Цифровой калибратор временных интервалов

 

Использование; в измерительной технике, при прецизионных измерениях временных интервалов. Сущность изобретения: цифровой калибратор временных интервалов содеруН<ит два канала, каждый из которых состоит из генератора 1 опорного напряжения, делителей 2 и 5 частоты, двух линий задержки 3, 8, двух схем совпадения 4, б, формирователя 7 импульсов, выходного формирователя 9, схемы управления 10. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51>5 C.. 04 Г 10/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4873246/21 (22) 11.10.90 (46) 07.12.92. Бк>л. М 45 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) Д.И. Ковалев, МД, Конторов, А.А. Максимчук и ВЮ. Смердов (56) Авторское свидетельство СССР

М 537334. кл. G 04 Р 10/06. 1974, (54) ЦИЭi ОВОЙ KARMBPAT0P ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

„;, SU„„1788079 А1 (57) Использование, в измерительной технике, при прецизионных измерениях временных интервалов. Сущность изобретения: цифровой калибратор временных интервалов содержит два канала, каждый из которых состоит из генератора 1 опорного нанря>кения, делителей 2 и 5 частоты, двух линий задержки 3, 8, двух схем совпадения

4, 6, формирователя 7 импульсов, выходного формирователя 9, схемы управления 10. 2 ил, 3

17(>007(>

Изобретение относитсл к измеритель1гой технике и может найти применение при прецизионных измерениях временных интервалов, Наиболее близклм техническим решг:— нием к предлагаемому явллетсл устройство, содержащее опорный генератор и два каналаз-кольца импул ьсно-фазовой подстройки частоты, каждое из которых содержит импульсно-фазовый детектор, запомина>ощее устройство, регулируемый исто>ник калибpoBBHHoI0 постоянного напряжения, подстраиваемый генератор, (I>0pмиру>ов.,ее устройство, Недостатком известного устройства является относительно низкая точность заданил врсменных интервалов, обусловленная

El основном собственной нестабильностью импульсно-фазовь>х,цетекторов, запоминз1ощих устройств, источника калиброванного напрлженил и подстраиваемых генераторОВ. Наличие цепи импульсно-фазовой подстройки частоты не способно полностью нейтрализовать фазовые нестабильности указанных узлов.

Целью изобретения лвляетсл повышение точности задания времсч1нLIõ интерваnОв за счет с)lи>Kениn фазОBОЙ1 нестабильности.

Поставленная цель достигаетсл тем, -:то в устройство, содержащее опорный генератор, выход которого подкл1очен к двум идентичным каналам фармираванил опорных импульсов, каждый лз которых содержит делитель частOты и выуодhOÉ формирователь импульсов, в каждый иэ Каналов введены второй делитель чьстоты, первая и вторая линии задержки, первая и вторал схемы совпаденил, формирователь длительности, схема управления, г>ричем один из выходов первого делителя -1зстоты через первую линию задержки nopKTIIo«eff к одному из входов первой схемь1 совпадения, а другой вь1ход через второй делитель частоты подкл>очен ко второму входу первой схемы совпадения, выход которой соеДИHЕН С П8РBЫМ ВХОДОМ BTОРОЙ СХ8МЫ совпадения, второй вход которой подкл10чен к выходу формирователя длительности, вход которого через вторуl0 nw! Ilr>IQ задержки подключен к выходу г>порного генератора, а выход второй схемы совпадения подключен ко входу выходного формирователя импульсов, причем входы управления режимами работы и лнфОрмационflые вхÎды параллельной загрузки делителей частоты Обоих каналов подкл!Очен K вlлходям сУОми УПРзвленил, ВХОД K01 ÎPÎÉ ГIОД1(Л10чен к выходу опорного генепатора.

4l5

Такое построение каждого канала калибратора позволяет повысить точность формирования временного интервала за счетустраненил фазовых нестабильностей в каналах формирования временных сдвигов, поскольку в предлагаемом устройстве фззовые нестабильности выходных сигнзлОв Определяютсл практически нестабильностью частоты лишь огюрного генератора, так как величины фазовых нестабильностей узлов формирования временного сцвига, содер>ка>цих,целители частоты, flepBylo ллнию зздер>кки и перву>о схему совпадения не влил>от на вели кину фазовой нестабильности выходного сигнала, а лишь подготзвлиВВК>Т временные ворота для егÎ слодованил, Нз фиг.1 приведена функциональнал схема и р(длагаемого Kas1ибратора; на фиг.2 — временные диаграммы его работы, Цифровой калибратор временных интервалов содержит генератор 1 опорного напряжения, OopKnlî÷åííûé к двум каналам формирования опорных импульсов, кэ>кдый из которых содержит первый делитель 2 частоты, первый вход которого через первую лини>о задержки 3 подкл>о IeH к первому входу первой схем>. совпадения 4, а второй выход через второй, целитель 5 под 1 к первому входу второй схемы совпадения 6, второй вход которой подключен к выходу формирователя 7 длительности, вход которого через линию задер>кки S подклю leH K выходу опорного генератора 1, выход второй схемы совпадения 6 подкл очен к входу выход11ого формирователя 9, к управляющим входам и информационным входам параллельной загрузки делителей частоты подкл101ены выходы схемы управления 10, вход которой подключен к выходу опорного генератора 1.

Калибратор работает следу1ощим образОм. Сигналы высокой (астоты с выхода опорного генератора 1 формиру>отся с помощью формирователя 7 длительности, Эти сигналы поступают через схему совпадения

6 и вьо(одной формирователь 9 B нагрузку лишь B случае, если имеетсл сиг>1зл разрепенил нз втором входе схемы совпаденил 6.

Формирование сигнала разрешения осуществллетсл с помощью злеме 1708 2-5, Нри атом Делители 2, 5 осуществляго-;. понижение частоты опорного генератора 1 до необходимой величины, делитель 2 вместе с линией задержки 3 обеспечивает ноомиоование длительности сигнала разрешения длл схемы совпадения 6и необходимый временной сдвиг этого сигнала. В качестве верного выхода дслителя 2 частоты используетсл один из промежуточных ин 780079 формационных выходов. длительность сигнала на котором удовлетворяет предьявляемым требованиям к длительности временных ворот. Это оказывается возможным поскольку длительность выходных сигналов, а значит и длительность временных ворот, целесообразно выбирать в диапазоне десятков нс. что вполне достаточно для работы с цифровыми схемами ЭСЛ. Использование этих схем наиболее выгодно при построении прецизионных калибраторов временных интервалов.

Длительность калиброванных временных интервалов задается путем программирования делителей частоты с помощью специальной схемы управления, которая обеспечивает загрузку в делители частоты соответствующего двоичного кода. Схема управления может быть реализована в расчете на осуществления "ручного" управления или на управление с применением

ЭВМ. Воэможность управления калибратором с помощью ЭВМ существенно расширяет область его применения и повышает эффективность его работы в связи с сущестBQHHblM сокращением времени его перепрограммирования.

Предложенное построение устраняет влияние узлов формирования временной задержки на стабильность следования выходных сигналов. При этом относительная нестабильность формирования на выходе схемы временного интервала может быть оценена по соотношению и +и,,-+q +cr. +а

2 2 2 2 2 з 4 где г, а ., a<, о-,. о р случайные погрешности соответственно узлов 1, 8, 7, 6, 9, Величина относительной случайной погрешности, связанная с нестабильностью опорного генератора в случае использования кварцевого резонатора составляет 10 — 10 . Величины случайной фаэовой неста7 бильности цифровых синхронных элементов схемы задержки 8 и формирователя 7 длительности, а также схемы сравнения 6 и выходного формирователя могут быть оценены по соотношению 02,.,5 = (1 — 5).10

-3 азад/Ти ГДЕ сзад — СРЕДНЕЕ ВРЕМЯ ЗаДЕРжКИ для цифровых схем данной серии;

T, — длительность формируемого интервала;

= З т, Коэффициент 8 учитывает количество узлов — источников фазовой нестабильности в обоих каналах калибратора. При реализации устройства, например, на микросхемах серии К1500 со временем базового логического элемента таад = 1 нс, значение относительной нестабильности длительности калиброванного интервала величиной 10 мкс составляет (1 — 2) 10

-б

Важным достоинством предлагаемого устройства является отсутствие жестких требований к узлам деления частоты, которые могут работать как в синхронном, так и в асинхронном режимах, поскольку их временная нестабильность не оказывает влияния на стабильность временнога интервала, Формула изобретения

Цифровой калибратор временных интервалов, содержащий опорный генератор, выход которого подключен к входай двух идентичных каналов формирования опорных импульсов, каждый из которых содержит первый делитель частоты и выходной формирователь импульсов, о т л и ч а о щ и йс я тем, что, с целью повышения точности задания временных интервалов, в него дополнительно введены второй делитель частоты, первая и вторая линия задержки, первая и вторая схемы совпадения, устройство управления, причем один из выходов первого делителя частоты через первую линию задержки подсоединен к одному иэ входов первой схемы совпадения, а другой через второй делитель частоты к второму входу первой схемы совпадения, выход которой подключен к первому входу второй схемы совпадения, второй вход которой подключен к выходу формирователя длительности, выход которого через вторую линию задержки подключен к выходу опорного генератора, а выход второй схемы совпадения соединен с входом выходного формирователя импульсов, причем входы управления режимом работы и входы параллельной загрузки делителей частоты подключены к выходам схемы управления, а вход схемы управления подключен к выходу опорного генератора.,+ 2 (". 5) >0 |зад

1780079

Составитель Н.Полякова

Техред М,Моргентал Корректор И.Муска

Редактор

Заказ 4436 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры1 иям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101