Устройство для измерения времени задержки
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения времени задержки сигналов стробирования наносекундного диапазона и является дополнительньЕм к а.с. № 1000999. Целью изобретения является повышение точности измерения. В устройстве для измерения времени задержки цель достигается за счет введения блока И слежения . Устройство также содержит управляемый генератор 1 импульсов, генератор 2 импульсов, блок 3 формирования временного сдвига, блок 4 расширения времени задержки, блок 5 формирования временного интервала, блок 6 обработки и регистрации информации , блок 7 совпадения, блок 8 управления , блок 9 формирования сигнала , исследуемый элемент 10. 3 ил. S (Л 01 а 14)
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 G 04 F 10/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автоеСном СВИДятЕЛьСтв
Фие. f
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (61) 1000999 (21) 4261157/24-21 (22) 12.06.86 (46) 15 ° 01 ° 89. Бюл. У 2 (72) Г.С.Венцюс, А.И.Бечюс и В.П.Барткявичюс (53) 621.318(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1000999, кл. G 04 F 10/04, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения времени задержки сигналов стробирования наносекунд„„SU„„34И 640 А 2 ного диапазона и является дополнительным к а.с. Ф )000999. Целью изобретения является повышение точности измерения. В устройстве для измерения времени задержки цель достигается за счет введения блока 11 слежения. Устройство также содержит управляемый генератор I импульсов, генератор 2 импульсов, блок 3 формирования временного сдвига, блок 4 расширения времени задержки, блок 5 формирования временного интервала, блок 6 обработки и регистрации информации, блок 7 совпадения, блок 8 управления, блок 9 формирования сигнала, исследуемый элемент 10. 3 ил.!
451640
Изобретение относится к импульСной технике и может быть использовано для-измерения времени задержки сигналов стробирсвания наносекундного ц«та-:-(а З О На, Цеж> ..:зобретения — повытшение точности измерения, Иа фиг.1 прет(ставлена блок-схема устройства для измерения «ремени за— держки, на фиг. — временные диаграмМЫ,, ПОЯСНЯЮШИЕ РЯООТУ УСтт«ойСтВа Для измерения времени задер«<ки на фиг.3- . схемы блока слежения и блока совпадеНИЯ !
Устройство для измерения времени задержки {фиг.!, содержит управляЕ.. -,ттт .- НЕт«атон 1 тулуп,r ОВ, ГЕНЕ(«аl тор 2 импульсов. блок 3 формирования временного сдв гга., блок 4 расширения времепи зацержки,. блок 5 формирования временного интервала, блок 6 обраоотки и регис-:рации информации, блок 7 совпадения, блок 8 управления,, блок
ЙормиООВчния сигнала, Hcследуемзтй 25
=:пемент 10 и блок 11 слежения.
Быхоi.-, управляемого генератора 1
caeäiiiен с объединенными первыми входами бпо(oв 3, 7 и 11,. выход генератора 2 Оединен с объециненными вторшытт(ВХОдаМИ бЛОКОВ 3, 7 И 1 И таКтовьтм входом блока 6 обработки и регистра а цки .информации,, упр авляюший вход:(о то рого соединен с выходом блока 5 формирования временного интер35 вала и входом разрешения блока 8 уп-, равления„ выход которого соединен с входами сброса блока 3 формирования временного сдвига, блока расширенитя времени зацержки, .блока 9 формирОВВния сигналов и блока 6 обработки и регистрации информации,. Информапнонный вход которого соединен с выходом исследуемого элемента 0 входы которого соединены с выходами формирователей входного игнапа и сигнала
c i po битт«ованиЯ блока 9 > ) pPL,7òßÂÖèû вход которого соед.= .:Нен с первым выхсцомт блока 3 и первым входо«. блока.
В то РО««ВХОД КO g a PO.CO СО ЕДтiq",eи ( вторым вь:."..-:.одам блока 3 и входом стробироиан, .:: блока 9 выход блока . совПНДЕНт.=:.Я СОЕДИНЕН С ВХОДОМ ЗаПУСКа блока 8 и третьим входом блс;(а
СЛЕЖЕНИЯ ВЫХОn КотОРОЛО CaenBНЕН С, 1 5 тр-". гьнм входом Олока 7 совпадения „
ЬЛ(«К 7 (ОВ;аДЕНИЯ Сот(Е т««т(и т D-т««ИГ- гер !2 и элемент V 13. выход которого соегинен с R-входом триггера 12., 0- и D — входы которого являются первым и вторым входами блока 7 совпадения, прямой выход D-три" ãåðà 12 является выходом блока 7, третий вход которого соединен с первым входом .элемента И 13, второй вход которого соединен с инверсным выходом D-тригпер 12, Блок 11 слежения {фиг.З) содержит инвертор 14 и D-триггер 15, Ви С-входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока 11, третьим входом которого является вход инвертора 14, выход которого соединен с R-входом D-триггера 15, прямой выход которого является выходом блока 1. слежения, управляемый генератор 1 импульсов выполнен в виде кварцевого генератора с плавной подстройкой частоты. Блок
3 формирования временного сдвига содержит цва независимых двоичных счетчика и триггер разрешения, блок 4 расширения времени задержки представляет собой два независимых двоич::. ых счетчика. Блок 5 формирования временного интервала выполнен в виде триггера, формирующего прямоугольный импульс,- начало которого совпадает с передним фронтом импульса-на первом выходе блока 4 расширения вре" мени задержки, а конец - с передним фронтом импульса на втором выходе того «ze блока. Блок 6 Обработки и реГИСтРаЦИИ ИифоРМ ттЦИИ СОДЕРжят ДВОИЧно-десятичный счетчик. буферный регистр, элементы дешифраторов и индикатот«а для визуального наблюдения величины измеряемого времени задержки и состояния выходной информации исследуемого элемента 10.
БЛОК 8 управлениЯ содержит триг гер разрешения и элемент останова.
Блок 9 формирования сигнала выполнен в виде формирователя сигнала стробирования крутым передним фронтом, формирователя сигнала с малым
УтРЕНнтИМ Cai«РОтИВЛЕНИЕМ, ФОРМИРУЮ-! (iего входной сигнал с крутым передНИМ -««РОНтатМ И ЭЛЕМЕНта О-таНОВа фОРмиров ания сигналОв; устройство дпя измерения времени задержки работает следующим образом, Плавная подстройка частоты позволяет установить частоту сигнала уп-, равляемого генератора импульсов, равную или меньшую частоты следования сигнала на вы:оде генератора 2 им1640
3
145 пульсов. При этом максимальная разница между периодами этих сигналов в несколько раз меньше величины периодов этих сигналов, Прямоугольные импульсы с выходов управляемого генератора 1 и генератора 2 поступают ( на первые и вторые входы блока 11 слежения и блока 7 совпадения соответственно.
При совпадении передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2 блок 7 совпадения вырабатывает сигнал запуска, который поступает на вход запуска блока 8. Передний фронт этого сигнала формирует сигнал управления схемой останова блока 8 управления, а задний фронт переводит триггер разрешения блока управления в состояние, запирающее дальнейшее прохождение сигнала запуска на вход элемента останова блока 8 управления. Сигнал управления на выходе блока 8 управления, сформированный элементом останова этого блока, устанавливает в нулевые состояния счетчики блока 3 формирования временного сдвига, блока
4 расширения времени задержки, блок
6 обработки и регистрации информа-. ции, переводит элемент останова блока 9 формирования сигналов на ждущий режим и устанавливает триггер разрешения блока 3 формирования временного сдвига в открытое состояние, разрешающее проход импульсов с выходов управляемого генератора 1 и генератора 2 на входы двоичных счетчиков того же блока 3, в которых число укладывающихся счетных импульсов одинаково и равно N. Если Тс — период сигнала генератора импульсов 2, а Tc +
+ gt - период сигнала управляемого генератора 1 импульсов, то временной сдвиг между началами импульсов на выходах блока 3 формирования временного сдвига после полного заполнения счетчиков ьт„=И(т,+bt)-Я т, Ь t„, (1) где ht — прирост периода сигнала генератора 1 после его подстройки;
" гистерезис совпадения нен редних фронтов импульсов генераторов 1 и 2..
Для аннулирования слагаемого ЬС„ в выражении (1) применяется блок,ll слежения, выходной сигнал которого
5 0
45 управляет запуском — блокированием блока 7 совпадения. На фиг.2 показано, что временной интервал между передними фронтами сигналов генераторов 1 (фиг.2а) и 2 (фиг.26) периодически уменьшается, т.е. происходит периодическое приближение во времени передних фронтов (интервалы 5t<, 5 с на фиг.2). Блок ll слежения определяет момент времени t „ (фиг.26), при котором. передний фронт сигнала генератора 2 совпадает с высоким логическим уровнем сигнала генератора
После ог1ределения момента t Ä блок
11 устанавливается в режим блокирования. При этом передний фронт сигнала генератора 1 совпадает с низким логическим уровнем сигнала генерато-, ра 2. Укаэанное совпадение (фиг.26) продолжается до момента времени tño определяющего совпадение передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2.
Следовательно, блок 11 слежения определяет момент времени,„, после которого передний фронт сигнала генератора 1 приближается к переднему фронту сигнала генератора 2. В моменте й,„ блок ll на выход вырабатывает высокий логический уровень напряжения, запускающий блок 7 совпадения. Поскольку после момента t, ïåредние фронты сигналов генераторов
1 и 2 приближаются друг к другу строго с одной стороны, момент совпадения
t, „, определяемый блоком 7 совпадения, не характеризуется гистерезисом и Qt = О. В момент t. „ блок 7 вырабатывает сигнал запуска, после чего блок 11. устанавливается в ждущий режим, а блок 7 — в режим блокирования.
Выражение (1) можно записать в вице
Ьт„ь m (.Г,+ЬС) — N т, (2)
Импульсы с выходов блока 3 поступают на блок 9 формирования сигналов, где формируются для исследуемого элемента 10 входной сигнал и сигнал стробирования с крутыми передними фронтами, временной сдвиг мезду которыми равен Т„, после чего элемент останова формирования сигналов блока 9 переводится в закрытое состояние, запрещающее дальнейшее прохождение импульсов с выходов блока 3 формирования временного сдвига на формирователи сигналов блока 9.- Сформированные сигналы поступают на со1451640 б ответствующие шины входа и стробирования исследуемого элемента 10, который перевозбуждается в начале перепада входного сигнала. Передний фронт этого сигнала при подстройке частоты следования импульсов управляемого генератора 1 задерживается по сравнению с передним фронтом сигнала стробирования на величину Т„, которая зависит от прироста периода сигнала генератора 1 после подстройки его частоты. Если при этом время задержки сигнала стробирования исследуемого элемента 10 больше сформированного временного сдвига
1 Т„ между передними фронтами перепада. входного сигнала и сигнала стробирования, то компонент стробирования элемента 10 зафиксирует сигнал, соответствующий сформированному блоком
9 входному перепаду. В противном случае компонент стробирования фиксирует сигнал, соответствующий нулевому начальному входному уровню, так как сигнал стробирования появляется раньше на выходе компонента стробирования, чем перепад входного сигнала достигает уровня логического напряжения, т.е, такого уровня, который компонентом стробирования исследуемого элемента 10 уже применяется как 1." или соатветственно.. Сигнал, зафиксированный компонентом стробирования после появления его на выходе элемента 10, дешифрируется, записывается в буферный регистр блока обработки и регистрации информации 6 и выдается на индикаторы того же блока
6 для визуального наблюдения. Малое внутренее сопротивление формирователя входного сигнала бпока 9 уменьшает влияние входной емкости элемента 10 на время достижения входным сигналом уровня логического напряжения. Указанное влияние уменьшается еще и тем, что элемент 10 перевозбуждается входным сигналом с крутым передним фронтом в начале его перепада. При этом временной сдвиг ЬТ„ на выходе блока 3 равен времени задержки сигнала стробирования исследуемого элемента 10 в момент начала изменения состояния ее выходной информации, что свидетельствует о том, что компонентом стробирования фиксируется начало перепада входного сигнала. Импульсы, временной,,сдвиг между передними фронтами которых Т„ с выходов блока 3 формирования временного сдвига поступают на входы двоичных счетчиков блока 4 расширения времени задержки, в которых число укладывающихся счетных ийпульсов одинаково и равно М. Временной сдвиг между началами импульсов на выходах счетчиков после полного их заполнения
KT = N hT, (3)
На выходе блошка 5 формирования временного интервала этот временной сдвиг Т трансформируется в прямо% угольный импульс шириной Т . Передний фронт этого импульса открывает вход для поступления счетных импульсов с выхода генератора 2 импульсов на двоично-десятичный счетчик блока
6 обработки и регистрации информации. Задний фронт импульса на выходе блока 5 формирования временного интервала закрывает прохождение счетных импульсов на двоично-десятичный счетчик блока 6, записывает информацию с этого счетчика в буферный регистр блока 6 обработки и регистрации информации., триггер разрешения блока 3 формирования временного сдвига переводит в закрытое состояние, а триггер разрешения блока 8 управления — на ждущий режим. Информация на буферном регистре блока 6 дешифрируется и выдается на индикаторы того же блока 6 для визуального представЗ5 ления измеряемого времени задержки сигнала стробирования. При определении блоком 11 момента t, и блоком
7 момента и „ начинается новый цикл .измерений, Число записанное на двоично-десятичном счетчике блока 6 обработки и регистрации информации:
К = — = 1 Т йТ М
{4)
Временной сдвиг Ь Т» является эквивалентным измеряемому времени задержки сигнала стробирования в компоненте стробирования исследуемой стробируемой интегральной схемы. Ес50 ли выбрать отношение М/Т = 10, то, -с измеренное время задержки выражается в наносекундах.
Таким образом, применение блока
11 слежения в известном устройстве позволяет свести к нулю гистерезис
55 совпадения передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2, Поскольку гисте-. резис является источником погрешности, блок 11 способствует увеличению! ч5l640 гааЛ.
1 точности измерении времени задержки сигналов стробирования в компонентах стробирования интегральных схем.
Формула изобретения
Устройство для измерения времени задержки по авт.св. М 1000999, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьп .ения точности, в него вве— ден блок слежения, первый вход которого соединен с выходом управляемого
5 генератора импульсов второй вход блоУ ка слежения соединен с выходом генератора импульсов, третий вход блока слежения соединен с выходом блока совпадения, третий вход которо го соединен с выходом блока слежения.
