Устройство для задержки импульсов

 

Союз Советск их

Социалистическик республик

О П И С А Н И Е 866723

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. санд-sy (22) Заявлено 25. 12. 79 (21) 2857908/! 8-21 с присоединением заявки .рв (23 ) П риоритет (Я)м. Кл.

Н 03 К 5/13

3Ьоудорстеаеый комитет

СССР ао делом изоеретеиий и отерыти11

Опубликовано 23.09.81. Бюллетень р6 35

Дата опубликования описаии 25.09,81 (63) УДКб21.318. .5(088.8) (72) Автор. изобретения

А. А. Костенков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДЕРЖКИ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится.к измерительной и импульсной технике и может быть использовано для точной задержки импульсных сигналов, а также для формирования интервалов времени в широком диапазоне величин с большой точностью, например, маркерных меток в осциллографии нли старт-стопных отметок в измерителях временных интервалов.

Известно устройство, в котором для.

10 задания задержки используется метод сравнения дискретных чисел - времяЭадающего (в рабочем счетчике) и управляющего фиксированного(в управляющем счетчике), Выходной импульс выраФЯ батывается в момент равенства этнх чисел (11.

Однако в этом устройстве возникает необходимость привязки эадерживаемо-.

20 го импульса к одному as импульсов квантовой последовательности, имеет место недостаточная точность установки требуемой задержки, обусловленная ограниченным значением периода внутренней последовательности импульсов.

Известно устройство формирования времени задержки, содержащее кольцо рециркуляции, образованное линией задержки с элементом ИЛИ на входе, усилителем и блокирующим элементом,а также счетчик импульсов и дешифратор (23.

Однако это устройство имеет недостаточную точность и большую дискретность устанавливаемой задержки. Кроме того, при установке требуемой .задержки имеет место изменение начальной задержки устройства, величина которой велика и включает в себя задержку элементов в последовательной цепи от втоца до выхода устройства (в том чис» ле и линию задерлащ).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее элемент ИЛИ, элемент НЕТ, две линии sa-., держкн, два усилителя, переключа866723

35

Применение в таких условиях возможно, например, в стробируемых измерителях временных интервалов, когда отсчет интервала производттся за два такта, в первом — отсчет начала интервала, а во втором — конца. В этом случае устройство задержки обеспечивает перемещение стробирующего импульса в эти точки интервала, а затем определяется величина интервала как разность задержек начала и конца интервала, Второй вариант такого применения— формирование перемещаемых по сигналу маркерных меток в осциллографии и определение временного интервала между этими метками как разности их задержек относительно начала сдвига.

И тель, счетчик, дешифратор, блок измерения периода (3).

Известное устройство имеет большую начальную задержку в цепи входвыход. Эта задержка является суммой задержек элементов этой цепи:элемента ИЛИ, линии задержки, счетчика, дешифратора, регулируемой задержки, усилителя. Основными элементами,определяющими эту задержку, являются ли, ния задержки, счетчик, дешифратор.

Величина задержки линии задержки выбирается близкой к периоду рециркуляции в первом кольце и существенно больше задержки остальных элементов.

При установке требуемого значения saдержки в устройстве, когда- образуется второе кольцо рециркуляции,на выходе устройства присутствует импульс с периодом, равным периоду рециркуляции. Этот импульс воздействует на . внешний объект, запускаемый с известного устройства задержки. Поскольку в общем случае период рециркуляции не равен периоду запускающих известное устройство, а значит и внешний объект импульсов, то возможна перегрузка внешнего объекта по частоте запуска во время установки величины задержки, Кроме того, для условий применения, <:. когда необходимо знать точную величину задержки между двумя последовательно задаваемыми значениями задержки, известное устройство неудобно в использовании, так как необходимы ручные операции, связанные с созданием условий для возбуждения второго кольца, установкой регулируемой линии задержки на нужное значение и вычислением разности периодов рециркуляции.

Большая начальная задержка, отсутствие блокировки выходного сигнала во время установки задержки в устрой« стве и неудобство, связанное с применением в режиме последовательного задания двух значений задержки и вычисления разности между ними являются недостатками известного устройства ограничивающими его функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет устранения известных недостатков, Поставленная цель достигается тем, что..в устройство для задержки импульсов, содержащее регулируемую линию задержки, линию задержки, счетчик, выходы которого соединены с входами дешифратора, элемент ИЛИ, дополнительно введены датчик задержки, триггер, вход установки в единицу которого соединен -с выходом элемента ИЛИ, а выход — с первым входом управления генератора импульсов и через регулируемую линию задержки, второй вход управления генератора импульсов — с счетным входом счетчика и через пер.вый вход первого элемента И вЂ” с первым входом перезаписи с установочных входов счетчика, тактовым входом триггера, первым входом второго элемента

И, через первый вход третьего элемента И, линию задержки — с измерительным входом блока измерения разности периодов и первым входом элемента

ИЛИ, второй вход которого соединен .с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с первым

)Р входом блока управления и шиной "Вход, а второй вход — с первым выходом блока управления и через второй вход второго элемента И - с шиной "Выход", второй вход блока управления соединен с шиной "Пуск" третий вход с выходом конца измерения блока измерения разности периодов, а второй выход — с вторыч входом третьего элемента И и через формирователь — с третьим входом элемента ИЛИ, третий выход блока управления соединен с входом управления блока измерения разности периодов, а четвертый выход— с вторым входом перезаписи с установочных входов счетчика и входом управления датчика задержки, выходы старших разрядов которого соединены с установочными входами счетчика, а выходы младших разрядов — с входамн управления регулируемой линии задерж5 . 8 ки, выход дешифратора соединен с вторым входом первого элемента И и входом запрета счета в счетчике, На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство задержки импульсов содержит регулируемую линию 1 задержки, линию 2 задержки, счетчик 3, выходы которого соединены с входами дешифратора 4, элемент ИЛИ 5, дополнительно введенные датчик 6 задержки, триггер 7, вход установки в единицу которого соединен с выходом элемента

ИЛИ S, а выход — с первым входом управления генератора 8 импульсов и через регулируемую линию 1 задержки, второй вход управления генератора 8 импульсов — с счетным входом счетчика 3 и через первый вход первого элемента И 9 — с первым входом перезаписи с установочных входов счетчика 3, тактовым входом триггера 7, первым входом второго элемента И 10 и через первый вход третьего элемента И 11 линию 2 задержки — с измерительным входом блока )2 измерения разности периодов и первым входом элемента

ИЛИ 5, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И 13, первый вход которого соединен с первым входом блока 14 управления и шиной "Вход", а второй вход — с первым выходом блока 14 управления и через второй вход второго элемента

И 10 - с шиной "Выход".

Второй вход блока )4 управления соединен с шиной "Пуск", третий вход — с выходом конца измерения блока 12 измерения разности периодов, а второй выход — c вторым входом третьего элемента И ll и через формирователь 15 — с третьим входом элемента ИЛИ 5.

Третий выход блока 14 управления соединен с входом управления блока 12 измерения разности периодов, а четвертый выход — с вторым входом перезаписи с установочных входов счетчика

3 и входом управления датчика 6 задерлщи, выходы старших разрядов которого соединены с установочными входами счетчика 3, а выходы младших разрядов — с входами управления регулируемой линии 1 задержки.

Выход дешифратора. 4 соединен с вто-. рым входом первого элемента И 9 и входом запрета счета в счетчике 3.

66723

10

55 Входной импульс через четвертый элемент И 13, элемент ИЛИ 5 взводит триггер 7. С его выхода положительный перепад поступает на первый вход управления генератора 8 импульсов,соз40 давая условия для его запуска.

Генератор 8 импульсов работает в ждущем режиме и генерация в ием возникает только при поступлении уровня логической 1 на оба управляю45 щих входа. При подаче хотя бы на одни вход управления уровня логического 0 генерация прекращается.

Разрешающий перепад на второй управляющий вход генератора 8 импульсов поступает через время, равное величине задержки в регулируемой лидии 1 задержки. С этого момента времени иа выходе генератора 8 импульсов появляется импульс с периодом 7<.

Далее, в зависимости от кода в старших разрядах датчика 6 задержки, возможны два варианта работы устройства.

Вариант 1. Код в старших разрядЖс

Устройство задержки импульсов работает следующим образом, 6

В датчик 6 задержки заносится два числа, соответствующие началу и концу временного интервал, в котором осуществляется задержка. При задании задержки от нуля одно иэ чисел равно нулю.

Устройство работает в режиме передачи задерживаемого сигнала с входной шины на выходную (режим "а")и в режиме рециркуляции сигнала в устройстве и определения разности задержки между двумя заданными значениями задержки, представленными в виде неко торых двоичных чисел (режим б

В режиме "б" при одном из чисел, равном нулю, изменяя второе число, с высокой точностью производится уста новка заданного значения задержки, Переход в режим "б" производится командой "Пуск", а выход из режима "б" на режим "а" — автоматический, по появлению сигнала "Конец измерения" разности периодов.

В исходном состоянии устройство работает в режиме "а". Рассмотрим работу в этом режиме.

На первом выходе блока 14 управления в этом режиме — уровень логической "1", а на втором выходе — уровень логического "0". Сигналом с первого выхода разрешено прохождение сигнала через второй 10 и четвертый 13 элементы И, а с второго — блокирован третий элемент И 11..отличен от нуля, что соответствует

866723

8 условию t ð, Т . Тогда в счетчик 3 через устайовочные входы записан код, отличный от нуля, который на выходе дешифратора 4 создает уровень логического О. Этим уровнем блокируется прохождение импульса через первый элемент И 9, в а счетчике 3 разрешается счет импульсов с выхода генератора 8 импульсов. Счетчик 3 работает. на вычитание, счет — по срезу импуль- !0 са, По И -му импульсу, соответствующему числу в старших разрядах датчика 6 задержки, произойдет обнуление счетчика 3. Это состояние счетчика 3 дешифрируется дешифраторои 4. Выход- ной сигнал его уровнем логической 1 разрешит прохождение 11+1тго импульса через первый элемент И 9 и запретит счет в счетчике 3.

n + 1-й импульс проходит на шину

"Выход", поступает на счетчик Э и производит перезапись в него кода с установочных входов, а по срезу перебрасыкает триггер 7. Выходной сигнал триггера 7 срывает генерацию в генераторе 8 импульсов. Уровень логического 0 с выхода дешифратэра 4 снимает запрет счета в счетчике 3 и блокирует первый элемент И 9.

С приходом следующего запускаю- 30 щего импульса цикл повторяется.

Задержка выходного сигнала составит величину Ь,=К Ы+И 1г где

К вЂ” число, заданное в младших раз..ядах датчика 6 задержки, 6 — весовойзз коэффициент младшего разряда кода, Параметры регулируемой линии задержки выбраны в соответствии с весовьвчи коэффициентами кода, поступающего на ее управляющие входы, и выполняется условие: весовой коэффициент ее старшего разряда составляет

0,5 Т0.

В этом случае задержка в устройстве задается двоичным числом с весом

45 младшего разряда равныи .

Например, для пятиразрядной регулируемой линии 1 задержки с М i нс, весовой коэффициент пятого разряда составит 16 нс, а период повторения . импульсов генератора 8 импульсов сле50 дует взять 32 нс (6-й разряд кода тогда в седьмом разряде обеспечивается весовой коэффициент 6 4.нс, в восьмои — 128 нс н т.д. т.е. с дискретом в 1 нс обеспечится задержка импульса до иикросекундного диапазона и более.

Вариант 2. Код в старших разрядах равен нулю, что соответствует условию t CT . В этом случае с дешифраФ тора уровнем логической 1 запретится счет в счетчике 3 и разрешится прохождение первого же импульса с генератора 8 импульсов на шину "Выход".

Этим импульсом подтвердится нулевое состояние счетчика 3 и срезом сбросится триггер 7, что сорвет генерацию в генераторе 8 импульсов. Величина задержки обеспечивается в соответствии с приведенной выше формулой.

Рассмотрим работу устройства в режиме "б", По команде "Пуск", с привязкой к паузе запусканнцих импульсов на первом выходе блока 14 управления появляется уровень логического

О, который блокирует прохождение запус" кающего импульса с шины "Вход" через четвертый элемент И 13 и прохождение рециркулирующего импульса на шину

"Выход". На втором выходе блока 14 управления появится уровень логической которым разрешится прохождение импульса через третий элемент

И 11 н замкнется кольцо рециркуляции, а из перепада 0-! формирователь 15 сформирует одиночный импульс, который через элемент ИЛИ 5 взведет триггер 7.

Далее работа триггера 7 регулируемой линии 1 задержки, генератора 8 импульсов, элемента И 9, счетчика 3 и дешифратора 4 подобна описанной выше в режиме "а" (вариант 1) или "а" (вариант 2) в зависимости от кода с датчика 6 задержки. Импульс с выхода первого элемента И 9 через третий элемент И II, линию задержки 2, элемент ИЛИ 5 вновь взводит триггер 7, обеспечивая рециркуляцию импульса в кольце, образованном элементаии:триггер 7,регулируемая линия 1 задержки,,генератор 8 импульсов, первый элемент

И 9, третий элемент И 11, линия. 2 задержки, элемент ИЛИ 5, Период рециркуляцин в кольце равен

Т t4+ ф,у где t0 — начальная задержка кольца при управляющем коде с датчика 6 за держки, равном нулю, t — заданное значение задержки, соответствующее текущему коду с датчика б задержки.

Линия 2 задержки обеспечивает выдержку на время установлении переходных процессов в триггере 7 и генераторе 8 импульсов после сброса триггера 7 и.срыва колебаний в генераторе

8 импульсов. Величина задержки может быть достаточно малой нри высоком

6Ыстродействни указанных элементов.

866723 10

35

40 где Т, T > — период рециркулирующих

У импульсов в первом и втором полуцикле соответственно1 6 1,1 Д - обеспечиваемая устройством задержка, соответствующая первому и второму числам 45 с датчика 6 задержки.

При необходимости для точного обеспечения требуемого интервала времен ной задержки коды в датчике 6 saдержки могут корректироваться. Тогда погрешностью кода временной задержки будет определяться погрешность блока 12 измерения разности периодов (десятые или сотые доли процента) и дискретностью регулируемой линии l задержки (единицы и доли наносекунд1

Код, фиксируемый на выходе датчика 6 задержки при выходе из режима

"б", определяется условиями применеПериод рециркулирующих импульсов измеряется в блоке 12 измерения разности периодов, где он запоминается по окончании измерения, когда формируется сигнал конца первого полуцикла измерения. Этот сигнал поступает в блок 14 управления и по его появлению выдается команда в датчик

6 задержки и счетчик 3 на смену кода, а в блок 12 измерения разности периодов — на переключение его в режим вычитания. На время, равное длительности переходных процессов, связанных со сменой кода, разрывается кольцо рециркуляции путем формирования отрицательного импульса на втором выходе блока 14 управления, Кольцо вновь запускается по срезу этого импульса и блок 12 измерения разности периодов, работая в режиме вычитания, определяет разность периодов рециркуляции импульсов в кольце при первом и втором значении кода с датчика 6 задержки.

По концу измерения разности, с выхода блока 12 измерения разности периодов в блок 14 управления выдается сигнал об окончании второго полуцикла измерения..Блок 14.управления переводится в состояние, соответствующее режиму работы "а", и устройи ю ство начинает работать в режиме а

В блоке 12 измерения разности периодов фиксируется величина, показывающая точное значение задержки между двумя последовательно заданными в датчике 6 задержки кодами.

atЪ Т Т -С ++43„8o++432) аЪ4 аЭ

25 ния устройства н устанавливается в соответствии с требованиями с блока

l4 управления.

Как видно из функциональной схемы и принципа работы, предлагаемое устройство имеет меньшую начальную задержку выходного сигнала по отношению к входному, так как из цепи вход— выход исключены элементы, имеющие наибольшую задержку — линия задержки, счетчик, дешифратор . Введенные в эту цепь элементы И 9, 10 и 13, триггер и генератор 8 импульсов имеют задержку, сравниваемую с одним из перечисленных элементов известного устройства, например, счетчиком.

В режиме "б" выход данного устройства блокирован, что исключает попадание на него импульсов с частотой, соответствующей периоду рециркуляции.

В режиме последовательного задания двух значений задержки и вычисления разности между ними операции в данном устройстве выполняются автоматически по команде "Пуск", что исключает неудобство пользования этим режимом.

Предлагаемое устройство задержки импульсов может быть полностью выполнено на цифровых интегральных микросхемах, что упрощает его конструкцию и повышает технологичность.

Формула изобретения

Устройство для задержки импульсов, содержащее регулируемую линию задержки, линию задержки, счетчик, выходы которого соединены с входами дешифратора,элемент

ИЛИ,о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью расширения функциональных воз можностей, дополнительно введены датчик задержки, триггер, вход установки в единицу которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход — с первым входом управления генератора импульсов и через регулируемую линию задержки, второй вход управления генератора импульсов — с счетным входом счетчика и через первый вход первого элемента И вЂ” с первым входом перезаписи с установочных входов счетчика, тактовым входом триггера, первым входом второго элемента -И и через первый вход третьего элемента И, линию задержки — с измерительным входомМлока измерения разности периодов и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом чет866723

Составитель А. Тимофеев

Редактор О. Половка Техред M. Рейвес Корректор О.Билак

Заказ 8099/79 Тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Рауюская наб, д, 4/5

Л.,ь L

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 вертого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом блока управления и шиной "Вход", а второй вход — с первым выходом блока управления и через второй вход второго элемента И - с шиной "Выход", второй вход блока управления соединен с шиной "Пуск", третий вход — с выходом конца измерения блока измерения разности периодов, а второй выход - с to вторым входом третьего элемента И и через формирователь — с третьим входом элемента ИЛИ, третий выход блока управления соединен с входом управления блока измерения разности периодов, а четвертый выход — с вторым входом перезаписи с установочных входов счетчика и входом управления датчика задержки, выходы старших разрядов которого соединены с установочными входами счетчика, а выходы младших разрядов — с входами управления регулируемой линии задержки, выход дешифратора соединен с вторым входом первого элемента И и входом запрета счета в счетчике.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

N - 414733, кл. Н 03 К 13/04, 27.0!,72, 2. Патент США Ф 3277381 кл. 328-56, 1966.

3 Авторское свидетельство СССР

9 529550, кл. Н 03 К 5/!3 06.01.75 (прототип),