Цифровой измеритель отношения временных интервалов

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цифровой измеритель , отношения временных интервалов содержит управляемые ключи 1, 2, входные шины 3, 4, генератор 5 импульсов , элементы и 6, 17, 27, формирователь 7 импульсов, счетчики 8-10 импульсов , блок 11 сравнения кодов, элементы ИЛИ 12-15, 30, элемент НЕ 16, одновибратор 18, элементы 19, 26 задержки, триггеры 20, 31, коммутатор 21, счетчик 22 результатов, входные шины 23-25, делитель 28, элемент ИЛИ-НЕ 29. Цифровой измеритель имеет повьш1енное быстродействие за счет сокращения времени измерения . 5 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 04 F 10 04

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4108288/24-21 (22) 30.05. 86 (46) 23. 04. 88, Бюл. Ф 15 (7 1) Специальное конструкторское бюро геофизического приборостроения Института геологии АН АЗССР (72) А.A. Кравцов (53) 681.317(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 983644, кл. G 04 F 10/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1226399, кл. G 04 F IÎ/04, 1985. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ

ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ (57) Изобретение относится к измери„„SU„„1390595 А 1 тельной технике. 11ифровой измеритель, отношения временных интервалов содержит управляемые ключи 1, 2, входные шины 3, 4, генератор 5 импульсов, элементы И 6, 17, 27, формирователь 7 импульсов, счетчики 8 — 10 импульсов, блок 11 сравнения кодов, элементы ИЛИ 12-15, 30 элемент НЕ

У

16, одновибратор 18, элементы 19, 26 задержки, триггеры 20, 31, коммутатор 21, счетчик 22 результатов, входные шины 23 — 25, делитель 28, элемент ИЛИ-HF. 29. Цифровой измеритель имеет повышенное быстродействие за счет сокращения времени измерения. 5 ил.

1390595

Изобретение относится к измерительной технике.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерителя за счет сокра5 щения времени измерения.

На фиг. 1 приведена структурная блок-схема цифрового измерителя отношения временных интервалов; на фиг. 2 — пример выполнения коммутатора; на фиг. 3 — пример выполнения счетчика результата; на фиг ° 4 временная диаграмма работы измерителя в режиме измерения отношения временных интервалов; на фиг. 5 временная диаграмма работы в режиме измерения отношения кодов.

Измеритель (фиг.1) содержит управляемые ключи 1 и 2, входные шины е

3 и 4, генератор 5 импульсов, эле- 2р мент И 6, формирователь 7 импульсов, счетчики 8 — 10 импульсов, блок 11 сравнения кодов, элементы ИЛИ 12-15, элемент НЕ 16, элемент И 17, одновибратор 18, элемент 19 задержки, 25 триггер 20, коммутатор 21, счетчик

22 результата, входные шины 23-25, элемент 26 задержки, элемент И 27, делитель 28, элемент ИЛИ-НЕ 29, элемент ИЛИ 30, триггер 31. 30

Входные шины 3 и 4 соединены с первыми входами первого и второго ключей 1 и 2, вторые входы которых объединены и подключены к выходу генератора 5 и первому входу элемента

И 6, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 30, второй вход которого подключен к выходу ключа 1, а выход соединен с первым (счетным) входом счетчика 8, второй 4р вход которого подключен к входной шине 23 и второму входу счетчика 9, первьп (счетный) вход которого соединен с выходом ключа 2, а информационные выходы счетчика 9 подключены 45 к первой группе входов блока 11,. вторая группа входов которого соединена с информационными входами счетчика 8 и информационными входами счетчика 10, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 13, выход которого соединен с входом отновибратора 18, выход которого подключен к второму входу счетчика 10, тактовому (С) входу коммутатора 21 и входу элемента 19 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента

И 17, второй вход которого через элемент НЕ 16 подключен к выходу счетчика 10, а выход элемента И 17 соединен с первым входом элемента ИЛИ 15, второй вход которого подключен к выходу коммутатора 21, а выход элемента ИЛИ 15 соединен с первым (R,) входом триггера 20, прямой выход которого подключен к второму входу элемента И 6, причем третий вход (R „) счетчика 8 соединен с выходом элемента ИЛИ 14, первый вход которого подключен к выходу "Равно" блока

11 сравнения кодов и информационному входу коммутатора 21, выходы которого соединены с входами счетчика

22 результата, выходы которого .яв— ляются выходами измерителя.

Входные шины 3 и 4 измерителя соединены соответственно с первыми и вторыми входами формирователя 7 и элемента ИЛИ-НЕ 29, третий вход которого подключен к входной шине

23, а выход соединен с объединенными входами "Больше" и "Равно" блока

11, выход "Больше" которого подключен к D-входу триггера 31, инверсный К вЂ вх которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 13, второй вход которого подключен к выходу формирователя 7, а третий вход соединен с входной шиной 23 измерителя, причем тактовый (С) вход триггера

3 1 подключен к выходу и входу элементов

19 и 26 задержки, выход элемента 26 задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ 14 и тактовым (С) входом триггера 20, D-вход которого подключен к шине логической "1", а прямой выход триггера 31 соединен с третьим (R,) входом обнуления ком .утатора 21, первым входом элемента И 27 и входом обнуления (К,) делителя 28, тактовый, вход которого подключен к выходу эле— мента И 6 и второму входу элемента И

27, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 12, второй вход которого подключен к выходу делителя 28, а выход элемента ИЛИ 12 соединеч с тактовым (С) входом счетчика

10, выходные шины,24 и 25 измерителя подключены к информационным входам счетчиков 8 и 9.

Коммутатор 21 (фиг .2) содержит счетчик 32 импульсов с и+1 выходами, группу 33 из п элементов И и эле— мент ИЛИ 34.

Тактовый вход коммутатора соединен со счетным входом начетчика 32, вход обнуления которого подключен к

1 390595 выходу элемента ИЛИ 34, входы которого соединены с другими nхапами коммутатора 21. Выходи с 1 — го по и и счетчика 32 соединены с первыми входами соответственно элементов И-груп33 с 1 -го по п-й, вторн!е входbl торых объединены и nopxлючены к первому информационному входу коммутатора 21, а выходы группы 33 из и элементов И являются выходами коммутатора 21.

Счетчик 22 результата (фиг.3) г содержит счетчик 35 целой части результата и группу 36 (и-1) декад дробной части результата. Счетные входы счетчика 35 и декад группы

36 являются входами счетчика 2 ., э объединенные установочные (Р) входы счетчика 35 и декад группы 36 соединены с установочным R-входом счетчика 22. Выходы счетчика 35 и счетчиков декад группы 36 являются выходами счетчика 22 измерителя.

Триггер 20 может быть выполнен на D-триггере, íà R-входе которого включен элемент ИЛИ. Триггер 31 может быть выполнен на D — триггере, на R-входе которого включен элемент

ИЕ.

Измеритель работает с !едующим образом.

В исходном состоянии счетчики

8-10, делитель 28, коммутатор 21, счетчик 22 результата и триггер 20

35 установлены в нулевос состояние (цепи установки в исходное состояние на схеме не показаны).

В нулевом состоянии коммутатора

21 выход "Равно блока 11 сравнения 40 кодов оказывается соединенным с входом счетчика 35 целой части результата.

1. Режим измерения отношения временных интервалов.

Работа измерителя в режиме, когда

Т,7 Т

Временной интервал Т, подается на входную шину 3. В MoMtiiT поступления временного интервала 1 управляемый

50 ключ 1 отпирается, 1.,азрсшая прохождение импульсов генсратора 5 через элемент ИЛИ 30 на вход счетчика 8 (фиг.4а).

30

При поступлении нрсменнагo интер- 55 в ала Т на. входную ш1п!у: отпирается ключ 2 и импульсы г!.нсратара 5 поступают на вход счетчика (фиг.4б).

В момент окончания интервала Т, формиравате.п, 7 формирует импульс (фиг.4в), который через элемент

ИЛИ 13 запускает адновибратор 18 (фиг.4г), Импульсом с выхода одновибратора 18 осуществляется перезапись кода из счетчика 8 в счетчик 10 (фиг. 4д), переклн1чение коммутатора

21 на диапазон измерения десятой доли результата и с задержкой, определяемой элементом 19 задержки, поступает на тактовый вход триггера 31.

При этом вход "Равно" блока 11 сравнения кодов оказывается подключенным к входу младшей декады группы 36 счетчика 22 результата.

Дальнейшая работа измерителя оп11 ределяется состоянием выхода Больше" блока 11 сравнения кодов.

Если на выходе "Больше" блока 11

1! I! установлен уровень логической 1 что соответс.твует тому, что код 11,, эквивалентный длительности интервала Т, в счетчике 8, больше кода И7, эквивалентного длительности интерваО ла Т в счетчике 8, та импульс с вы7 хода элемента 19 задержки устанавг 7вает триггер 31 в единичное состояние (так как на его D — входе присутствует уровень логической "1"). Если на выходе "Больше" блока 11 установ1! 1! лен уровень логического О, то триггер, 31 остается в нулевом состоянии.

При этом, если триггер 31 устанавливается в единичное состояние, то импульсы с выхода генератора 5 поступают на вход счетчика 10 без деления на десять, а если триггер 31 в нулевом состоянии, то импульсы генератора 5 поступают на вход счетчика 10, поделенными на десять делителем 28.

В случае, когда Т, > Т7, на выходе "Больше" блока 11 присутствует уровень логической "1" (фиг.4е), триггер 31 устанавливается в единичное состояние (фиг. 4ж), элемент И

27 отпирается и делитель 28 оказывается заблокированным по входу К!.

11 11

При этом урс внем лагическои 1 с выхода триггера 31 осуществляется припринудительный «озврат коммутатора 21 в исходное состояние (по входу R,) и выход "Равно" блока 11 через информационный вход коммутатора 2 1 оказывается ссединенным чере 3 элемент И группы 33 с входом с и тчика 35 це1390595

40 лой части результата (фиг.2 и 3). Задержанный импульс с выхода элемен— та 26 задержки осуществляет сброс счетчика 8 в нулевое состояние (по входу R ) и устанавливает триггер 20

5 (фиг.3) в единичное состояние.

При этом элемент И 6 отпирается (фиг.4и) и импульс генератора 5 через отпертый элемент И 27 и элемент ИЛИ

12 поступает на счетный вход счетчика 10, а через элемент ИЛИ 30 — на счетный вход счетчика 8. Содержимое

I счетчика 10 начинает линейно убывать, а счетчика 8 — возрастать.

В момент равенства кодов в счетчиках 8 и 9 на входе "Равно" блока 11 сравнения кодов формируется единичный потенциал, который через элемент

ИЛИ 14 офнуляет счетчик 8, в результате чего на выходе "Равно" блока

11 вновь устанавливается нулевой уровень. Сформированный таким образом импульс на выходе равно блока 11 поступает на счетный вход 25 счетчика 35 ценой части результата.

Содержимое счетчика 8 вновь начинает линейно возрастать и в момент очередного совпадения с кодом счетчика 9 вновь обнуляется. При этом на выходе "Равно" блока 11 вновь формируется очередной импульс (фиг.4л).

Деление продолжается до тех пор, по— ка содержимое счетчика 10 не становится равным нулю. При этом на выходе "Переполнение" счетчика 10 ус— танавливается нулевой уровень (фиг.4д), который переключает триггер 31 в нулевое состояние.

По перепаду из "1" в "0" одновибратор 18 формирует выходной импульс (фиг.4г), который осуществляет запись кода остатка из счетчика 8 в счетчик 10 и переключение коммутатора 2 1 на диапазон измерения десятых долей результата. При этом выход

"Равно" блока 11 оказывается подключенным к входу декады десятой доли результата группы 36.

Задержанный элементом 26 задержки импульс через элемент ИЛИ 14 обнуляет счетчик 8, после чего начинается процесс деления аналогично описанному с той лишь разницей, что на вход счетчика 10 поступают импульсы генератора 5, поделенные по частоте на десять (фиг.4к).

После измерения десятой доли результата происходит измерение сотой доли, при этом счетчик 32 коммутатора 21 отпирает второй элемент И группы 33 элементов И и выход Равно блока 11 оказывается подсоединенным к входу декады сотой доли результата групп 36 декад.

Измерение продолжается до тех пор, пока на выходе старшего разряда счетчика 32 коммутатора 2 1 не появится высокий потенциал. При этом импульсом с выхода коммутатора 21 через элемент ИЛИ 15 триггер 20 переключается в нулевое состояние (фиг.4з) по входу R,, и измерение заканчивается.

В случае, если код остатка в счетчике 8 равен нулю, то в момент записи нулевого кода в счетчике 10 на его выходе вПерелолнение" формируется нулевой уровень, По которому элемент HF. 16 открывает элемент И 17 и задержанным импульсом с выхода элемента 19 задержки через элемент И

17 и ИЛИ 15 триггер 20 по входу К, переключается в нулевое состояние, в результате чего цикл измерений заканчивается.

Режим, когда Т, < Т

Исходное состояние измерителя аналогично режиму Т, Т . На входные шины 3 и 4 поступают соответственно временные интервалы Т и

Т . При их поступлении отпираются ключи 1 и 2 и на входы счетчиков 8 и 9 поступают импульсы с выхода генератора 5 (фиг. 4а, б), В результате в счетчиках 8 и 9 формируются коды чисел N, n N<, эк— вивалентные длительностям интервалов

Т, и Т . В момент окончания второго временного интервала Т формирователь 7 формирует импульс (фиг.4в).

По этому импульсу от перепада из

"1" в "0" срабатывает одновибратор

18, в результате чего осуществляется запись кода числа N в счетчик

10, коммутатор 21 переключается на диапазон измерения десятых долей результата.

Задержанный элементом 19 задержки импульс поступает на С-вход триггера 31, но поскопьку на выходе

"Больше" блока 11 присутствует нуле— вой уровень (N, N ), то триггер 31 остается в нулевом состоянии и на

его выходе присутствует нулевой уровень. При этом элемент И 27 оказывается запертым, а делитель 28 разблокированным.

1390595

Задержанный элементом 26 задержки импульс обнуляет счетчик 8 и пере— ключает триггер 20 в единичное состояние (фиг.4з), элемент И 6 отпирается и импульсы с выхода генератора

5 начинают поступать на вход счетчика 8 и через элемент ИЛИ 12 импульсы поделенной на десять частоты генератора 5 поступает на вход счетчика 10.

Содержамое счетчика 10 начинает линейно убывать, а счетчика 8 — возрастать.

Если при первом измерении содержимое счетчика 10 достигает нуля раньше, чем появляется первый импульс с выхода блока 11 (фиг.4д), то в момент срабатывания одновибратара 18 в счетчике 8 оказывается код писля

10 N„, (так как вычитание содержимого счетчика 10 осуществляется с частотой в десять раэ меньше, чем частота, приходящая на вход счетчика 8).

Код числа 10 N записывается в счетчик 10, а коммутатор 21 перекгпочается на диапазон измерения сотых долей результата. Дальнсйшее ;.змерение происходит анялогпчно описанному выше. Измерение зявершлется в момент формирования единичного уровня на выходе старшего разряда коммута— тора, II. Режим измерения отношения кодов.

Исходное состояние измеритсля анл; логично исходному состоянию в рея:име измерения отношения временных интервалов.

Измерение начинается в момент поступления импульса Пуск" нл ши— ну 23 устройства (фиг.5a). При . том происходит запись коцов N, и И с входных шин 24 и 25 и-«iep

18 формирует импульс, по котс рому осуществляется запись кода 11„ из счетчика 8 в счетчик 10, и пере— ключает коммутатор 21 нл диаплзон измерения десятых долей результата.

Задержанный элементом 19 задержки импульс поступает нл С-вход триггера 31. Зя время задержки в элементе 19 блоком 11 осу цествляется анализ величин кодов в счетчиках 8 и 9 и формируетс.я íà D-входе

I I 11 триггера 31 уровень:«> ических 1 или 0

8 сл чле ) QI дл N > N2 HQ выхо де "Больше" с локя 11 устанавливается уровень логическои "1" (фиг.5r) и при поступлении на С-вход триггера

31 импульса последний переключается в единичное состояние (так как на вхэде D установлен уровень логической "1" (фиг.5д). При этом элемент

И 27 отпирается, делитель 28 блокируется, коммутатор 21 принудительно возвращается в диапазон измерения целой части результата.

Задержанный элементом задержки 26 импульс обнуляет счетчик 8 и устанавливает триггер 20 в единичное состояние (фиг.5е). При этом элемент И 6 отпирается и начинается измерение.

Импульсы генерлторя 5 через эле20 мент ИЛИ 12 (фиг. 5ж) поступают на вход счетчика 10 и через элемент ИЛИ

30 нл вход сч 8. Содержимое счетчика 10 начинает линейно убывать, л счетчикл 8 — возрастать.

В момент с овпадения кодов счетчиков 8 и 9 нл выходе "Равно" блока

11 срлвнения кодов формируется потенциал высокого уровня (фиг.5и), обну— ляющий счет.t »» 8. В момент обнуления счетчикл 8 ня;ьходе "Равно" блока

11 устлнавлинлется нулевой уровень.

Сформировлнн»ьй тлким образом импульс лписывлется B счетчике целой части результата. Дальнейшее измерение осуществляется аналогично описанному.

Измерение целой части отношения завершается в момент перехода счетчика 10 через ноль. В этот момент на выходе "Перенос" появляется низкий уровень (фиг.5в), триггер 31 переключается в нулевое состояние (фиг.5г) ° одновибратор 18 формирует импульс (фиг.5б), который устанавливает коммутатор 21 нл диапазон измерения

45 десятых долей результата и измерение продолжается аналогично описанному выше .

В случае М, N на выходе "Больше" блока 11 сохраняется низкий логический уровень и триггер 31 остается в нулевом состоянии, элемент

И 27 заперт, делитель 28 разблокирован, коммутатор 21 установлен на диапазон измерения десятых долей результата. Дальнейшее измерение осуществляется аналогично описанному выше, при этом частота с генератора

5 нл вход счетчика 10 поступает через делитель 28 (фиг. 5з), а на вход

1390595

10 счетчика Я непосредственно с гене— ратора.

Таким образом, в измерителе происходит анализ кодов делимого N u делителя N> и при измерении целой части отношения (N, Nq) на вход вычитающего счетчика 10 гоступает частота с генератора 5 без деления на десять.

Яри N, i N z осуществляется измерение долей целого числа и на вход счетчика 10 поступают импульсы генератора 5, поделенные на десять делителем 28. Это позволяет измерение целой части отношения кодов производить без умножения кода (И,) делимого на десять.

15

Формула изобретения

Цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий первый и второй ключи, генератор импульсов, первый и второй элементы И, фор- 25 мирователь импульсов, первый, второй и третий счетчики импульсов, блок сравнения кодов, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, элемент HF., одновибратор, первый триг— гер, первый элемент задержки, коммутатор, счетчик результата, первые входы первого и второго ключей соединены с первой и второй входными шинами, вторые входы объединены и подключены к выходу генератора импульсов и первому входу первого элемента

И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого ключа, а выход соединен с первым входом первого счетчика импульсов, второй вход которого подключен к третьей входной шине и второму входу второго счетчика импульсов, первый вход которого соединен с выходом второго ключа, а информационные входы второго счетчика импульсов подключены к первой группе входоВ блока сравнения кодов, вторая группа входов которого соединена с информационными выходами первого счетчика импульсов и информационными входами третьего счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого подключен к втором 9<0;Ió третьего счетчика импульсов, тактовому входу коммутатора и входу первого элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого через элемент

HF. подключен к выходу третьего счетчика импульсов, а выход второго элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу коммутатора, а выход соединен с первым входом первого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, третий вход первого счетчика импульсов со— единен с выходом третьего элемента

ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу "Равноч блока сравнения кодов и информационному входу коммутатора, выходы которого соединены с входами счетчика результата, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, в него дополнительно введены третий элемент И, делитель частоты, пятый элемент ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, второй триггер, второй элемент задержки, причем первая и вторая входные шины соединены соответственно с первыми и вторыми входами формирователя импульсов и элемента ИЛИ-НЕ, третий вход которого подключен к третьей входной шине, а выход соединен с объединенными входами "Больше" и

"Равно" блока сравнения кодов, выход "Больше" которого подключен к

D-входу второго триггера, инверсный

R — вход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, а третий вход соединен с третьей входной ши- ной измерителя, причем тактовый вход второго триггера подключен к выходу первого и входу второго элементов задержки, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и тактовым входом первого триггера, D-вход которого подключен к шине логической единицы, а прямой выход второго триггера соединен с входом обнуления коммутатора, первым входом третьего элемента И и входом обнуления делителя частоты, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента И и второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого эле1390595 инф. РхОУ

ft u

Я-Вход ст. разр.

Фиг. 2

Фиг.5

2-измерение

h () < г(г) 1 измерение

Ж Ir) r 2 (r2) мента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, а выход соединен с тактовым входом третьего счетчика импульсов, четвера г

1 г

Г

Ж

U тый и пятая входные шины подключены к информационным входам соответственно первого и второго счетчиков импульсов.

t

t

t

t

1390595

1 изнереиие (h 1 РФ2) измерение (и, у,i

Фиа 5

Редактор Е. Папп

Заказ 1766/46 Тиразк 373 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Умгород, ул. р

П оектная 4

1 г д е

Составитель Ю. Шишкин

Техред И.Верес Корректор В. Гирняк

t

t

t