CS261664B1

CS261664B1 - Time interval to digital converter

Info

Publication number: CS261664B1
Application number: CS874528A
Authority: CS
Inventors: Marian Ing Boledovic
Original assignee: Marian Ing Boledovic
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS452887A1

Abstract

Riešenie sa týká prevodníka časového intervalu na číslicový údaj. Výstup z generátora signálu je připojený na prvý vstupný komparátor, ktorého druhý vstup je připojený na výstup programovatelného napáťového zdroja. Výstup vstupného komparátora je cez prvý synchronizačný obvod spojený s prvým generátorom pilového napátia, ktorého druhý vstup je připojený na výstup programovatelného napáťového zdroja a výstup je připojený na vstup prvého komparátora pilového napátia, pričom druhý vstup je připojený na výstup programovatelného napáťového zdroja. Výstup prvého komparátora pilového napátia je připojený na vstup detektore priority. Výstup z raeraného objektu je připojený cez druhý vstupný komparátor, druhý synchronizačný obvod, druhý generátor pilového napátia a druhý komparátor pilového napátia spojený s detektorom priority, ktorý je spojený s riadiacou jednotkou.The solution concerns a time interval to digital data converter. The output from the signal generator is connected to the first input comparator, the second input of which is connected to the output of the programmable voltage source. The output of the input comparator is connected to the first sawtooth voltage generator through the first synchronization circuit, the second input of which is connected to the output of the programmable voltage source and the output is connected to the input of the first sawtooth voltage comparator, while the second input is connected to the output of the programmable voltage source. The output of the first comparator of the sawtooth voltage is connected to the input of the priority detector. The output from the raered object is connected through a second input comparator, a second synchronizing circuit, a second sawtooth voltage generator and a second sawtooth voltage comparator connected to a priority detector which is connected to the control unit.

Description

261664261664

Vynález sa týká prevodníka časového in-tervalu na číslicový údaj.The present invention relates to a time interval transducer to digital data.

Podobné elektronické systémy na mera-nie časových intervalov používané doteraz,využívajú na vyhodnotenie časového inter-valu vzorkovacie osciloskopy. Hlavnou ne-výhodou týchto zariadení okrem technickejnáročnosti je nevyhnutnosť 1'udskej obslu-hy na vyhodnotenie nameranej veličiny, te-da malá možnost automatizácie a urýchle-nia meracieho procesu a ďalej obmedzenémožnosti autokalibrácie. Obyčajne sú to jed-noúčelové samostatné zariadenia velkýchrozmerov, ktoré nemožno zařadit do reťaz-ca dalších meracích prístrojov a očakávaťspoluprácu.Similar electronic systems for measuring time intervals used up to now use sampling oscilloscopes to evaluate time interleaving. The main disadvantage of these devices, besides technical difficulty, is the necessity of human operation to evaluate the measured quantity, thus the small possibility of automating and accelerating the measurement process and further limiting the possibility of self-calibration. Usually, they are single-purpose stand-alone large-scale devices that cannot be integrated into the chain of other measuring instruments and expect co-operation.

Podstata zapojenia prevodníka časovéhointervalu na číslicový údaj podlá vynálezuspočívá v tom, že výstup z generátora měr-ného signálu je připojený na jeden vstupprvého vstupného komparátora, ktoréhodruhý vstup je připojený na výstup progra-movatelného napáťového zdroja. Výstup prvého vstupného komparátora je.připojený na prvý vstup prvého synchroni-začného obvodu, ktorého riadiace vstupy súpřipojené na riadiace výstupy riadiacej jed-notky. Výstup prvého synchronizačného ob-vodu je připojený na vstup prvého generá-tora pilového napátia, ktorého druhý vstupje připojený na výstup programovatelnéhonapáťového zdroja. Výstup prvého gener.á-tora pilového napatia je připojený na jedenvstup prvého komparátora pilového napátia.ktorého druhý vstup je připojený na výstupprogramovatelného napáťového zdroja. Výstup prvého komparátora pilového na-pátia je připojený na prvý vstup detektorapriority. Výstup z meraného objektu je připojenýna prvý vstup druhého vstupného kompa-rátora, ktorého druhý vstup je připojenýna výstup programovatelného napáťovéhozdroja. Výstup druhého vstupného komparátoraje připojený na prvý vstup druhého syn-chronizačného obvodu, ktorého riadiacevstupy sú připojené na riadiace výstupy mi-kropočítača. Výstup druhého synchronizačného obvo-du ie připojený na vstup druhého generá-tora pilového napátia, ktorého druhý vstupje připojený na výstup programovatelnéhonapáťového zdroja. Výstup druhého venerátora pilového na-pátia. je připojený na jeden vstup druhéhokomparátora pilového napatia. ktorého dru-hý vstup je připojený na výstup programo-vatelného napátovéhoi zdroja. Výstup druhého komparátora pilového na-pátia je připojený na druhý vstup detekto-ra priority. Výstup detektora priority je připojený na vyhodnocovací vstup riadiacej jednotky.The principle of connecting the time-interval converter to the digital data according to the invention is that the output of the specific-signal generator is connected to one input-first input comparator, which second input is connected to the output of the programmable voltage source. The output of the first input comparator is connected to a first input of the first synchronization circuit, whose control inputs are connected to the control outputs of the control unit. The output of the first synchronization circuit is connected to the input of the first saw voltage generator, the second input of which is connected to the output of the programmable power supply. The output of the first saw voltage generator is connected to one input of the first saw voltage comparator, which second input is connected to the output of the programmable voltage source. The output of the first saw-to-fifth comparator is connected to the first input of the detector. The output of the measured object is connected to the first input of the second input comparator, the second input of which is connected to the output of the programmable voltage source. The output of the second input comparator connected to the first input of the second synchronization circuit, whose control inputs are connected to the control outputs of the microcomputer. The output of the second synchronization circuit is connected to the input of the second saw voltage generator, the second input of which is connected to the output of the programmable power supply. The output of the second saw-to-fifth saw. is connected to one input of the second saw voltage comparator. the second input of which is connected to the output of a programmable voltage source. The output of the second saw-to-fifth comparator is connected to the second priority detector input. The priority detector output is connected to the control input evaluation input.

Zapojenie umožňuje prácu bez Tudskej ob- sluhy, urýchluje a skvalitňuje proces me- rania — teda může tvoriť výkonná jednotku v automatizovanom meracom pracovisku,napr. na meranie dynamických parametrovdiskrétnych alebo integrovaných polovodi-čových prvkov.The connection enables work without a human operator, accelerates and improves the measurement process - thus it can be a powerful unit in an automated measuring workplace, eg. for measuring dynamic parameters of discrete or integrated semiconductor elements.

Toto! zapojenie umožňuje, aby celé mera-nie prebiehalo podlá programu uloženéhov památi riadiacej jednotky, ktorý možnomodifikovat požiadavkami obsluhy, dalejzáznam a statistické spracovanie namera-ných výsledkov. Převodník časového intervalu na údaj po-dlá vynálezu je oproti íným riešeniam ob-vodovo jednoduchý, výkonný a pohotový,vďaka použitiu mikropočítača vo funkciiriadiacej jednotky dosahuje velkú funkčnúvariabilitu — umožňuje jednoduché, přes-né a opakovatelné prisposobenie sa podmien-kam merania, volbu rozsahu a polarity me-ranej veličiny, počet meraní, atď. DůležitouvlastnOsťou, ktorá umožňuje konstruovatpřevodník nielen z najkvalitnejších a vybe-raných súčiastok je možnost autokalibráciepomocou dvoch normálov — zdroja referenčného napátia a kryštálom riadeného ge-nerátora impulzov.This! the wiring allows the entire measurement to be carried out according to the program of the stored memory of the control unit, which can be modified by the requirements of the operator, further recording and statistical processing of the measured results. The time-to-data converter of the invention is, in comparison with other solutions, simple, efficient and responsive, thanks to the use of a microcomputer in the function control unit it achieves great functional versatility - it allows simple, accurate and repeatable adaptation of measurement conditions, range selection and polarity of the magnitude, number of measurements, etc. An important feature that allows you to construct a transducer not only from the highest quality and selected parts is the possibility of self-calibration using two standards - a reference voltage source and a crystal-controlled pulse generator.

Symetrická konštrukcia prevodníka časo-vého intervalu na údaj tiež výrazné vplývana potlačenie vonkajších rušivých vplyvovna výslednú kvalitu a stabilitu merania.The symmetrical construction of the time-to-date transducer is also markedly influenced by the suppression of external interfering influences resulting in quality and measurement stability.

Zapojenie prevodníka časového intervaluna číslicový údaj podlá vynálezu je názornévysvětlené pomocou blokovej schémy navýkrese.The wiring of the time interval converter digital data according to the invention is illustrated by the flow diagram of the drawing.

Zapojenie obsahuje dva kanály — kanálpriradený generátoru měrného signálu apriradený generátoru měrného signálu akanál priradený meranému objektu. Obakanály sú konstrukčně identické a majúrovnaké přenosové charakteristiky. Výstup z generátora měrného signálu 1je připojený na jeden vstup 111 prvéhovstupného komparátora 11, ktorého druhývstup 112 je připojený na výstup 4112 pro-gramovatelného napáťového zdroja 411, ďa-lej výstup 113 prvého vstupného* kompará-tora 11 je připojený na prvý vstup 121 pr-vého synchronizačného obvodu 12, ktoréhoriadiace vstupy 122 sú připojené na riadia-ce výstupy 512 riadiacej jednotky 51 a vý-stup 123 prvého synchronizačného obvodu12 je připojený na vstup 131 prvého gene-rátora pilového napátia 13, ktorého druhývstup 132 je připojený na výstup 4132 pro-gramovatelného napáťového zdroja 413, ďa-lej výstup 133 prvého generátora pilovéhonapátia 13 je připojený na jeden vstup 141prvého komparátora pilového napatia 14,ktorého druhý vstup 142 je připojený navýstup 4142 programovatelného napáťové-ho zdroja 414, pričom výstup 143 prvéhokomparátora pilového napátia 14 je při-pojený na prvý vstup 311 detektora prio-rity 31. Výstup z meraného objektu 2 je připoje- ný na jeden vstup 211 druhého vstupného komparátora 21, ktorého druhý vstup 212 261664The wiring comprises two channels - a channel assigned to a specific signal generator and assigned to a specific signal generator and a channel assigned to the measured object. The channels are structurally identical and have similar transmission characteristics. The output of the signal generator 1 is connected to one input 111 of the first input comparator 11, the second output 112 of which is connected to the output 4112 of the programmable voltage source 411, the next output 113 of the first input comparator 11 is connected to the first input 121 of the comparator. the synchronization circuit 12, which input inputs 122 are connected to the control outputs 512 of the control unit 51 and the output 123 of the first synchronization circuit 12 is connected to the input 131 of the first saw voltage generator 13, whose second input 132 is connected to the output 4132 a programmable voltage source 413, a further output 133 of the first saw blade generator 13 is connected to one input 141 of the first saw voltage comparator 14, the second input 142 of which is connected to the output 4142 of the programmable voltage source 414, the output 143 of the first saw voltage comparator 14 being linked to the first input 311 detected The output of the measured object 2 is connected to one input 211 of the second input comparator 21 whose second input 212 261664

. S je připojený na výstup 4212 programova-telného napSťového zdroje 421, ďalej vý-stup' 213 druhého vstupného komparátora21 je připojený na prvý vstup 221 druhéhosynchronizačného 'obvodu 22, ktorého ria-diace vstupy 222 sú připojené na riadiacevýstupy 512 riadiacej jednotky 51 a výstup223 druhého synchronizačného obvodu 22je připojený na vstup 231 druhého generá-tore pilového napatia 23, ktorého druhývstup 232 je připojený na výstup 4232 pro-gramovatelného napaťového zdroja 423, da-lej výstup 233 druhého generátore pilovéhonapália 23 je připojený na jeden vstup 241druhého komparátora pilového napáti.a 24,ktorého druhý vstup 242 je připojený na vý-stup . 4242 programovatelného napaťovéhozdroja 424, pričom výstup 243 druhého kom-parátora pilového napatia 24 je připojenýna druhý vstup 312 detektora priority 31,pričom výstup 313 detektora priority 31 jepřipojený na vyhodnocovací vstup 511 ria-diacej jednotky 51.. S is connected to the output 4212 of the programmable power supply 421, the output 213 of the second comparator21 is connected to the first input 221 of the second synchronization circuit 22, whose control inputs 222 are connected to the control outputs 512 of the control unit 51 and the output 223 of the other. the synchronization circuit 22 is connected to the input 231 of the second saw voltage generator 23, the second output 232 of which is connected to the output 4232 of the programmable voltage source 423, and the output 233 of the second power generator 23 is connected to one input 241 of the second saw voltage comparator. 24, whose second inlet 242 is connected to the outlet. 4242 of the programmable voltage source 424, wherein the output 243 of the second saw voltage comparator 24 is connected to the second input 312 of the priority detector 31, the output 313 of the priority detector 31 being connected to the evaluation input 511 of the control unit 51.

Na vstupe prvého kanálu je prvý vstup-ný komparátor 11, ktorý vyhodnocuje pře-chod napaťového priebehu generátora měr-ného signálu 1 cez napáťovú úroveň, na-stavená na programovatelnom napaťovomzdroji 411. Výstup 113 prvého vstupnéhokomparátora 11 je připojený na vstup 121prvého synchronizačného obvodu 12, kto-rý zabezpečuje synchronizáciu na nábežnúalebo dobežnú hranu vstupného impulzu,připadne pamáťový režim v případe velmikrátkých impulzov. Výstup 123 prvého synchronizačného ob-vodu 12 ovládá prvý generátor pilovéhonapátia 13. S nábežnou hranou vstupnéhoimpulzu 131 začína prvý generátor pilové-ho napatia 13 vytvárať pilové napatie s de-finovanou strmosťou narastania. Strmost'narastania možno určiť hodnotou napaťo-vej úrovně programovatelného napaťovéhozdroja 413. Narastanie má po překročenípracovného rozsahu kladné obmedzenie. Sdobežuou hranou vstupného impulzu 131začína napatie klesal s definovanou str-ínoslou klcsania. Klesáme má po překroče-ní pracovného rozsahu záporné obmedze-nie. Z vytvořeného priebehu sa využívá lentá časť, kedy napatie narastá. Tento režimzabezpečuje prvý synchronizačný obvod 12.Prvý komparátor pilového napátia 14 vy-hodnocuje přechod narastajúceho napatiacez napaťovú úroveň nastavená na progra-movatelném zdroji 414. Definovanou změ-nou napaťovej úrovně na programovatelnomnapaťovom zdroji 414 dosiahneme defino-vané časové oneskorenie výstupu 143 pr-véh komparátora pilového napatia 14.At the inlet of the first channel, there is a first input comparator 11, which evaluates the transition of the voltage waveform of the generator 1 through the voltage level set on the programmable voltage source 411. The output 113 of the first input comparator 11 is connected to the input 121 of the first synchronization circuit 12 which ensures synchronization to the leading edge of the input pulse, the memory mode in the case of high-speed pulses. The output 123 of the first synchronization circuit 12 controls the first saw blade generator 13. With the leading edge of the input pulse 131, the first saw blade generator 13 begins to produce sawtooth tension with a defined increase in slope. The slope can be determined by the voltage level of the programmable voltage source 413. Growth has a positive restriction when the operating range is exceeded. With the descending edge of the input pulse 131, the voltage lag decreased with the defined continuous pulsation. We have a negative limit when the working range is exceeded. The lent part is used from the created course, when the tension increases. This mode provides a first synchronization circuit 12. The first saw voltage comparator 14 evaluates the transition of the increasing voltage to the voltage level set on the programmable source 414. By defining a change in voltage level at the programmable voltage source 414, the defined time delay of the output 143 of the comparator is reached. saw tension 14.

Na vstupe druhého kanálu je druhý vstup-ný komparátor 21, ktorý vyhodnocuje pře-chod napaťového priebehu z meraného ob-vodu 2 cez napaťovú úroveň na programo-vatelnom napaťovom zdroji 421. Výstup 213druhého vstupného komparátora 21 je při-pojený na vstup 221 druhého synchronizač- 6 ného obvodu 22, ktorý zabezpečuje, syn-chronizáciu na nábežnú alebo dobežnú hra-nu vstupného impulzu, připadne pamáťovýrežim v případe velmi krátkých impulzov.Výstup 223 druhého synchronizačného* ob-vodu 22 ovládá druhý generátor pilovéhonapatia 23. S nábežnou hranou vstupnéhoimpulzu 231 začína druhý generátor pilové-ho napátia 23 vytvárať pilové napatie s de-finovanou strmosťou narastania. Strmost na-rastania možno určiť hodnotou napaťovejúrovně programovatelného napaťového zdro-ja 423. Narastanie má po překročení pra-covného rozsahu kladné obmedzenie. S do-bežnou hranou vstupného impulzu 231 za-čína napatie klesat s definovanou strmos-ťou klesania. Klesanie má po překročenípracovného rozsahu záporné obmedzenie. Z vytvořeného priebehu sa využívá len táčasť, kedy napatie narastá. Tento režim za-bezpečuje druhý synchronizačný obvod 22.Druhý komparátor pilového napátia 24 vy-hodnocuje přechod narastajúceho napatiacez napaťovú úroveň nastavená na progra-movatelném napaťovom zdroji 424. Defino-vanou změnou napaťovej úrovně na pro-gramovatelnom napáťovom zdroji 424 do-siahneme definované časové oneskorenievýstupu 243 druhého komparátora pilovéhonapatia 24. Výstup 143 prvého kanálu a výstup 243druhého kanálu sú vstupmi 311 a 312 de-tektora priority 31, ktorý vyhodnocuje ná-bežné hrany výstupov kanálov 143 a 243 curčuje, ktorá hrana přišla skůr.At the inlet of the second channel, there is a second input comparator 21 which evaluates the voltage waveform transition from the measured circuit 2 through the voltage level at the programmable voltage source 421. The output 213 of the second input comparator 21 is connected to the input 221 of the second synchronizer In the case of very short pulses, the output mode 223 of the second synchronization circuit 22 controls the second circuit 22, which ensures synchronization to a continuous or continuous play of the input pulse. the second saw voltage generator 23 begins to produce saw tension with a defined increase in slope. The increase in slope can be determined by the value of the voltage level of the programmable voltage source 423. Growth has a positive limit after exceeding the operating range. With the upstream edge of the input pulse 231, the voltage starts to decrease with a defined gradient of descent. Descent has a negative limit when the operating range is exceeded. Only the part where the tension increases is used from the created course. This mode secures the second synchronization circuit 22. The second saw voltage comparator 24 evaluates the transition of the increasing voltage to the voltage level set on the programmable voltage source 424. Defined by changing the voltage level on the programmable voltage source 424, a defined time delay of the output 243 of the second saw comparator 24. The output 143 of the first channel and the output 243 of the second channel are inputs 311 and 312 of the priority 31 detector, which evaluates the leading edges of the outlets of the channels 143 and 243, respectively, which skeleton came.

Ak privedieme ten istý signál na oba ka-nály, nastavíme rovnaké podmienky v obochkanáloch — výstupy 143 a 243 kanálov bu-dú prichádzať na detektor priority 31 sú-časne. Tento stav zabezpečuje prvá časť au-tokalibrácie — nastavenie nuly. Ak prive-dieme kalibračný signál o presne defino-vanej šírke impulzu, prvý kanál zasynchro-nizujeme na nábežnú hranu a druhý kanálzasynchronizujeme na dobežnú hranu, vý-stup 243 bude prichádzať na detektor prio-rity 31 oneskorený voči výstupu 143 o šířkukalibračného* impulzu. Zvyšováním hodnotyvýstupného napatia programovatelného* na-paťového zdroja 414 oneskorujeme výstup143 prvého kanálu až dosiahneme súčasnýpříchod výstupov 143 a 243 na detektorpriority 31.If we bring the same signal to both channels, we set the same conditions in both channels - the outputs 143 and 243 of the channels will arrive at the priority 31 detector at the same time. This state is ensured by the first part of the auto-calibration - zero setting. If a calibration signal of exactly defined pulse width is applied, the first channel is synchronized to the leading edge and the second channel is synchronized to the leading edge, output 243 will arrive at the priority detector 31 delayed to the output of the calibration pulse. By increasing the output voltage of the programmable * power supply 414, the first channel output 143 is delayed until the current outputs 143 and 243 reach the current detector 31.

Hodnota, o ktorú sme změnili napatie naprogramovatelnom napaťovom zdroji 414zodpovedá šírke kalibračného impulzu. Sú-hlas týchto hodnot zabezpečuje druhá časťautokalibrácie — nastavenie maxima.The value by which the voltage was changed by the programmable voltage source 414 corresponds to the width of the calibration pulse. The voice of these values is provided by the second part of the calibration - maximum setting.

Samotné meranie spočívá vo vyrovnaníoneskorení medzi kanálmi, ktoré odpovedášírke meraného impulzu. Stav vyrovnaniaoneskorenia medzi kanálmi nám signalizu-je svojim výstupom detektor priority. Vel-kost změny napatia programovatelného* na-páťového zdroja 414 je číslicový údaj, kto-rý je po ukončení merania zobrazený, ale-The measurement itself consists in equalizing the delay between the channels that respond to the measured pulse. The level of offset between channels is signaled by its priority detector. The voltage variation of the programmable voltage source 414 is a numerical indication that is displayed at the end of the measurement, but

Claims

SUBJECT

The time-to-digital converter is characterized in that the output of the measurement signal generator (1j is connected to one input (111) of the first input comparator (11), the second input (112) of which is connected to the output (4112) of the programmable power supply. 411), the output (113) of the first input comparator (11) is connected to the first input (121) of the first synchronization circuit (12), whose control inputs (122) are connected to the control outputs (512) of the control unit (51) and output (123) of the first synchronization circuit (12) is connected to the input (131) of the first saw voltage generator (13), the second input (132) of which is connected to the output (4132) of the programmable power supply (413); a saw voltage generator (13) is connected to one input (141) of a first saw voltage comparator (14), the second input (142) of which is connected to an output (4142) of a programmable a voltage source (414) wherein the outputs (143) of the first saw voltage comparator (14) are connected to the first input (311) of the priority detector (31), further output from the measured object (2j)

OF THE INVENTION is connected to one input (211) of the second input comparator (21), the second input (212) of which is connected to the output (4212) of the programmable power supply (421), the output (213) of the second input comparator (21) a first input (221) of the second synchronization circuit (22) whose control inputs (222) are connected to the control outputs (512) of the control unit (51) and the output (223) of the second synchronization circuit (22) is connected to the input (231) of the second a saw voltage generator (23) having a second input (232) connected to an output (4232) of a programmable power supply (423), an output (233) of a second saw voltage generator (23) connected to one input (241) of a second saw comparator the second input (242) is connected to the output (4242) of the programmable power supply (424), the output (243) of the second saw voltage comparator (24) is connected The output (313) of the priority detector (31) is connected to the evaluation input (511) of the control unit (51).