Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - рас,- ширение диапазона измеряемых длительностей импульсов. Устройство содержит блок 3 синхронизации,, элемент 4 задержки, блок 5 задержки, генератор 6 счетных импульсов, элемент 2-И-ИЛИ- -НЕ 7, регистр 9 сдвига, счетчики 8 и 12 и элемент И-НЕ 11. Введение регистра 10 Сдвига и выполнение блока 3 синхронизации на D-триггерах 15-18 позволяет сместить границы минимальных значений до периода счетных импульсов . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 13т с б (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 Г 04 F 10 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ с (21) 3801419/ 24-21 (22) 18. 10.84 (46) 15,09 ° 86. Вюл. )) 34

13. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) С.О.Попов и С.К.Наумов (53) 68 1.3 17.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 513344, кл. G 04 F 10/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Р 1171444, кл. С 04 F 10/04, 1985. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

ОДИНОЧНЫХ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых длительностей импульсов. Устройство содержит блок 3 синхронизации, элемент 4 задержки, блок 5 задержки, генератор

6 счетных импульсов, элемент 2-И-ИЛИ-НЕ 7, регистр 9 сдвига, счетчики 8 и 12 и элемент И-НЕ 11. Введение регистра 10 сдвига и выполнение блока

3 синхронизации на D-триггерах 15-18. позволяет сместить границы минимальных значений до периода счетных импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1257600 2

Изобретение относится к импульсной технике.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых длительностей импульсов путем смещения границы минимальных значений до периода счетных импульсов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема цифрового измерителя длительности одиночных импульсов; на фиг.2 временная диаграмма его работы.

Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов содержит шину входного сигнала, шину 2 обнуления, блок 3 синхронизации, элемент 4 задержки, блок 5 задержки с и отводами, генератор 6 счетных импульсов, элемент 2И-ИЛИ-НЕ 7, основной счетчик 8, регистры 9 и 10 сдвига, элемент И-НЕ 11, уточняющий счетчик 12, выходные шины 13.1-13.m старших разрядов двоичного кода результата измерения и выходные шины 14.1-t4.Ê младших разрядов двоичного кода результата измерения.

Блок 3 синхронизации содержит Dтриггеры 15-18, которые имеют асинхронные установочные R- u S--входы.

D-триггеры 17 и 18 имеют одинаковые задержки переключения.

Шины 13.1-13.m основного счетчика являются разрядными выходами кода. грубого отсчета, шины 14.1-14.К младших разрядов уточняющего счетчика — разрядными выходами кода точного отсчета, Выход старшего разряда 1 ТОчняющего счетчика 12 соединен с первым входом элемента 2И-ИЛИ-HE 7, второй вход которого подключен к первому выходу блока 3 синхронизации, второй выход которого соединен с третьим входом элемента 2И-ИЛИ-HE 7,. выход. которого соединен со счетным входом основного счетчика 8, а четвертый вход элемента 2И-ИЛИ-НЕ 7 — с синхровходом сдвига первого регистра

9 сдвига, с первым входом элемента

И-НЕ 11, с выходом генератора 6 счетных импульсов и тактирующим входом блока синхронизации, информационный вход которого соединен с шиной входного сигнала 1 и с входом элемента 4 задержки, выход которого соединен с входом блока 5 задержки с п отводами, вью:оды которого соединены с разрядными входами первого регистра 9 сдвига, последовательный вход которого соединен с шиной логического нуля, 20

55 выход элемента И-HE 11 соединен со счетным входом уточняющего счетчика

12, вход обнуления которого соединен с входом обнуления основного счетчика 8, причем разрядные входы второго регистра 10 сдвига соединены с выходами блока 5 задержки, информационный вход — с выходом первого регистра 9 сдвига, синхровход сдвига— с выходом генератора 6 счетных импульсов, выход — с вторым входом элемента И-HE 11, а синхровход записи параллельно кода — с входом выбора режима этого регистра и с третьим выходом блока синхронизации, четвертый выход которого соединен с синхровходом записи параллельного кода и с входом выбора режима первого регистра сдвига, а вход установки исходного состояния блока синхронизации соединен с шиной обнуления измерителя и входами обнуления основного и уточняющего счетчиков.

Кроме того, блок 3 синхронизации содержит первый 15, второй 16, третий

18 и четвертый 17 D-триггеры, причем информационный вход первого D-триггера соединен с информационным входом блока синхронизации, тактирующий вход которого соединен с синхровходом первого D-триггера и синхровходом второго D-триггера, прямой и инверсный выходы которого являются соответственно вторым и первым выходами блока синхронизации, информационный вход и вход обнуления второго Р-триггера соединены между собой и подключены к прямому выходу первого триггера и к синхровходу третьего D — триггера, выход которого является третьим выходом блока синхронизации, а вход установки в состояние логической единицы соединен с входом установки исходного сосояния блока синхронизации, с входом бнуления первого D-триггера и с входом установки в состояние логической единицы четвертого D-триггера, синхро. вход которого соединен с инверсным выходом первого D-триггера, информационный вход соединен с шиной логического нуля и с информационным входом третьего D-триггера, а выход является четвертым выходом блока синхронизации, Блок 3 синхрон",зации выполняет функции блока привязки измеряемого входного сигнала к счетным импульсам, что обеспечивает через элемент 2И-ИЛИ-HE 7 управление по счет125

7600 ному входу работой основного счетчика 8, который в результате этого, просчитывает только число целых периодов счетных импульсов, и формирование синхросигналов записи информации с отводов блока 5 задержки в разряды регистров 9 и 10.

Параллельно-последовательные и-разрядные регистры 9 и 10 сдвига предназначены для работы в режиме 10 записи параллельного кода по срезу импульса на синхровходе С1 при единичном уровне сигнала на входе Ч выбора режима и в режиме сдвига информации (записи последовательным кодом) по срезу ,импульсов на синхровходе С2 при нулевом уровне сигнала на входе Ч выбора режима.

Временная задержка входного сигнала элементом 4 определяется суммой 2о времен переключения D-триггеров 15 и 17(18).

Секционированный блок 5 задержки имеет общее время задержки на период следования счетных импульсов Т и 25 время задержки между отводами на длительность уточняющего дискрета а. Число отводов блока 5 задержки

n=т, /;.

Число разрядов регистров 9 и 10 определяется числом отводов блока 5 задержки.

Число разрядов уточняющего счетчика 8 равно К+1, где К вЂ” число младших разрядов уточняющего счетчика

12, определяется из числа состояний, совпадающих с числом отводов и блока 5 задержки К =1о и.

Число разрядов m основного счетчика 8 ограничивает верхнюю границу диапазона измеряемых временных интервалов, выраженную в периодах счетных импульсов М, и определяется аналогично числу разрядов уточняющего счетчика ш = log И.

Цмфровой измеритель длительности одиночных импульсов работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 8 и 12 обнулены установочным сигналом нулевого уровня (фиг. 2 д ), этим же сигналом в блоке 3 синхронизации

D-триггер 15 устанавливается в нулевое состояние (фиг. 2 д ), а D-триггеры 17 и 18 — в единичное (фиг.2,Æ)55 при этом нулевое состояние D-триггера 16 (фиг. 28) обеспечивается установочным сигналом на R-входе с

4 прямого выхода D-,òðèããåðà 15 ° Генератор 6 счетных импульсов вырабатывает непрерывную последовательность импульсов с периодом повторения Т (фиг.26), которая поступает на тактирующий вход блока 3 синхронизации, на синхровходы С2 сдвига регистров

9 и 10, на четвертый вход первой группы входов по И элемента 2И-HJIH-HE 7 и на первый вход элемента

И-НЕ 11.

При наличии нулевого уровня на шине 1 входного сигнала все триггеры блока 3 синхронизации продолжают находиться в исходном состоянии, в котором сигнал с второго выхода блока 3 синхронизации через третий вход элемента 2И-ИЛИ-HE 7 запрещает про» хождение счетных импульсов на вход счетчика 8, а сигнал логической единицы с третьего и четвертого выходов блока 3 синхронизации обеспечивает установку регистров 9 и 10 в режим записи параллельного кода.

На втором входе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 7.действует нулевой уровень с выхода старшего разряда уточняющего, счетчика 12, в связи с чем на счетный вход основного счетчика 8 нмпуль" сы с выхода элемента 2И-ИЛИ-НЕ 7 не поступают °

В блоке 3 синхронизации по фронту первого счетного импульса после поступления измеряемого сигнала D-триггер 15 устанавливается в состояние логической единицы (фиг. 2г), снимая установочный сигнал с К-входа D-триггера 16 и формируя фронт синхросигнала Р-триггера 18.

D-триггер 18 устанавливается в нулевое состояние, задаваемое сигналом на информационном входе, и формирует перепад 10, но которому происходит запись в разряды регистра. 10 информации с отводов блока 5 задержки в момент фронта первого счетного импульса в измеряемом интервале, после чего регистр 10 устанавливается в режим сдвига (задержка переключения

D-триггеров 15 и 18 компенсируется задержкой измеряемого импульса элементов 4).

Вторым счетным импульсом в измеряемом интервале D-триггер 16 устанавливается в состояние логической единицы (фиг. 23) и разрешает поступ- ление счетных импульсов через элемент

2И-ИЛИ-НЕ 7 (фиг. 2e) на счетный вход

20

$ 1257б основного счетчика 8, который, работая по перепадам 1 — 0, подсчитыва— ет число целых периодов Т в измео ряемом интервале Т» .

Поскольку с момента появления

5 фронта первого счетного импульса в

1измеряемом интервале сигналом логического нуля регистр 10 ко входу

V установлен в ранним сдвига, то со среза первого счетного импульса в регистре 10 начинается сдвиг записанной информации и сигнал с выхода регистра 10 стробирует по первому входу счетные импульсы, обеспечивая формирование счетных импульсов уточнения. Так, например, во второй регистр в крайний левый разряд (вход 01) записана единица„ а в остальные разряды — нули (фиг. 2н-м).

При сдвиге вправо записанной информации сигнал логической единицы появится на первом входе элемента

И-НЕ 11 (фиг. 2 н) по срезу третьего счетного импульса от фронта измеряе-мого импульса, что обеспечивает прохождение через элемент И-.НЕ 11 на счетный вход счетчика 12 одно-о (четвертого) счетного импульса.

Зто означает, что между фронтом входного измеряемого импульса и фронтом ближайшего счетного импульса имеется временной интервал в один целый дискрет Г . По срезу четвертого тактового импульса на выходе регистра 10 вновь устанавливается

35 сигнал логического нуля,так как по информационному входу в него ввоцился нулевой код.

По окончании сигнала измеряемой длительности фронтом первого счетного импульса в блоке 3 синхронизации

D-триггер 15 устанавливается в нулевое состояние (фиг. 2 ) и сигналом с прямого выхода устанавливает по

R-входу в нулевое состоянче Э-тригЯ гер 16 (фиг. 2е). Б результате запрещается прохождение счетных импульсов через элемент 2И-ИЛИ-НК 7 на счетный вход счетчика 8. При установке D-триггера 15 в нулевое состоя50 ние с его инверсного выхода на синхровход D-триггера 17 поступает перепад Π†.1, который устанавливает триггер в нулевое состояние {фиг,2 ) .

Одновременно установка D-триггера 55

17 в нулевое состояние означает формирование синхросигнала записи на вход С1(С2) регистра 9, в разряды которого записывается информация с выходов блока 5 задержки, которая в .виде последовательного кода (фиг.2о) поступает на информационный вход второго регистра и обеспечивает формирование второй пачки уточняющих импульсов (на фиг. 2 в крайний левый разряд регистра 9 записан ноль и единицы в остальные разряды).

При этом по фронту первого счетного импульса по окончании измеряемого интервала на выходе регистра 9 формируется сигнал логической едини,цы (фиг. 20) который существует до среза третьего счетного импульса, с задержкой на четыре периода счетных импульсов в регистре 10 указанный сигнал появится на первом входе элемента И вЂ” НЕ 11 и обеспечит формирование трех уточняющих импульсов на счетном входе уточняющего счетчика 12 (на фиг. 2 и и второй последовательности показан только последний третий импульс).

При емкости уточняющего счетчика, например, четыре по перепаду 1 †«О третьего уточняющего импульса второй последовательности (фиг. 2 и) ка выходе переноса уточняющего счетчика (выходе старшего разряда) формируется сигнал логической единицы (фиг. 2 р), который поступает на второй вход второй группы входов по И элемента 2И-ИЛИ-HE 7.

Поскольку на первом входе этой группы действует сигнал логической единицы, то сигнал Переноса проходит элемент 2И-ИЛИ-НЕ 7 и в виде перепада

1 — 9 (фиг= 2е) поступает на счетный вход основного счетчика 8, увеличивая его состояние ка единицу.

Через время пТ с момента среза, синхронизированного счеткьпчи импульсами, измеряемого входного сигнала (или через время (v+1)TO с момента сре а входного сигнала) процесс измерения заканчивается. На основном счетчике 8 будет записана длительность входного импульса в периодах счетных импупьсов Т на уточняющем в уточкяюцдх дискретах Г„

Бсли при уточкЕкии начала сигнала измеряемой длителькости дробную часть ь 1 уточняющего дискрета отбрасывали, то при уточнении конца сигнала дробную часть уточняющего дискрета добавлением 6 2 округляли до целой.

12576

Таким образом, погрешность изме— рения несовпадения начала и конца измеряемого интервала со счетными импульсами 8 = и 2-й1.

Поскольку 0 < 1 7 и 0 б 2< с

5 то погрешность о измерения длительности импульса не превышает величины уточняющего дискрета 7, Использование отдельных параллельно-последовательных п-разряд- 10 ных регистров сдвига для записи информации с выходов блока задержки соответственно по фронгу первого счетного импульса в измеряемом интервале и по его окончании позволяет 15 расширить диапазон измеряемых длительностей в сторону меньших значений для периода счетных импульсов.

Формула из обр ет ения 20

1. Цифровой измеритель длительности одиночных импульсов, содержащий шину входного сигнала, шину обнуления, генератор счетных импульсов, элемент задержки, блок задержки с и о водами, блок синхронизации, элемент 2И-ИЛИ-НЕ, основной счетчик, первый регистр сдвига, элемент И-НЕ

30 и уточняющий счетчик, выходы основного счетчика являются разрядными выходами кода грубого отсчета, а выходы младших разрядов уточняющего счетчика. являются разрядными выходами кода точного отсчета, выход старшего разряда уточняющего счетчика соединен с первым входом элемента

2И-ИЛИ-НЕ, второй Вход которого подключен к первому выходу блока синхронизации, второй выход которого

40 соединен с третьим входом элемента

2И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом основного счетчика, а четвертый вход — с синхровходом сдвига первого регистра сдвига, с

45 первым входом элемента И-НЕ, с выходом генератора счетных импульсов и с тактирующим входом блока синхронизации, информационный вход которого соединен с шиной входного сигнала и с входом элемента задержки, выход которого соединен с входом блока задержки с и отводами, выходы которого соединены с.разрядными входами первого регистра .сдвига., а выход элемента И-НЕ соединен со счетным входом уточняющего счетчика, вход обнуления которого соединен с входом

00 обнуления основного счетчика и с шиной обнуления измерителя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых длительностей импульсов, в него введен второй регистр сдвига, разрядные входы которого соединены с соответствующими выходами блока задержки, информационный вход — с выходом первого регистра сдвига, синхровход сдвига — с выходом генератора счетных импульсов, выход — с вторым входом элемента И-НЕ, а синхровход записи параллельного кода — с входом выбора режима этого же регистра и с третьим выходом блока синхронизации, четвертый выход которого соединен с синхровходом записи параллельного кода и с выходом выбора режима первого регистра сдвига, а вход установ ки исходного состояния блока синхронизации соединен с шиной обнуления измерителя, информационный вход первого регистра сдвига подключен к шине логического нуля.

2. Измеритель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок синхронизации содержит первый, второй, третий и четвертый D-триггеры, при.чем информационный вход первого

D-триггера соединен с информационным входом блока синхронизации, тактирующий вход которого соединен с синхровходами первого и второго Р-триггеров, прямой и инверсные выходы пос леднего являются соответственно вторым и первым выходами блока синхронизации, информационный вход и вход обнуления второго D-триггера соединены между собой и подключены к прямому выходу первого триггера и к синхровходу третьего D-триггера, прямой выход которого является третьим. выходом блока синхронизации, а вход установки в состояние логической единицы соединен с входом установки исходного состояния блока синхронизации, с входом обнуления первого D-триггера и с входом установки 8 состояние логиЧеской единицы четвертого D òðèããåðà, синхровход которого соединен с инверсным выходом первого D-триггера, информационный вход подключен к шине логического нуля и соединен с информационным входом третьего D-триггера, а выход является четвертым выходом блока синхронизации, 1257600

Б

Ю

Составитель Ю. Шишкин

Редактор А. Лежнина Техред А.Кравчук Корректор М. Шароши »

Заказ 4917/45 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная, 4