Устройство для измерения временных интервалов в непериодических последовательностях импульсов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»746396 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230976 (21) 2406650/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 070780. Бюллетень М 25 (51)М. Кл.

G F 10/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317..761(088.8) Дата опубликования описания 070780 (72) Авторы изобретения

О. Н. Музыченко и С. И. Каразин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ В НЕПЕРИОДИЧЕСКИХ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯХ ИМПУЛЬСОВ

ЗО

Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в измерительной аппаратуре и в устройствах обработки информации для измерения и индикации временных характеристик непериодических процессов.

Известно устройство для измерения временных интервалов между соседними импульсами входной последовательности иМпульсов, содержащее формирователь входных сигналов, генератор квантующих импульсов, вентиль совпадения, счетчик импульсов, блок задержки и регистратор. Устройство позволяет измерять непрерывно следующие один за другим интервалы времени (1) .

Однако устройство обладает огра- 2О ниченным диапазоном измерений, так как длительность каждого измеряемого интервала должна быть не менее времени заполнения и не более удвоенного времени заполнения счетчика бло- 25 ка задержки, а также недостаточной точностью измерения вследствие рассогласования длительностей импульсов входной и квантующей. последовательностей.

Известно устройство для измерения временных интервалов в непереоди- ческих последовательностях импульсов, содержащее регистр адреса, соединенный входом через переключатель с генератором смены адреса, а выходами — с входами блока запоминания и преобразователя кода, соединенного другими входами соответственно с выходом коммутатора, подключенного другим выходом к цифровому индикатору, к которому также подкюпочен выход преобразователя кода, и выходом регистрасчетчика, соединенного другим выходом с блоком запоминания, а счетным входом через переключатель - с эталонным генератором (2) .

Однако этому устройству присущи недостаточная точность измерения, так как сброс регистра-счетчика осуществляется каждый раз приходящим измерительным импульсом. Если длительность измерительчого импульса больше или равна длительности импульса эталонного генератора, то происходит потеря импульсов эталонной частоты, приходящих за время, пока на входе сброса регистра-счетчика . имеется измерительный импульс. Если

746396

1 (длительность измерительного импульса меньше длительности импульса эталонного генератора, то один и тот же импульс может. быть сосчитан- регистром-счетчиком до и после сброса. Перечисленные причины приводят к появлению дополнительной погрешности измерения; сравнительная сложность и стоимость устройства, недостаточная помехоустойчивость.

Целью изобретения является повышение точностй измерения и помехоустойчивости, упрощение и снижение стоимости

Цель достигается тем, что в устройство измерения временных интервалов в непериодических последовательностях импульсов введены четыре триггера, шесть элементов И-НЕ и два инвертора, при этом вход устройства образован точкой соединения .прямого входа первого триггера и одного из входов первого ."-лемента

И-НЕ, прямой выход первого триггера соединен с одним из входов второго элемента И-НЕ, к выходу которого подключены прямой вход второго триггера и один из входов третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, подключенного выходом к инверсному. входу третьего триггера, прямой вход которого соединен с выходом третьего элемен-.а И-НЕ, с которым также соединены прямой вход четвертого триггера, один из входов четвертого элемента И-НЕ, и через переключатель-разрешающий вход ре" гистра-счетчика, прямой выход третьего. триггера подключен к одному из входов пятого элемента И-НЕ, а инверсный выход к инверсному входу первого триггера и второму входу второго элемента И-НЕ, третий вход которого соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ, подключенного выходом к инверсному входу второго триггера, и выходом эталонного генератора, прямой выход четвертого триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого через переключатель .подключен к входу сброса регистра-счетчика,, второму входу регистра адреса и непосредственно к входу первого инвертора, подключенного выходом к одному иэ входов шестого элемента И-НЕ, втОрой Вход которого соединен с выходом второго инвертора, а выход - с инверсным входом четвертого триггера, вход второго инвертора подключен к выходу эталон-, ного генератора.

Это позволяет осуществлять считывание информации о предыдущем временном интервале с выхода регистра-счетчика в запоминающее устройство синхронно с паузой между двумя первыми импульсами эталонного генератора, совпадающими с последующим временным интервалом непериодической последовательности импульсов, и осуществлять сброс регистрасчетчика синхронно с импульсом эта-. лонного генератора, следующим непосредственно за указанной паузой.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — диаграммы напряжений на блоках устройства.

Предлагаемое устройство для измерения временных интервалов в непериодических последовательностях

15 импульсов содержит триггеры 1, 2, 3 и 4, элементы 5, 6, 7, 8, 9 и 10 Й-НЕ, инверторы 11 и 12 регистра 13 адреса, представляющий собой счетчик с параллельной выдачей кода, блок 14

20 запоминания (БЗ ), регистр-счетчик

15, генератор 16 импульсов эталонной частоты (эталонный генератор), преобразователь 17 кода чисел,преобразующий код, записанный в (БЗ) 14

2 в код,требуемый для индикации, коммугатор 18,определяющий очередность преобразования кодов, цифровой индикатор 19, генератор 2(смены адреса (мультивибратор),служащий для устаЗ0 новки и изменения содержимого регистра 13 адреса, и переключатель 21

Вход устройства образован точкой соединения прямого входа триггера

1 и одного из входов элемента 8 И-НЕ.

Прямой выход триггера 1 соединен с одним из входов элемента 5 H-HE, к выходу которого подключены прямой вход триггера 2 и один из входов элемента 7 И-НЕ, второй вход которо40 ro соединен с прямым выходом триггера 2, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента 8 И-НЕ

Выход последнего подключен к инверсному входу триггера З,прямой вход которого соединен с выходом элемента 7

И-НЕ, с которым также соединены прямой вход триггера 4, один из входов элемента 9 И-НЕ. Через переключатель

21 с выходом элемента 7 И-HE кроме того, соединен разрешающий вход ре- гистра-счетчика 15. Прямой выход триггера 3 подключен к одному из входов элемента 6 И-НЕ, а инверсный выход— к инверсному входу триггера 1 и второму входУ элемента 5 И-НЕ, третий вход которого соединен с вторым входом элемента 6 И-НЕ,подключенного выходом к инверсному входу трйггера 2, и вы-1. ходом эталонного генератора 16. Прямой выход триггера 4 соединен. с вто60 рым входом элемента 9 И-НЕ, выход которого подключен к входу инвертора .11 и через переключатель 21 к входу сброса регистра-счетчика 15, и одному из входов регистра 13 адреса.

65 Другой вход регистра 13 адреса сое746396 динен через переключатель 21 с гене,ратором 20 смены адреса.

Выход инвертора 11 подключен к одному иэ входов элемента 10 И-НЕ.

Второй вход последнего соединен с выходом инвертора 12, а выход — с инверсным входом триггера 4. Вход инвертора 12 подключен к выходу эталон-. ного генератора 16. Выходы регистра

13 адреса соединены с входами БЗ 14 и преобразователя 17 кода. Последний соединен другими входами соответственно с выходом коммутатора 18 и выходом регистра-счетчика 15, соединенного другим выходом с БЗ 14.

Счетный вход регистра-счетчика

15 через переключатель 21 соединен с выходом эталонного генератора 16.

Другой выход коммутатора 18 подключен к .цифровому индикатору 19, к которому также подключен выход преобразователя 17 кода. 20

Работа предлагаемого устрбйства иллюстрируется, диаграммой (фиг. 2), где приняты следующие условные обозначения: а — форма напряжения на входе 25 устройства, б — форма напряжений на выходе эталонного генератора 16, третьем входе элемента 5 И-НЕ, втором входе элемента б И-НЕ и входе инвертора 12, 30 в — форма напряжений на прямом выходе триггера 1 и первом входе элемента 5 И-НЕ; г †форма напряжений на выходе элемента 5 И-НЕ, прямом входе тригге- 35 ра 2 и первом входе элемента 7 И-НЕ; д — форма напряжений на прямом выходе триггера 2 и втором входе элемента 7 И-НЕ; е — форма напряжений на выходе элемента 7 И-НЕ, прямых входах триг- 40 геров 3 и 4, первом входе элемента 9

И-НЕ и разрешающем входе регистрасчетчика 15, ж — форма напряжений на прямом выходе триггера 3 и первом входе элемента б И-НЕ; з - форма напряжений на инверсном входе триггера 3, инверсном входе триггера 1 и втором входе элемента

5 И-НЕ; 50 и - форма напряжений на выходе элемента б И-НЕ и инверсном входе .триггера 2 к — форма напряжений на выходе элемента 8 И-НЕ и инверсном входе триг- 55 гера 3; л - форма напряжений на выходе элемента 9 И-НЕ, входе инвертора 11 и входе сброса регистра-счетчика 15 и входе регистра 13 адреса. 60

Устройство работает следующим образом.

В режиме измерения переключатель

21 установлен в показанное íà схеме положение.

Прямые выходы триггеров 1, 2, 3 и 4 в исходном положении имеют потенциал, соответствующий уровню логического нуля (далее нулевой потенциал), на вход устройства подан потенциал, соответствующий уровню логической единицы (далее единичный потенциал),на выходе элемента

9 И-НЕ присутствует единичный потенциал, который подан через переключатель 21 и разрешающий вход регистра-счетчика 15 на управляющие входы его счетных триггеров (например J или К) таким образом, что последние при подаче счетного импульса инвертируют информацию, т. е. осуществляют счет (например режим j — k - триггера, когда J=k=l). При переключении входа устройства в нулевой потенциал, что определяет границу t или между временными интервалами Тд, и Т„ или Т„ и Т„„ (фиг. 2 а) на выходе триггера 1 устанавливается единичный потенциал (фиг. 2 в). Первый следующий после этого или присутствующий в этом момент импульс эталонного в этом момент импульс эталонного генератора 16 поступает через элемент 5 И-НЕ на прямой вход триггера

2 н переключает его так, что на прямом выходе последнего устанавливается единичный потенциал.

По окончании действия этого импульса на входах элемента 7 И-HE устанавливаются единичные потенциалы, а на выходе последнего — нулевой потенциал, который переключает триггер 3 так, что на его прямом выходе устанавливается единичный потенциал. Этот потенциал открывает элемент 6 И-HE для прохождения следующего импульса эталонного генератора 16 на инверсный вход триггера

2, который устанавливает последний в исходное состояние (фиг. 2 ж, з,и) после чего на выходе элемента 7 И-НЕ снова устанавливается единичный потенциал.

В результате на выходе элемента

7 И-НЕ формируется импульс длительностью, (фиг.2 е),поступающий на разрешающий вход регистра-счетчика 15.

При этом в ячейку БЗ 14 записывается код, имеющийся в регистре-счетчике 15 после окончания измеренного временного интервала . Переключившийся триггер 3 обеспечивает переключение триггера 1 в исходное состояние, после чего также возвращается в исходное состояние (фиг. 2 а, в, з, к).

Ероме того, импульс „ с выхода элемента 7 И-HE переключает трйггер

4 так, что на его прямом выходе устанавливается единичный потенциал. После окончания действия импульса Г, при появлении импульса эталонного генератора 16 (фиг. 2 б, е) на входах элемента 9 И-НЕ имеют место единичные

746396

Формула изобретения потенциалы, на его выходе- — нулевой, а на выходе инвертора 11 — единичный потенциал. По окончании действия импульса эталонного генератора 16 на выходе инвертора 12 также установится единичный потенциал, и нулевой подмен- 5 циал на выходе элемента 10 И-НЕ установит триггер 4 в исходное состояние.

Следовательно на выходах элейейтоб"

9 и 10 И-HE имеют место единичные потенциалы, и триггер 4 готов переключаться по сигналам с выхода элемента 7 И-НЕ.

В результате на выходе элемента 9

И-HE формируется импульс 2, синхронный с импульсом эталонного генератора 5

16, имеющим место сразу после окончания импульса 1, (фиг. 2 л б, е).

Этот. импульс подается через переключатель 21 на вход сброса регистрасчетчика 15, устанавливая входы (на пример j и К) его счетных тригге- 2О ров так, что при одновременной подаче импульса эталонного генератора 16 на счетный вход регистра-счетчика 15 триггеры устанавливаются в определенное состояние (например соответствую- 2S щее одному сосчитанному импульсу) независимо от того, в каком состоянии находился регистр-счетчик 15 в предшествующий момент времени.

Установка регистра-счетчика 15 в 30 состояние, соответствующее одному сосчитанному импульсу, осуществляется следующим образом.

На входы j разрядов со второго и старше постоянно подана логическая 35 единица (J 1), а входы K ïîäêëþчены к входу сброса регистра-счетчика 15, на вход К младшего разряда постоянно подана логическая единица (К == 1),,а вход j подключен к . 4О входу сброса регистра счетчика 15.

При этом, во время действия импульса на входе сброса .и импульса эталонного генератора 16 на счетном.входе регистра-счетчика 15 в 4 младший разряд записана единица, в остальные разряды-нули, т. е. в младшем разряде К 1, J=O, в остальных К=О, j=1. По окончании Действия импУльса на входе сбРоса Регистра-счетчика 15 на входы ) и К всех триггеров последнего имеются логические единицы jK1) и они переходят в режим инвертирования ийформации, т. е. счета. Кроме того, им,пульс 42 поступает на вход регистра

13 адреса, подготавливая следующую ячейку БЗ 14 к приему кода следующего временного интервала.

Таким образом, в предлагаемом устройстве формируется импульс считывания информации о предыду щем"" вре11еннбм ""йнтерм1яе с регистрасчетчика 15 в БЗ 14, синхронный с паузой между двумя"IIepBHMB импуль сами эталонного генератора 16, совпа- 65 дающими с последующим временным им тервалом. Это позволяет осуществить запись информации в БЗ только после окончания измерения очередного временного интервала.

Укаэанная особенность Формирования импульса считывания информации в БЗ позвОляет осуществить четкое разделение импульсов эталонного генератора между соседними временными интервалами, что исключает возможность записи одного и того же импульса эталонного генератора в два временных интервала и благодаря этому обеспечивает повышение точности измерения.

Кроме того, в предлагаемом устройстве формируется импульс сброса регистра-счетчика 15, синхронный с импульсом эталонного генератора 16, следующим непосредственнЬ после импульса „ (фиг. 2 л, е), что обеспечивает установку регистра-счетчика 15 в требуемое исходное для измерения следующего временного интервала состояние и одновременно ис- ключает возможность потери импульсов эталонного генератора при осуществлении сброса регистра-счетчика 15, что обеспечивает повышение точности измерения.

В режиме считывания один из входов регистра 13 адреса и входы регистра- счетчика 15 отключены переключателем 21, а другой вход регистра 13 адреса подключен к генератору 20 смены адреса. По сигналам последнего регистра 13 адреса последовательно опрашивает ячейки БЗ 14, информации которых через регистр счетчик 15 подается на преобразователь 17 и с помощью коммутатора 18 регистрируется на цифровом индикаторе 19.

Устройство для измерения временных интервалов в непериодических последовательностях импульсов, содержащее регистр адреса, соединенный входом через переключатель с генератором смены адреса, а выходами — с входами блока запоминания и преобразователя кода, соединенного другими входами соответственно с выходом коммутатора, подключенного другим выходом к цифровому индикатору, к которому также подключен выход преобразователя кода, и выходом регистра-счетчика, соединенного другим выходом с блоком запоминания, а счетным входом через переключатель- с эталонным генератором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и помехоустойчивости, упро{щения и снижения стоимости, введены четыре триггера, шесть элементов И-НЕ и два инвертора, при этом вход уст-.

746396

10 ройства образован точкой соединения прямого входа первого триггера и одного из входов первого элемента И-НЕ, прямой выход первого триггера соединен с одним из входов второго эле- мента И-НЕ, к выходу которого подключены прямой вход второго триггера и один из входов третьего элемента

И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, инверсный выход которого соединен со вторым входом первого элемента И-НЕ, подключенного выходом к инверсному входу третьего триггера, прямой вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, с которым также соединены прямой вход четвер.— того триггера, один из входов четвертого элемента И-НЕ, и через переключатель-разрешающий вход регистра-счетчика, прямой выход третьего триггера подключен к одному из 20 входов пятого элемента И-НЕ, а инверсный выход к инверсному входу перво"о триггера и второму входу второго элемента И-НЕ, третий вход которого соединен с вторым входом пятого элемента И-НЕ, подключенного выходом к инверсному входу второго триггера, и выходом эталонного генератора, прямой выход четвертого триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого через переключатель подключен к входу сброса регистра-счетчика, второму входу регистра адреса и непосредственно к входу первого инвертора, подключенного выходом к одному их входов шестого элемента

И-НЕ, второй вход которогб соединен с выходом второго инвертора, а выходс инверсным входом четвертого триггера, вход второго инвертора подключен к выходу эталонного генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 3344542, кл. G 04 F 10/04, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 44111144228, кл. С 04 F 10/00, 1974 (прототип) 74639б

Составитель В. Митряев

Редактор М. Недолуженко Техред И.Асталош

МОйяюзМжыэФжмы5мэйййкаюь ю м и м& ъ е Вюювкм-. зйе

Заказ 4100/15 Тираж 482

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4

Корректор М. Коста

Подписное