Устройство для измерения отношения двух временных интервалов

 

Изобретение относится к электрорадиоизмерительной технике и может быть использовано при построении цифровых измерителей отношений временных интервалов. Цель изобретения - увеличение точности измерения в области высоких частот. Поставленная цель достигается использованием дискретного интегратора на основе реверсивного счетчика, введение которого уменьшает погрешность измерения в области высоких частот. 2 ил.

Изобретение относится к электрорадиоизмерительной технике и может быть использовано при построении цифровых измерителей отношений временных интервалов.

Известен измеритель временных интервалов, содержащий генератор постоянного тока, зарядный ключ, усилитель постоянного тока, накопительный конденсатор, разрядный ключ и разрядный резистор, причем незаземленный полюс генератора постоянного тока соединен со средним контактом зарядного ключа, первый контакт которого соединен с входом усилителя постоянного тока одной обкладкой накопительного конденсатора и одним выводом разрядного резистора, вторая обкладка накопительного конденсатора соединена с выходом усилителя постоянного тока и одним из контактов разрядного ключа, второй контакт которого соединен с другим выводом разрядного резистора, а входы управления разрядного и зарядного ключей являются входами устройства [1] Недостатками измерителя является недостаточная точность, поскольку выходное напряжение содержит пульсации, вызванные неодновременным действием зарядной и разрядной цепей.

Наиболее близким к предлагаемому относится цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий первый и второй счетчики импульсов, выходы первого из которых соединены с соответствующими выходными шинами, первый и второй элементы И, первую и вторую входные шины [2] К недостатку прототипа следует отнести невысокую помехоустойчивость, вызванную тем, что устройство-прототип позволяет измерять мгновенное значение отношения двух временных интервалов.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие функционирование измерителя.

Устройство для измерения отношения двух временных интервалов содержит генератор 1 счетных импульсов, RS-триггеры 2 и 3, реверсивный счетчик 4, счетчик 5 импульсов, элементы И 6-10, элемент ИЛИ 11.

Выход генератора 1 счетных импульсов соединен с точкой, объединяющей первые входы первого и второго элементов И 6 и 7, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 4, выход обнуления которого соединен с R-входом второго RS-триггера 3. Прямой, инверсный выходы первого RS-триггера 2 и прямой выход второго RS-триггера 3 соединены соответственно с первым входом четвертого элемента И 9, первым и вторым входами третьего элемента И 8, причем выход последнего соединен с первым входом пятого элемента И 10. Выходы четвертого и пятого элементов И 9 и 10 соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И 6 и 7 и входами элемента ИЛИ 11, выход которого соединен со счетным входом счетчика 5, выходная шина которого является выходом измерителя, а выход переполнения соединен с R-входом первого RS-триггера 2. Сигнальные входы Вх₁ и Вх₂ соединены с вторыми входами четвертого и пятого элементов И 9 и 10. Управляющий вход "Пуск" объединяет S-входы триггеров 2 и 3 и R-входы счетчиков 4 и 5.

Устройство для измерения отношения двух временных интервалов работает следующим образом.

На входы Вх₁ и Вх₂ поступают последовательности импульсов (на фиг. 2 Вх₁ и Вх₂) с длительностями t₁ и t₂, соответственно. С приходом сигнала "Пуск" (на фиг. 2 "Пуск") счетчики 4 и 5 устанавливаются в нулевое состояние, а триггеры 2 и 3 устанавливаются в единичное состояние (на фиг. 2 U₂, U₃). Установка триггера 2 в единичное состояние разрешает прохождение импульсов с входа Вх₁ на вход счетчика 5 (на фиг. 2 U₉), а на вход суммирования счетчика 4 (на фиг. 2 U₆) пачек импульсов. В момент, когда на вход счетчика 5 поступит n импульсов (на фиг. 2 U₉), счетчик 5 обнулится, на его выходе переполнения выработается импульс переполнения (на фиг. 2 U₅), поступающий на R-вход RS-триггера 2, что приведет к переключению последнего в нулевое состояние (на фиг. 2 U₃). К этому времени в счетчике 4 зафиксируется число импульсов N, которое может быть определено следующим соотношением: N f_гси·t₁·n (1), где f_гси частота следования импульсов генератора 1 счетных импульсов; t₁ длительность временного интервала на входе Вх₁; n емкость счетчика.

Переключение триггера 2 в нулевое состояние разрешает прохождение импульсов с входа Вх₂ на вход счетчика 5 (на фиг. 2 U₁₀), а на вычитающий вход счетчика 4 пачек импульсов (на фиг. 2 U₇). По мере поступления импульсов на вход Вх₂ значение в счетчике 5 увеличивается, а в счетчике 4 уменьшается и в момент, когда счетчик 4 обнулится, на его выходе появится короткий импульс (на фиг. 2 U₄), переключающий триггер 3 в нулевое состояние (на фиг. 2 U₃), прохождение импульсов на входы счетчиков 4 и 5 прекращается (на фиг. 2 U₁₀, U₇), в счетчике фиксируется число импульсов m. С учетом того, что значение N в счетчике 4 при обратном и прямом счете неизменно N f_гси·t₂·m (2), где m длительность временного интервала на входе Вх₂, с учетом (1) и (2)

Из последнего равенства следует, что значение N_x будет пропорционально отношению временных интервалов.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проводить измерения усредненного значения отношения двух временных интервалов.

Формула изобретения

Устройство для измерения отношения двух временных интервалов, содержащее первый и второй счетчики импульсов, выходы первого из которых соединены с соответствующими выходными шинами, первый и второй элементы И, первую и вторую входные шины, отличающееся тем, что в него введены третий, четвертый, пятый элементы И, первый и второй RS-триггеры, элемент ИЛИ, генератор счетных импульсов и шина "Пуск", причем выход генератора счетных импульсов соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго счетчика импульсов, выполненного реверсивным, выход обнуления которого соединен с R-входом первого RS-триггера, S-вход которого соединен с входом сброса первого счетчика импульсов, S-входом второго RS-триггера, с шиной "Пуск" и с входом сброса второго счетчика импульсов, прямой выход с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом второго RS-триггера, выход с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с первой входной шиной, а вторая входная шина соединена с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом второго RS-триггера, причем выходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И и соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, выход обнуления которого соединен с R-входом второго RS-триггера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2