тактовой частоты .

Критерием того, какой сигнал прищел первым,  вл етс  состо ние триггера 25 блока 4 определени  знака, выход которого также соединен с соответствующим входом блока 12.

Если сигнал по второму входу приходит раньще, чем по первому, первым вз водитс  входной триггер 3, сигнал которого подаетс  на второй вход блока 4 определени  знака.

В блоке 4 (фиг. 4) этот сигнал поступает на информационный вход триггера 25 и на вход элемента 27 пропускани . С пр мого выхода элемента 27 пропускани  сигнал далее поступает через открытый элемент 28 пропускани  на выход «Старт блока 4 определени  знака.

С инвертирующего выхода элемента 27 пропускани  сигнал поступает на элемент 29 И-НЕ и открывает его.

Если теперь на первый вход цифрового измерител  временных интервалов поступит сигнал, то он, пройд  блок 1 переменной задержки , взведет входной триггер 2 в состо ние 1.

Сигнал с выхода триггера 2 поступает на первый вход блока 4, в котором этот сигнал поступает на синхровход триггера 25 и взводит триггер 25 в «1, поскольку к этому времени на его информационном входе находитс  потенциал, соответствующий «1. Кроме того, этот сигнал через элемент 26 пропускани  и открытый элемент И-НЕ 29 поступает на выход блока 4.

С этого момента работа аналогична описанному .

Арифметический блок 12 из п ти кодов, поступающих с блока 1 переменной задержки (NI), блока -4 (N4), стартового интерпол тора 5 (Nj), стопового интерпол тора 6 (Ng) и счетчика 11 (Nn), формирует код временных интервалов. Результат измерений определ етс  по формуле:

где 2048 от N.

N 2048+ Ni± (Nu+Nb-Ne),

константа, а + или - завис ит

45

Claims (4)

1. Цифровой измеритель временных интервалов , содержащий генератор тактовых импульсов, четыре триггера -входы которых подключены к щине сброса и установочному входу счетчика, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности измерений и расщирени  диапазона и функциональных возможностей устройства, в него введены блок переменной задержки, блок определени  знака, два интерпол тора, элемент пропускани  и арифметический блок, причем перва  входна  щина устройства соединена

с входом блока переменной задержки, первый выход которого соединен с синхровходом первого триггера, а второй выход подключен к первому входу арифметического блока, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго интерпол торов, втора  входна  шина измерител  подключена к сннхровходу второго триггера, информационный вход которого соединен с шиной логической единицы, информационным входом первого триггера, а выход - с первым входом блока определени  знака, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, старт-выход блока определени  знака подключен к первому входу первого интерпол тора и информационному входу третьего триггера, выход которого соединен с вторым входом первого интерпол тора и разрешающим входом элемента пропускани , информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и синхровходами треть- его и четвертого триггеров, информационный вход последнего из которых подключен к стоп-выходу блока определени  знака и первому входу второго интерпол тора, второй вход которого соединен с выходом четвертого триггера и запреш,аюш,им входом эле мента пропускани , выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с четвертым входом арифметического блока, п тый вход которого соединен со знаковым выходом блока определени  знака, третий вход которого подключен к шине сброса.

2. Измеритель по п. 1 отличающийс  тем, что блок переменной задержки содержит счетчик, дешифратор, линию задержки с отводами , элементы совпадени  и монтажное ИЛИ, причем вход блока подключен к вхо

ycwpouci s

0 5

0

дам счетчика и линии задержки, отводы которой подключены к первым входам соответствующих элементов совпадени , вторые входы которых подключены к выходам дешифратора , входы которого подключены к выходам разр дов счетчика и  вл ютс  вторым выходом блока, выходы элементов совпадени  через монтажное ИЛИ подключены к первому выходу блока.

3.Измеритель по п. 1. отличающийс  тем, что блок определени  знака содержит два элемента пропускани , триггер, элемент совпадени  и элемент И-НЕ, причем первый вход блока определени  знака подключен к информационному входу триггера и входу первого элемента пропускани , пр мой выход которого соединен с первым входом элемента совпадени , выход которого  вл етс  старт-выходом блока, а стоп-выход соединен с выходом элемента И-НЕ первый и второй входы которого подключены к инверсным выходам элементов пропускани , второй вход блока соединен с синхровходом триггера и входом второго элемента пропускани , пр мой выход которого соединен с входом элемента совпадени , третий вход блока подключен к установочному входу триггера , выход которого  вл етс  знаковым выходом блока.

4.Измеритель по п. 1 отличающийс  тем, что каждый интерпол тор содержит линию задержки с отводами, триггеры по числу отводов линии задержки и шифратор, причем первый вход интерпол тора соединен с входом линии задержки, отводы которой соединены с первыми входами соответствующих триггеров, вторые входы которых соединены с вторым входом интерпол тора, а выходы - с входом шифратора, выходы которого  вл ютс  выходом интерпол тора.

7 пАаП

к mpuzzeptj Z

0UZ.Z

А

От триггера 7( /i/4lS) Фиг.ЧразраВниВател  / J

счетчика //

8

10

От стартоВого ин0 :

терпоА тораЗ

От стопового интер

пол тора 6

Знак от

Лог. |Пf alSлeнlfl/

1

2

Д

м

l

§ U

§,

glQ «3 «