Измеритель временных интервалов
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i ц 744428
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.11,77 (21) 2543695/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования описания 30.06.80 (51) М. Кл.з
G 04F 10/04
Государственный комитет (53) УДК 621.317.79 (088.8) ло лелем изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
А. Г. Шульман и Д. М. Шульгин (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЪ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ
Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в радиолокации и радионавигации, а также в устройствах обработки импульсных сигналов.
Известные устройства измерения временных интервалов, заданных импульсами
«Начало» и «Конец», использующие принцип заполнения временного интервала тактовыми импульсами высокостабильного кварцевого генератора с последующим их счетом, имеют ограничения по точности измерения, вызванные конечной частотой тактовых импульсов, приводящей к неучтенным ошибкам дискретности измерения в начале и конце измерения (1).
Известен цифровой измеритель интервалов, построенный на принципе преобразования время — амплитуда — код и содержащий два канала измерения. Первый канал включает в себя кварцевый генератор, схему И, триггер управления и счетчик. Второй ка" нал имеет два генератора пилообразного напряжения, компараторы и схему управления (2).
Недостатком измерителя является снижение точности измерения при увеличении измеряемого интервала.
Цель изобретения — повышение точности измерения интервалов времени.
Поставленная цель достигается тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, элемент И, счетчик, а также
5 первый и второй триггеры, выходы которых через элемент ИЛИ подключены ко второму входу элемента И, первый преобразователь время — амплитуда, первый вход которого соединен со входом измерителя «Начало» и
10 первым входом первого триггера, второй преобразователь время — амплитуда, первый вход которого соединен со входом измерителя «Конец» и вторым входом первого триггера, счетчик, вход которого соединен
15 со входом «Конец», первый нуль-орган, первый вход которого соединен с выходом первого преобразователя время — амплитуда, второй нуль-орган, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, 20 .введены два дополнительных преобразователя время — амплитуда, сумматор, два элемента задержки. Выход первого дополнительного преобразователя подключен ко второму входу первого нуль-органа, первый
25 вход второго дополнительного преобразователя подключен к выходу первого нуль-органа и второму входу первого дополнительного преобразователя. Входы сумматора соединены с выходами второго и второго до30 полнительного преобразователей, а выход
744428
I0
65 соединен с первым входом второго нуль-органа. Вход первого элемента задержки соединен с выходом счетчика циклов, а выход — с первыми входами первого дополнительного преобразователя и второго триггера, вход второго элемента задержки — с выходом второго нуль-органа, со вторым входом второго триггера и со вторым входом второго дополнительного преобразователя время — амплитуда, в выход соединен с установочным входом счетчика и входами сброса всех преобразователей, вторые входы первого и второго преобразователей время †амплиту подключены к входу опорного генератора.
На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2 — временные диаграммы.
Измеритель содержит опорный генератор
1, элемент И 2, счетчик 3, первый триггер 4, преобразователи 5 — 8 время — амплитуда, счетчик 9 циклов, элемент 10 задержки, нуль-орган 11, сумматор 12, нуль-орган 13, источник 14 опорного напряжения, элемент
15 задержки, второй триггер 16, элемент
ИЛИ 17.
Работа устройства присходит следующим образом (фиг. 2).
Импульс «Начало» запускает преобразователь 5, напряжение на выходе которого
U»,, пропорционально интервалу времени от импульса «Начало» до первого тактового импульса генератора 1 At1 и определяется постоянной времени преобразователя т1.
Соответственно импульс «Конец» запускает преобразователь 7, напряжение на выходе которого пропорционально отрезку времени от импульса «Конец» до первого тактового импульса генератора 1 At> и определяется постоянной времени преобразователя т1.
После N измерений напряжение па выхоче преобразователя 5 будет пропорционально
N сумме интервалов времени - t,i>,а иа nbI
N ходе преобразователя 7 — ), Ь /,i . Запуск преобразователя б производится N-м импульсом «Конец», задержанным элементом
10 на время At, необходимое для окончания
N-й отработки преобразователя 7. Одновременно этот же импульс устанавливает в единичное состояние триггер 16, Напряжение на выходе преобразователя 6 U»»>., пропорционально отрезку времени от N-ro импульса «Конец» до момента, когда напряжения на выходах преобразователя 5 и 6 станут равными, и определяется постоянной времени преобразователя 6 т . Момент этого равенства фиксируется специальным сигналом нуль-органа 11, Этот же сигнал используется для запуска преобразователя 8. Напряжение на выходе этого преобразователя пропорционально отрезку времени от прихода сигнала с выхода нуль-органа 11 до момента, когда сумма выходных напряжений преобразователей 7 и 8, поданная на один вход второго нуль-органа 13 через сумматор
12 амплитуд, станет равной опорному напряжению источника 14, поданному на другой вход нуль-органа 13, Постоянная времени преобразователя 8 равна т . Напряжение источника 14 пропорционально N периодам тактовых импульсов генератора 1.
Момент равенства напряжения сумматора
12 амплитуд и источника 14 фиксируется специальным сигналом нуль-органа 13, который одновременно устанавливает в нулевое состояние триггер 16. Этот же сигнал позволяет произвести отсчет со счетчика 3.
За время N замеров на счетчик 3 через элемент И 2, открываемый через элемент
ИЛИ 17 триггером 4, пройдут ni импульсов с генератора 1. Усредненное иа N npu отсчете это число с учетом первоначальной установки счетчика 3 в « — V» составит:
1 Ъ-1 — ni — 1. ю
Первоначальная установка счетчика (для следующего цикла) производится после каждого отсчета сигналом нуль-органа 13, задержанным иа время, необходимое для отсчета, вторы л элементом 15 задержки. Этот же сигнал производит начальную установку преобразователей 5 — 8. Элемент И 2 открыьается триггером 16 иа время, пропорциональное сумме сумм
М N д /,ю + . t, t.
Коэффициент пропорциональности составляет для единичного измерения. При
> ( усреднении N замеров постоянная времени т должна быть уменьшена и У раз. Таким образом, число импульсов генератора 1, сос - итанных счетчиком дополнительно 3 1 время включения триггера 16, составит — (y: i,> ->- g»i,:)
Очень удобно, например, если счетчик 3 деcs.òn>Iuûé, выбирать т — — 10т1, так как в этом случае дополнительные импульсы будут составлять «десятые» доли младшей декады, заполненной основными импульсами.
Если же в N=10, то количество дополнительных импульсов будет равно
1Π— (y >i,i+ g>>,i ) .
Таким образом, число, считываемое со счетчиком составляет
1О 10 1Π— ni — 1+ — Dt,i + И,i
В этом случае младшая декада счетчика 3 будет заполнена усредненными аналоговым
744428 чпульс сйособом «десятыми» долями измеряемого временного интервала, а следующие — усредненными цифровым способом «единицами», «десятками», и т. д. Такой способ усреднения остатков At и Л4 с предваритель- 5 ным их суммированием и последующим преобразованием в число импульсов имеет преимущество по точности по сравнению со способом, когда каждый раз величины At> и Л4 преобразуются в число импульсов, импульсы суммируются и потом уже усредняются цифровым способом.
В предлагаемом измерителе повышение точности достигается путем время-аналогового преобразования интервалов в пределах 15 периода частоты опорного кварцевого генератора, Формула изобретения
Измеритель временных интервалов, со- 20 держащий последовательно соединенные опорный генератор, элемент И, счетчик, а также первый и второй триггеры, выходы которых через элемент ИЛИ подключены ко второму входу элемента И, первый преобразователь время — амплитуда, первый вход которого соединен с первым входом первого триггера, второй преобразователь время — амплитуда, первый вход которого соединен со вторым входом первого триггера и со входом счетчика циклов, первый нуль-орган, первый вход которого соединен с выходом первого преобразователя время— амплитуда, второй нуль-орган, второй вход которого соединен с источником опорного 35
6 напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в него дополнительно введены два преобразователя время — амплитуда, сумматор, два элемента задержки, выход первого дополнительного преобразователя подключен ко второму входу первого нуль-органа, первый вход второго дополнительного преобразователя подключен к выходу первого нуль-органа и второму входу первого дополнительного преобразователя, входы сумматора соединены с выходами второго и второго дополнительного преобразователей, а выход соединен с первым входом второго нуль-органа, вход первого элемента задержки соединен с выходом счетчика циклов, а выход — с первыми входами первого дополнительного преобразователя и второго триггера, вход второго элемента задержки соединен с выходом второго нуль-органа и со вторыми входами второго дополнительного преобразователя время — амплитуда и второго триггера, выход второго элемента задержки подключен к установочному входу счетчика и входам сброса всех преобразователей время — амплитуда, причем вторые входы первого и второго преобразователей время — амплитуда соединены со входом опорного генератора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Журнал «Измерительная техника» № 4, 1971, с. 41.
2. Авторское свидетельство СССР
М 379911, кл. G 04F 10/04, 22.11.71.
744428
% " у м г /( БШфйй lillliliiII 111ИШ 1! ШЕ!ШШШШЙЙШ
gb//ад Имл лБа л Но4 оло.я ая - («1 " 2 / 1 г я Ant едкчич наеа отмера ноя 7изм.ю v» о Р Редактор Е. Караулова Заказ 1201/17 Изд. № 348 Тираж 497 Подписное IIIIO «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретенипй и открытий 113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 Еы,год пр адрлоА теля 5 Ьчод пре адрозоаот диод пре розоаолел Ришад пр розоаот 11 Ш111 11 И1 з J3JjjiJJJJJJJJJ(j JIQIIJJJglggJJJPiJJJJJJJJJJJJil3JJiJIIJJJJ JJJJJ I E Составитель В. Новоселов Техред А. Камышникова Корректор О. Иоанесяи
