DE1516330C - Gerat zur Messung der Laufzeit elek trischer Impulse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung der Laufzeit Γ elektrischer Impulse durch ein Meßobjekt und bezieht sich insbesondere auf sehr kurze Laufzeiten in der Größenordnung von Mikrosekunden oder Nanosekunden.

Das Gerät weist einen Impulsgenerator veränderbarer Pulsfrequenz, einen ersten und einen zweiten Kanal, die gleichzeitig vom Impulsgenerator Impulse erhalten und von denen der erste das Meßobjekt enthält, sowie zwei Integiationsstufen auf, die an die Kanalausgänge geschaltet sind und zwischen deren Ausgängen ein Meßinstrument liegt.

Das Hauptziel ist es, die Laufzeit in Verzögerungsleitungen zu messen, aber auch Impulsbreiten in Sperrschwingern, bistabilen Schaltungen u. dgl. können gemessen werden.

Bekannte Geräte zur Messung der Laufzeit von Impulsen leiden unter ungenügender Genauigkeit insbesondere infolge von Meßfehlern, die sich aus den Ansticgszeilen ergeben, d. h. der Zeit, die zum Anwachsen des Stromes von Null auf eine gewisse Amplitude während eines Impulses benötigt wird. Durch die Erfindung sollen die Meßfehler, die sich aus den Anstiegszeiten ergeben, ausgeschaltet werden.

Das Gerät gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine erste UND-Schaltung mit invertiertem Ausgang, deren erster Eingang am Ausgang des Meßobjektes im ersten Kanal und deren zweiter Eingang am zweiten Kanal liegt, eine zweite UND-Schaltung mit invertiertem Ausgang, deren erster Eingang ebenfalls am zweiten Kanal und deren zweiter Eingang am Ausgang der erstgenannten UND-Schaltung liegt, während die Ausgänge beider UND-Schaltungen mit den Eingängen jeweils einer der genannten beiden Integrationsstufen verbunden sind, wobei nach Einregelung der Pulsfrequenz des Generators auf Anzeige-0 (gleiche Dauer der Impulse an beiden UND-Aus-

gängen) die Laufzeit T gemäß T = bestimmbar ist.

Die Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Meßgerätes, und

F i g. 2 zeigt, wie die Impulsfolgen der verschiedenen Kanäle der Schaltung relativ zueinander zeitlich verzögert werden.

In F i g. 1 ist GEN ein einstellbarer Generator für hochfrequenten Wechselstrom, dessen Frequenz verändert werden kann. Der Wechselstrom von GEN steuert eine bistabile Schaltung PULS, von der Rechteckimpulse über einen Leiter A zu einer Pufferschaltung BUFF gelangen, die z. B. aus einem Emitterfolger besteht, von wo die Impulse gleichzeitig auf zwei Kanäle, einen oberen und einen unteren gemäß F i g. 1 übermittelt werden. Der obere Kanal enthält eine einstellbare Schaltung JUST. Die Impulse, die durch JUST hindurchgegangen sind, werden bei £ in F i g. 2 gezeigt, und sie werden auf einen ersten Eingangsleiter für jede der beiden UND-Schaltungen mit invertiertem Ausgang oder NAND-Schaltungen 1 und 2 gegeben. Der untere Kanal enthält das Meßobjekt MOBJ, einen Begrenzer LIMT und einen Verstärker AMPL. Weiterhin ist in dem unteren Kanal eine Schaltung PASS enthalten, um das Meßobjekt an den Begrenzer /.//V/T"anzupassen. Die Schaltung PASS besteht geeigneterweise aus einem Emitterfolger od. dgl. Die Impulse, die durch das Meßobjekt hindurchgegangen sind, werden bei B gezeigt, und die von dem unteren Kanal weiterlaufenden Impulse werden bei C gezeigt. Die Impulse C werden auf einen zweiten Eingangsleiter der NAND-Schaltung 1 geliefert. Die am Ausgangsleiter der NAND-Schaltung 1 auftretenden Impulse werden bei D gezeigt und auf· einen zweiten Eingangsleiter der NAND-Schaltung 2 sowie weiter zu einer Impulsintegrationsschaltung INTD übermittelt. Die am Ausgangsleiter der NAND-Schaltung 2 auftretenden Impulse sind bei F gezeigt und werden auf eine Impiilsintegrationsschaltung INTF gegeben. Die beiden Impulsintegrationsschaltungen INTD und INTF bestehen geeigneterweise aus einzelnen y?C-Schaltungen, welche die Impulse D bzw. F erhalten, so daß Gleichstrommittelwerte erzielt werden. Der Unterschied zwischen diesen Gleichstrommittelwerten betätigt ein Meßinstrument IND, ζ. B. ein Mikroamperemeter. Die Pulsfrequenz des Generators wird so gewählt, daß die Impulse D und F gleiche Gleichstrommittelwcrte ergeben und das Meßinstrument IND Anzeige-0 zeigt.

Von der Impulsschaltung PULS werden Rechteckpulse A an eine Reihe von Frequenzteilerschaltungen FDlV geliefert. Die Frequenz vom Generator GEN wird nämlich bei der Messung sehr kurzer Zeiten so hoch, daß es nicht möglich ist, sie mit herkömmlichen Frequenzmessern zu messen. Wenn die Frequenz /!-mal geteilt wurde, ist die Beziehung zwischen der Verzögerung T des Meßobjektes und der Frequenz /, die auf einem Frequenzmesser FRVR abgelesen wird, wenn das Meßinstrument IND auf Anzeige-0 steht:

T --■

1
A- f- 2»

wobei Tin Sekunden erhalten wird, wenn /in Hz ausgedrückt wird.

In der Pufferstufe BUFF werden die Impulse A auf die beiden Kanäle übermittelt. Aus dem Meßobjekt kommen Impulse B, die in bezug auf A verzögert sind. Diese Verzögerung Γ soll gemessen werden.

Die einstellbare Schaltung JUST wird so eingestellt, daß sie eine mögliche Verzögerung in PASS, LlMT und AMPL kompensiert. Dann wird das Meßobjekt angeschlossen und die Pulsfrequenz des Generators GEN verändert, bis IND auf Anzeige-0 steht. Die Verzögerung T kann aus der oben angegebenen Beziehung errechnet werden.

Die Verschiebung zwischen den Impulsen E und den Impulsen B entlang der Zeitbasis / wird in F i g. 2 gezeigt. Die Impulse B haben eine längere Anstiegszeit als die Impulse E. Im Begrenzer LlMT wird der Abschnitt N eines Impulses B gewählt, der bei etwa der halben Amplitude liegt. Nach der Begrenzung werden die Impulse in AMPL verstärkt, und die Impulse C gemäß F i g, 2 werden erhalten. Die Impulse C und E werden auf die NAND-Schaitung I gegeben, aus denen die sich ergebenden Impulse D erhalten werden.

Die Impulse D und E werden auf die NAND-Schaltung 2 geliefert, die Impulse F gemäß F i g. 2 abgibt.

Die Impulse A sind nun in die Impulse D und F aufgeteilt, wobei die Differenz in der Dauer der Impulse durch die Pulsfrequenz und die Verzögerung Γ des Meßobjektes bestimmt wird. Durch Einstellung der Frequenz können die Impulse D und F gleiche Dauer bzw. die halbe Dauer der Impulse A oder E oder ein Viertel der Wechselstromperiodc am Generator GEN erhalten.

Mit dem oben beschriebenen Teilungsprinzip wird der Einfluß aller Anstiegszeiten beträchtlich herabgesetzt. Das angezeigte Signal kann sowohl positive als auch negative Polarität haben und zeigt an, ob die Frequenz zu hoch oder zu niedrig ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gerät zur Messung der Laufzeit T elektrischer Impulse durch ein Meßobjekt, mit einem Impulsgenerator veränderbarer Pulsfrequenz, einem ersten und einem zweiten Kanal, die gleichzeitig vom Impulsgenerator Impulse erhalten und von denen der erste das Meßobjekt enthält, mit zwei Integrationsstufen, die an die Kanalausgänge geschaltet sind und /wischen deren Ausgängen ein Meßinstrument liegt, gekennzeichnet durch eine erste UND-Schaltung (1) mit invertiertem Ausgang (NAND), deren erster Eingang am Ausgang des Meßobjekte·; (MOBJ) im ersten Kanal und deren zweiter Eingang am zweiten Kanal liegt, eine zweite UND-Schaltung (2) mit invertiertem' Ausgang (NAND), deren erster Eingang ebenfalls am zweiten Kanal und deren zweiler Eingang am Ausgang der erstgenannten NAND-Schaltung liegt, während die Ausgänge beider NAND-Schaltungen mit den Eingängen jeweils einer der genannten beiden Integrationsstufen verbunden sind, wobei nach Einregeluiig der Pulsfrequenz des Generators auf Anzeige-0 (gleiche Dauer der Impulse an beiden

   UND-Ausgängen) die Laufzeit Γ gemäß Γ-'¹

   4/ bestimmbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen