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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Zeitintervall-Meßeinrichtung, die das
Zeitintervall eines in sie eingegebenen Eingangssignals mißt, d. h. eines Zeitsignals
in Form eines Impulsintervalls oder einer Impulsbreite, die dem zu messenden Zeitintervall
entspricht. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Zeitintervall-Meßeinrichtung,
die die Dauer von Eingangszeitsignalen innerhalb eines vorgegebenen Bereiches mißt.
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Bei digitalen Tonabspielgeräten ist es üblich, zur Beurteilung der
Qualität die Schwankungen in der Impulsbreite der Impulse zu messen, die von einem
Tonabnehmer geliefert werden. Diese Schwankungen der Kennzeitpunkte eines Digitalsignals
(z. B. der ansteigenden oder abfallenden Flanken) werden als Jitter bezeichnet.
Bei einem digitalen Tonabspielgerät wird die Toninformation in einen PCM-Code übergeführt
und die PCM-Code-Impulsfolge wird als NRZ-Wellenform, d. h. eine nicht auf Null
zurückkehrende Vlellenform, aufgezeichnet. Aufgrund dieser Tatsache enthält das
vom Tonabnehmer gelieferte Ausgangs signal Impulse mit willkürlich verschiedener
Breite, die ein ganzzahliges Vielfaches einer grundsätzlichen Taktperiode sind.
Zum Messen des Jittermaßes der Impulsbreite ist es erforderlich einen Impuls einer
vorgegebenen Impulsbreite herauszuziehen. Nicht nur bei dem digitalen Tonwiedergabegerät,
sondern auch bei einem Gerät, bei dem üblicherweise eine PCM-Code-Impulsfolge oder
eine sogenannte Datenimpulsfolge als NRZ-Wellenform für verschiedene Datenübertragungen,
Datenspeicherung und Datenverarbeitung verwendet wird, ist es zur Messung des Jitters
der Impulsbreite erforderlich, die Messung für einen Impuls einer bestimmten Breite
unter einer Anzahl von Impulsen verschiedener willkürlicher Breiten durchzuführen.
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Bei der Ermittlung des Jittermaßes von Impulsen verschiedener Impulsbreite
mittels bekannter Zeitintervall-Meßeinrichtungen werden Impulssignale (Zeitsignale),wie
sie beispielsweise vom Tonabnehmer eines digitalen Tonwiedergabegerätes geliefert
werden, in die Zeitintervall-Meßeinrichtung eingegeben, in der die Eingangsimpulssignale
willkürlich herausgenommen und ihre Impulsbreiten (Impulsdauern) gemessen werden.
Die gemessenen Daten werden in ein Steuergerät übertragen. Das Steuergerät wird
durch einen Mikrocomputer gebildet, in dem nur die Daten einer bestimmten Impulsbreite
aus den in das Steuergerät übertragenen Meßdaten herausgezogen werden und das Jittermaß
der Impulse wird statistisch aus den herausgezogenen Daten erhalten. Es werden beispielsweise
der Mittelwert der herausgezogenen Meßdaten, eine Standardabweichung des Jittermaßes
und der Unterschied zwischen dem Minimal- und Maximalwert der Impulsbreiten (was
als Bereich bezeichnet wird) berechnet.
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Zur Erhaltung der jeweiligen statistischen Werte, wie den Mittelwert
und die Standardabweichung, sind wenigstens 100 Meßdaten erwünscht. Die bekannte
Meßeinrichtung benötigt für jede Messung jedoch eine Gesamtzeit von Tx + TR + Tc,
die gleich der Summe einer Zeitdauer Tx zum Messen des Zeitintervalls (der Impulsbreite),
einer Zeitdauer TR zum Übertragen der Meßdaten in das Steuergerät und einer Zeitdauer
TC zum Entscheiden,ob der Meßwert der vorbestimmten Impulsbreite entspricht, ist.
Die Datenübertragung wird z. B. durch ein GP-IB-Ubertragungsverfahren durchgeführt,
die Datenübertragungszeit TR liegt aber hier in der Größenordnung von 10 Millisekunden.
Die Zunahme der für jede Messung benötigten Zeit führt unvermeidlich zu einer Zunahme
der Zeit, die erforderlich ist, um die notwendige Anzahl an Meßdaten zu erhalten.
Beträgt z. B. die Zeit für eine Messung etwa 100 Millisekunden, dann werden
10
Sekunden benötigt, um 100 Meßdaten zu erhalten. Dartber hinaus muß berücksichtigt
werden, daß sämtliche so in einer Folge erhaltenen 100 Meßdaten nicht notwendigerweise
jene der vorbestimmten Impulsbreite sind, sondern ungeeignete Daten anderer Impulsbreiten
als der vorbestimmten enthalten. Demgemäß ist es in der Praxis erforderlich, mehr
Meßdaten zu berücksichtigen und aus ihnen die geeigneten Daten einer vorbestimmten
Impulsbreite herauszuziehen. Wenn deshalb z. B. 1000 bis 10 000 Meßdaten erforderlich
sind, um 100 Meßdaten einer vorbestimmten Impulsbreite zu erhalten, dann kann eine
Meßzeit von 100 bis 1 000 Sekunden notwendig sein, d. h. es wird viel Zeit bei der
Ermittlung des Jittermaßes verbraucht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zeitintervall-Meßeinrichtung verfügbar
zu machen, die die Messung der Dauer eines bestimmten Eingangszeitsignals aus Eingangszeitsignalen
verschiedener Zeitdauern erlaubt.
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Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß wird auf einer Realzeitbasis gleichzeitig mit der
Messung der Dauer eines Eingangszeitsignals geprüft, ob die Dauer innerhalb eines
vorgegebenen Bereiches liegt. Nur, wenn sie innerhalb eines geeigneten Bereiches,
d. h. innerhalb des vorgegebenen Bereiches liegt, wird ein Meßwert der Dauer des
entsprechenden Eingangszeitsignals als gültiger Wert benutzt. Das Eingangszeitsignal
und Taktimpulse werden in eine Verknüpfungsschaltung eingegeben, aus der die Taktimpulse
für eine Zeitperiode ausgegeben werden, die der Dauer des Eingangszeitsignals entspricht.
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Die Ausgangstaktimpulse werden an eine Zeitzähleinrichtung geliefert.
Diese wird für jede Messung durch ein Steuerge-
rät voreingestellt
auf einen Wert, der einem Minimalwert des zu messenden Zeitintervalls entspricht
und, falls erforderlich, auf einen Wert, der einem Maximalwert des zu messenden
Zeitintervalls oder einem Wert eines zulässigen Bereiches entspricht1 der gleich
dem Unterschied zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert ist. Die Zeitzähleinrichtung
liefert über das Zeitintervall, das den Zeitraum vom Minimalwert bis zum Maximalwert
des zu messenden Zeitintervalls überspannt, abhängig vom Beginn der Zuführung der
Taktimpulse ein Gültigkeitssignal. Durch eine Entscheidungseinrichtung wird entschieden,
ob das Gültigkeitssignal am Ende des Eingangszeitsignals ansteht oder nicht.
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Andererseits wird die Dauer des Eingangszeitsignals durch eine Meßeinrichtung
gemessen. Das Steuergerät wird durch das Ergebnis der Entscheidung durch die Entscheidungseinrichtung
beeinflußt und nimmt als gültigen Wert den Meßwert für das Eingangssignal auf, das
von der Entscheidungseinrichtung als während der Dauer des Gültigkeitssignals endend
erkannt worden ist.
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Die Zeitzähleinrichtung enthält einen Minimalwertzähler.
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Der Minimalwertzähler wird auf einen dem Minimalwert entsprechenden
Wert voreingestellt, zählt die Taktimpulse und erzeugt ein Ausgangssignal, wenn
er für eine Zeitperiode die dem Minimalwert des zu messenden Zeitintervalls entspricht,
Impulse gezählt hat. Durch dieses Ausgangssignal wird ein Zeitglied aktiviert, um
das Gültigkeitssignal für eine Zeitperiode zu liefern, die dem zulässigen Bereich
entspricht. Das Zeitglied kann durch einen Maximalwertzähler ersetzt werden. Ein
dem Maximalwert entsprechender Wert wird in diesem Zähler eingestellt, der ein Ausgangssignal
erzeugt, wenn er die Taktimpulse für eine Zeitperiode gezählt hat, die dem Maximalwert
des zu messenden Zeitintervalls entspricht. Das Gültigkeitssignal wird während des
Zeitintervalls zwischen dem Auftreten des Ausgangssignals
vom Minimalwertzähler
und dem Auftreten des Ausgangssignals vom Maximalwertzähler erzeugt. Die Meßeinrichtung
kann auch gleichzeitig als Minimal- bzw. Maximalwertzähler benutzt werden. Höhere
Genauigkeit der Messung kann durch Verwendung einer Meßeinrichtung mit höherer Genauigkeit
als der des Minimal- bzw. Maximalwertzählers erreicht werden. Eine solche Meßeinrichtung
ist beispielsweise in der US-PS 4 267 436 beschrieben.
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Die in das Steuergerät eingegebenen gültigen Daten werden auf einem
Display angezeigt in Form eines Mittelwerts oder einer Standardabweichung der eingegebenen
gültigen Daten, oder es wird ihr Jittermaß berechnet und auf dem Display angezeigt.
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Wie beschrieben, sieht die vorliegende Erfindung nicht eine Übertragung
der Meßdaten und eine Entscheidung, ob die übertragenen Daten innerhalb eines vorgegebenen
Zeitintervalls liegen, vor und deshalb kann die Zeitdauer zum Erhalten eines Meßwertes
reduziert werden. Da die Messung nur für ein Eingangszeitsignal einer bestimmten
Dauer (Impulsbreite)durchgeführt wird, können innerhalb kurzer Zeit viele Meßdaten
erhalten werden. Das Jittermaß kann so innerhalb kurzer Zeit ermittelt werden.
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Die Erfindung wirdanhand von acht Figuren näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Zeitintervall-Meßeinrichtung darstellt; Fig. 2A bis 21 Zeitdiagramme
zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Meßeinrichtung; Fig.
3A bis 3C Diagramme, die den Zustand der Erzeugung eines Gültigkeitssignals darstellen;
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Meßeinrichtung; Fig. 5 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise der Meßeinrichtung
nach Fig. 4 darstellt; Fig. 6A bis 6N ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise
der Meßeinrichtung nach Fig. 4; Fig. 7 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung und Fig. 8 ein Funktionsdiagramm eines weiteren
Beispiels des Verknüpfungsgliedes 202.
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Fig. 1 stellt durch ein Blockschaltbild eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Zeitintervall-Meßeinrichtung dar. Einem Eingangsanschluß 201 wird
ein in Fig. 2B dargestelltes Eingangszeitsignal 302 zugeführt, das bei diesem
Beispiel
aus einer Folge von Impulsen besteht, von denen jeder ein vorgegebene Impulsbreite
mit einem bestimmten Jittermaß aufweist. Das Eingangsimpulssignal 302 wird in eine
Verknüpfungsschaltung 202 gegeben, in der Taktimpulse 306, die in Fig. 2F dargestellt
sind, aus einem Taktgeber 203 nur während der Zeitspanne entnommen werden, die der
Eingabezeit (der Impulsbreite bei diesem Ausführungsbeispiel) des Eingangszeitsignals
302 entsprechen. Es werden somit die in Fig. 2G dargestellten Impulse entnommen.
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Die Verknüpfungseinrichtung 202 besteht bei diesem Beispiel aus zwei
D-Flipflops 204 und 205, einem Inverter 207 und einer UND-Schaltung 206. Dem einen
D-Flipflop 204 wird an seinem Datenanschluß D ein "H"-Logiksignal zugeführt.
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Sein Triggeranschluß T ist direkt mit dem Eingangsanschluß 201 verbunden
und sein Q-Ausgangsanschluß mit einem der Eingangsanschlüsse der UND-Schaltung 206
und dem Datenanschluß D des anderen D-Flipflops 205. Der Triggeranschluß T des anderen
D-Flipflops 205 ist über den Inverter 207 mit dem Eingangsanschluß 201 verbunden
und der Q-Ausgangsanschluß dieses Flipflops mit einem weiteren Eingangsanschluß
der UND-Schaltung 206 und einem Steuergerät 208, das später beschrieben wird. Die
beiden D-Flipflops 204 und 205 erhalten an ihrem Rücksetzanschluß R vom Steuergerät
208 ein in Fig. 2A dargestelltes Rücksetzsignal 301 und werden gleichzeitig zurückgesetzt.
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Die Taktimpulse der Verknüpfungsschaltung 202, d. h. die Ausgangstaktimpulse
der UND-Schaltung 206 werden zum Zeitzähler 210 geliefert. Der Zeitzähler 210 zählt
die derart eingegebenen Taktimpulse und liefert ein Gültigkeitssignal 308 einer
Dauer zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert eines vorgeschriebenen, zu messenden
Zeitintervalls.
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Bei diesem Beispiel enthält der Zeitzähler 210 einen Minimalwertzähler
209 und eine monostabile Kippstufe 212, die
als Zeitglied dient.
Der Minimalwertzähler 209 wird beispielsweise durch einen voreinstellbaren Synchrondezimal
zähler gebildet und zählt die von der Verknüpfungsschaltung 202 entnommenen Taktimpulse.
Der Zähler 209 wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß er ein Ubertragsignal
erzeugt, wenn er Taktimpulse einer Anzahl zählt, die einem zulässigen Mindestwert
des zu messenden Zeitintervalls entspricht.
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Es wird nun beschrieben, wie der Wert im Minimalwertzähler 209 eingestellt
wird, wenn der Jitter eines Eingangszeitsignals (d. h. eines Eingangsimpulssignals)
einer Dauer (d. h. einer Impulsbreite) von beispielsweise einer Mikrosekunde gemessen
wird. Unter der Annahme, daß die Taktperiode T0 der Taktimpulse z. B. 25 Nanosekunden
beträgt, wenn ein jitterfreies Impulssignal einer Impulsbreite von einer Mikrosekunde
angelegt wird, werden von der Verknüpfungsschaltung 202 1x106 Sek./25x10 9 Sek.
= 40 Impulse geliefert. Vorausgesetzt, daß der Zähler 209 fünf Stufen eines Dezimalzählers
aufweist, wird,wenn "99960" voreingestellt wird, als Folge der Dezimaleinheiten
in dem Zähler 209 ein Trägersignal erzeugt, falls ein jitterfreies Impulssignal
einer Impulsbreite von einer Mikrosekunde eingegeben wird.
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Der Jitter tritt auf als Schwankung sowohl in positiver als auch in
negativer Richtung im Hinblick auf die jitterfreie Impulsbreite. Deshalb ist es
erforderlich, den Bereich des Jitters im Hinblick auf ein Standardimpulssignal zu
definieren. Werden zum Beispiel nur Eingangszeitsignale (Eingangsimpulssignale)
herausgenommen, deren Jitter innerhalb + 50 Nanosekunden liegt, falls eine Periode
von einer Mikro sekunde als Bezugsgröße für eine Standardimpulsbreite dient, dann
hat der zulässige Bereich für die Unterscheidung eine Breite von einer Mikrosekunde
+ 50 Nano-
sekunden. Demgemäß ist es erforderlich, in diesem Fall
einfach die Meßwerte lediglich für die Eingangszeitsignale von Impulsen zu sammeln,
deren Impulsdauer größer als 950 Nanosekunden und kürzer als 1050 Nanosekunden ist.
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Da der Zähler 202 die vom Taktgeber 203 gelieferten Taktimpulse einer
vorgegebenen Periode zählt, entspricht der Zählwert der Zeit. Demgemäß kann der
Zeitablauf ab Beginn des Eingangssignals aus dem Zählwert des Zählers 209 bestimmt
werden. Gemäß der Erfindung wird der Wert, der im Zähler 209 vorab eingestellt wird,
so bestimmt, daß er ein Übertragsignal erzeugt, wenn ein Wert gezählt worden ist,
der dem Minimalwert des zulässigen Bereiches des zu messenden Zeitintervalls entspricht.
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Der Wert P,der im Zähler 209 vorab eingestellt wird, ist wie folgt
definiert: P = 10N ~ (A - )/To ... (1), wobei A das Bezugszeitintervall (Bezugsimpulsbreite),
das zulässige Jittermaß und T0 die Periode der Taktimpulse bedeuten. Sind zum Beispiel
A = 1 Mikrosekunde, s = 50 Nanosekunden und T0 = 25 Nanosekunden, so folgt, daß
der Zählwert für die minimale Impulsbreite, die zu unterscheiden bzw. zu erfassen
ist, 950 x 10 9 Sek./25 x 10 Sek. = 38 ist und der voreingestellte Wert P sollte
das 1 ONte Komplement von 38 sein; d. h., wenn 5 die Anzahl der Stellen N des Zählers
209, dann ist P = 100 000 - 38 = 99 962.
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Das Bezugszeitintervall (Bezugsimpulsbreite) A und der Wert a für
das zulässige Jittermaß werden von einem Betätigungsabschnitt 211 aus in ein Steuergerät
208 eingegeben, in dem sie einer arithmetischen Verarbeitung entsprechend Gleichung
(1) unterworfen und in den Zähler 209 eingegeben werden.
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Wenn bei diesem Beispiel der Minimalwert des mit dem Anstieg des Eingangszeitsignals
302 beginnenden zulässigen Zeitintervalls erfaßt wird, wird durch ein vom Zähler
209 ausgegebenesUbertragsignal ein Zeitglied 212 aktiviert.
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Als Zeitglied 212 kann beispielsweise eine monostabile Kippstufe dienen.
Die Operationszeit TK des Zeitglieds 212, d. h. die Breite des Gültigkeitssignals
308, ist so ausgewählt, daß die Zeit T0 einer Taktperiode vom zulässigen Jittermaß
abgezogen wird. Das heißt die Unbestimmtheit einer Taktperiode ist in dem Zeitintervall
zwischen dem Anstieg bzw. Auftreten des Eingangszeitsignals 302 und dem Beginn des
Zählens der Taktimpulse durch den Zähler 209 enthalten und um Eingangssignale, die,
selbst wenn sie nur geringfügig den zulässigen Bereich überschreiten, zu eliminieren,
wird die Operationszeit TK des Zeitgliedes 212 so gewählt, daß sie 2 - T0 entspricht.
Da bei dem vorliegenden Beispiel der zulässige Bereich - mit i 50 Nanosekunden ausgewählt
ist, wird die Operationszeit TK des Zeitgliedes 212 auf (100 - 25) Nanosekunden
eingestellt.
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Das Zeitglied 212 liefert während der Periode TK, wie Fig.
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21 zeigt, ein H-Logiksignal als Gültigkeitssignal 308, solange es
im Betriebszustand ist, d. h. während der Operationszeit.
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Das vom Zeitzähler 210 gelieferte Gültigkeitssignal 308, d. h. bei
diesem Beispiel das Ausgangssignai des Zeitgliedes 212, wird zu einer Entscheidungseinrichtung
213 geliefert, in der entschieden wird, ob das Gültigkeitssignal 308 zum Zeitpunkt
der Beendigung (Abfall) des Eingangszeitsignales 302 vorhanden ist oder nicht. Die
Entscheidungseinrichtung 213 wird beispielsweise durch ein D-Flipflop gebildet.
Das vom Zeitzähler 210 ausgegebene Gültigkeitssignal wird einem Datenanschluß D
des Flipflops 213 zugeführt. Zum Zeitpunkt der Beendigung (des Abfalls) des Eingangszeitsignals
302 fällt der Ausgang eines Q-Ausgangs-
anschlusses des D-Flipflops
205 auf einen L-Logikpegel und sein invertiertes Signal wird einem Triggeranschluß
T des D-Flipflops 213 zugeführt und demzufolge wird das Ausgangssignal der monostabilen
Kippstufe 212 in das D-Flipflop 213 zum Zeitpunkt des Abfalls des Ausgangssignals
am Q-Ausgangsanschluß des D-Flipflops 205 eingegeben.
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Der logische Zustand des von der monostabilen Kippstufe 212 gelieferten
Ausgangssignals, das in das D-Flipflop 213 eingegeben wird, wird zum Zeitpunkt der
Beendigung des Eingangszeitsignals über dessen Q-Ausgang einem Steuergerät 208 mitgeteilt.
Das Steuergerät 208 wird beispielsweise durch einen Mikrocomputer gebildet. Für
den Fall, daß der Ausgang des D-Flipflops 213 einen H-Logikpegel zum Zeitpunkt der
Beendigung des Eingangssignals aufweist, wird entschieden, daß die Impulsbreite
(das Zeitintervall) des Eingangszeitsignals innerhalb des zulässigen oder gültigen
Bereiches liegt, und der Zählwert des Zählers 209 wird als gültiges gemessenes Datenzeichen
in das Steuergerät 208 eingegeben. Von dem so eingegebenen gültigen gemessenen Datenzeichen
wird der Wert des Zeitintervalls Tx des Eingangszeitsignals durch Berechnung wie
folgt erhalten:
wobei B den letzten vom Zähler 209 erhaltenen Zählwert bedeutet. Der so erhaltene
Wert Tx des Zeitintervalls wird in einem Speicher des Steuergeräts 208 gespeichert.
Wenn die Zahl der so gespeicherten gültigen Daten einen vorgegebenen Wert, z. B.
100, erreicht, werden aus den 100 gültigen Daten Maximal-und Minimalwerte erhalten
und auf einem Display 214 angezeigt. Alternativ wird ein Mittelwert der 100 gültigen
Daten berechnet und auf dem Display 214 angezeigt oder eine Standardabweichung der
gültigen
Daten oder des Jittermaßes berechnet und auf dem Display
214 angezeigt.
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Es wird nun die Arbeitsweise dieser Ausführungsform beschrieben. Das
Steuergerät 208 liefert, wie in Fig. 2A gezeigt, ein Rücksetzsignal 301, durch das
die D-Flipflops 204 und 205 in der Verknüpfungsschaltung 202 und das als Entscheidungseinrichtung
dienende D-Flipflop 213 in ihren Ausgangszustand zurückgesetzt werden. Der dem oben
erwähnten Minimalwert entsprechende ausgewählte Wert P wird in den Zähler 209 eingegeben.
Wenn das in Fig. 2B dargestellte Eingangszeitsignal 302 dem Eingangsanschluß 201
in dem genannten Ausgangszustand zugeführt wird, wird das D-Flipflop 204 durch den
Anstieg (Vorderflanke) des Eingangszeitsignals 302 getriggert, um an seinem Ausgang,
wie in Fig. 2D dargestellt, ein H-Logiksignal 304 zu liefern.
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Andererseits befindet sichimAusgangszustand das D-Flipflop 205 im
rückgesetzten Zustand und liefert deshalb an seinen Q-Ausgangsanschluß ein H-Logiksignal.
Demgemäß wird zum Zeitpunkt, wenn das H-Logiksignal vom Q-Ausgangsanschluß des D-Flipflops
204 geliefert wird, die UND-Schaltung 206 geöffnet und die Taktimpulse 306 aus dem
Taktgeber 203 werden aus der UND-Schaltung 206 ausgegeben.
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Bei Beendigung eines Eingangszeitsignals 302 wird durch den Anstieg
eines invertierten Signals 303 des Eingangssignals 302 das D-Flipflop 205 getriggert,
um das Ausgangssignal des D-Flipflops 204 einzugeben, d. h. es wird ein H-Logiksignal
in das D-Flipflop 205 eingelesen, das wiederum an seinem Q-Ausgangsanschluß ein
L-Logiksignal 305 liefert, das in Fig. 2E dargestellt ist. Wenn das D-Flipflop 205
das L-Logiksignal 305 erzeugt, wird die UND-Schaltung 206 geschlossen. Auf diese
Weise liefert die UND-Schaltuno206 an ihrem Ausgang Taktimpulse 306a,
306b
und 306c die während der Perioden hindurchgelassen werden, die den Zeitdauern (Zeitintervallen)
der Eingangszeitsignale 302a, 302b bzw. 302c, wie in Fig. 2G gezeigt, entsprechen.
Die Ausgangstaktimpulse 306a, 306b bzw. 306c gemäß Fig. 2G stellen die Fälle dar,
in denen die Dauer des Eingangszeitsignals kleiner als der zulässige Minimalwert
ist, innerhalb des zulässigen Bereiches liegt und größer als der zulässige Maximalwert
ist.
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Falls die Dauer des- Eingangszeitsignals 302 kürzer als der eingestellte
zulässige Minimalwert, d. h. im vorliegenden Fall 950 Nanosekunden ist, ist die
Anzahl der Ausgangstaktimpulse der Verknüpfungsschaltung 202 kleiner als 38.
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In diesem Fall liefert der Zähler 209 kein Übertragsignal, wenn der
Zeitpunkt t1, zu dem das Eingangszeitsignal 302 endet, erreicht wird, und demzufolge
wird die monostabile Kippstufe 212 nicht aktiviert. Wenn deshalb der Abfall des
Signals 305 dem Triggeranschluß T des D-Flipflops 213 am Ende des Eingangssignals
302a angezeigt wird, liest das D-Flipflop 213 den L-Logikzustand der monostabilen
Kippstufe 212 ein, da diese zu diesem Zeitpunkt nicht im Arbeitszustand ist. Als
Folge hiervon wird dem Steuergerät 208 ein L-Logiksignal zugeführt, so daß dieses
entscheidet, daß der gemessene Wert des durch den Zähler 209 gezählten Eingangszeitsignals
302a ungültig ist und die Eingabe des Zählwertes verhindert und ein Rücksetzsignal
301 liefert.
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Es wird nun der Fall erläutert, in dem das Eingangszeitsignal 302
innerhalb des zulässigen Bereiches liegt. In diesem Fall erreicht die Anzahl der
Ausgangs taktimpulse 306b der Verknüpfungsschaltung 202 einen vorgegebenen Wert
(eine Zahl, die dem Minimalwert des zu messenden Zeitintervalls entspricht) bevor
der Zeitpunkt t3 der Beendigung des Eingangszeitsignals 302b erreicht wird. Das
heißt,die
Zahl der Ausgangstaktimpulse 306b überschreitet den Wert
38. Mit 38 oder mehr Taktimpulsen beliefert, erzeugt der Zähler 209 ein Übertragsignal
307 (Fig. 2H) zum Zeitpunkt t2, der früher als der Zeitpunkt t3 liegt und aktiviert
die monostabile Kippstufe 212. Die monostabile Kippstufe 212 liefert das in Fig.
21 dargestellte Gültigkeitssignal 308 des H-Logikpegels lediglich für die Periode
TK, die gleich dem zulässigen Bereich 26 weniger eine Taktperiode Tg ist, wie zuvor
beschrieben. Da das Eingangszeitsignal 302b endet, während der Zähler 209 arbeitet,
wird zum Zeitpunkt t3, zu dem das Eingangszeitsignal 302b endet, in das als Entscheidungseinrichtung
dienende D-Flipflop 213 das Gültigkeitssignal 308 mit H-Logikpegel eingegeben und
als Folge der Entscheidung das in Fig. 21 dargestellte H-Logiksignal 309 erzeugt.
Das Steuergerät 208 wird durch den Abfall des Ausgangssignals am Q-Ausgangsanschluß
des D-Flipflops 205 auf den L-Logikpegel über das Ende des Eingangszeitsignals 302b
benachrichtigt. Daraufhin prüft das Steuergerät 208 den logischen Zustand am Q-Ausgangsanschluß
des D-Flipflops 213 und stellt, während das Ausgangssignal an diesem Anschluß H-Logikpegel
aufweist, d. h. während das Gültigkeitssignal 308 vorhanden ist, eine Beendigung
des Eingangszeitsignals 302b und somit den Abfall innerhalb des voreingestellten
zulässigen Bereiches fest. Das Steuergerät 208 gibt den Zählwert des Zählers 209
ein. Daraufhin erzeugt es das Rücksetzsignal 301.
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Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen mögliche Fälle, in denen die monostabile
Kippstufe 212 das Gültigkeitssignal 308 mit H-Logikpegel liefert. Da die Arbeitszeit
TK der monostabilen Kippstufe 212 auf 2S- To eingestellt ist, wird die Arbeitszeit
TK 75 Nanosekunden, falls s und Tg auf 50 Nanosekunden bzw. 25 Nanosekunden eingestellt
sind. Da der Anstieg des Eingangszeitsignals 302 und der Taktimpulse 306 nicht miteinander
synchronisiert sind, liegt der Zeit-
punkt, zu dem der Zähler 209
ein Übertragsignal liefert, im Zeitintervall TC zwischen den Zeitpunkten 950 Nanosekunden
und 975 Nanosekunden nach dem Anstieg bzw. Auftreten des Eingangszeitsignals 302b,
wie in Fig. 3A dargestellt. Dies hat die gleiche Ursache wie das, was als Quantisierungsfehler
bezeichnet wird. Infolge dieser Streuung beträgt die Wahrscheinlichkeit, die Meßdaten
des Eingangszeitsignals mit einer Zeitdauer von 950 bis 975 Nanosekunden und 1025
und 1050 Nanosekunden als gültige Daten zu entscheiden 50 %, wie dies in Fig. 3C
dargestellt ist, falls die Beziehung zwischen den Eingangszeitsignalen und den Taktimpulsen
vollständig zufällig sind. Das heißt, Eingangszeitsignale mit einer Dauer der genannten
Bereiche werden dem Steuergerät 208 im Verhältnis 2:1 zugeführt.
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In der Praxis stellt jedoch das 50 % Einfangverhältnis des gemessenen
Wertes kein Problem dar. Der Grund liegt darin, daß es bei der Messung nicht erforderlich
ist, sämtliche Meßwerte, die in einen geeigneten Bereich fallen, herauszunehmen,
sondern es muß nur die gewünschte Anzahl von Meßwerten innerhalb einer bestimmten
Zeitperiode gesammelt werden. Es ist evident, daß der Bereich, in dem das Verhältnis
des Einfangens der Meßwerte 50 % ist, durch verringern der Taktperiode T0 reduziert
werden kann.
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Im Gegensatz hierzu werden im Bereich, in dem die Dauer des Eingangszeitsignals
302 innerhalb 975 bis 1025 Nanosekunden liegt, sämtliche Meßwerte als gültige Daten
entnommen; d. h. in diesem Bereich ist die Wahrscheinlichkeit des Einfangens der
Meßdaten 100 %.
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Das Steuergerät 208 führt die Operation der Gleichung (2) für die
so eingegebenen gültigen Daten aus, um die Dauer Tx des Eingangszeitsignals 302b
zu erhalten, und das Ergebnis wird auf dem Display 214 dargestellt. Ferner wird
zwischen der zunächst erhaltenen Dauer Tx und jeder der Zeit-
dauern,
die vom zweiten und folgenden eingegebenen Meßwerten auf der Basis der ersten Eingabe
erhalten werden, die Abweichung bzw. der Unterschied festgestellt, und es werden
die positiven und negativen Maximalwerte dieser Abweichungen gespeichert. Gleichzeitig
wird die Anzahl der Eingaben der Meßwerte gezählt und, wenn diese Zahl z. B. die
Zahl 100 erreicht, werden aus den positiven und negativen Maximalwerten der Abweichung
Maximal- und Minimalwerte des Jitters erhalten und diese auf dem Display 214 angezeigt.
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Es ist also in diesem Fall möglich, z. B. den Mittelwert aller gemessenen
Werte oder eine Standardabweichung des Jitters anstelle der Maximal- und Minimalwerte
darzustellen.
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Wenn die Dauer des Eingangszeitsignals 302 länger als der vorgegebene
Wert ist, liefert die Verknüpfungsschaltung 202 die Taktimpulse 306c, wie dies in
Fig. 2G in Verbindung mit dem Eingangszeitsignal 302c dargestellt ist. In diesem
Fall endet das Eingangszeitsignal 302c zum Zeitpunkt t5 nach dem Zeitpunkt t4, bei
dem die monostabile Kippstufe 212 ihre Arbeit abbricht, d. h. das Gültigkeitssignal
308a endet. Demzufolge wird zum Zeitpunkt t5 an das D-Flipflop 213 ein Triggersignal
zur Entscheidung geliefert, daß die monostabile Kippstufe 212 bereits den Arbeitszustand
beendet hat und das Gültigkeitssignal 308a nicht existiert, d. h. das Ausgangssignal
der monostabilen Kippstufe 212 bereits in den logischen Zustand L zurückgekehrt
ist. Das D-Flipflop 213 liefert den L-Logikpegel zum Zeitpunkt t5 der Beendigung
des Eingangszeitsignals 302c.
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Das Steuergerät 208 entscheidet aus dem L-Logikpegel, daß der Zählwert
des Zählers 209 ungültig ist, und erzeugt ohne Eingabe des Zählwertes das Rücksetzsignal
301.
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Es ist auch möglich, den zulässigen Bereich 2 , der dem Unterschied
zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert des
zu messenden Zeitintervalls
entspricht, durch Ändern der Arbeitszeit der monostabilen Kippstufe 212 einzustellen,
z. B. durch Verändern eines die Zeitkonstante beeinflussenden Widerstandes 215.
Wenn dem Setzanschluß P über einen Schalter 216 kontinuierlich ein H-Logiksignal
zugeführt wird, erzeugt das als Entscheidungseinrichtung dienende D-Flipflop 213
stets ein H-Logiksignal am Q-Ausgangsanschluß, und zwar unabhängig von der Dauer
des Eingangszeitsignals. Demgemäß werden in diesem Fall alle Meßwerte des Eingangszeitsignals
302 als gültige Daten in das Steuergerät 208 eingegeben.
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Fig. 4 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dar,
bei dem die Teile, die denen der Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird der Minimalwertzähler
209 sowohl als Einrichtung zum Messen der Dauer des Eingangszeitsignals 302 als
auch als Einrichtung zum Erfassen des dem Minimalwert des zu messenden Zeitintervalls
entsprechenden Zeitablaufs benutzt, während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
4 eine Zeitintervallmeßeinrichtung 217 hoher Präzision vorgesehen ist, die es erlaubt,
die Zeitintervalle mit höherer Genauigkeit als der Zähler 209 zu messen. Als Präzisionsmeßeinrichtung
217 kann beispielsweise die in der US-PS 4 267 436 beschriebene Meßeinrichtung verwendet
werden. Darüberhinaus ist bei diesem Beispiel neben dem Minimalwertzähler 209 ein
Maximalwertzähler 218 vorgesehen, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Taktimpulse
für eine vorgegebene Zeitperiode vom Auftreten des Eingangszeitsignals bis zum Maximalwert
des zu messenden Zeitintervalls gezählt sind, d. h. der den Zeitablauf vom Beginn
des Eingangszeitsignals bis zum Maximalwert des zu messenden Zeitintervalls erfaßt
und ein Gültigkeitssignal über ein vorbestimmtes Zeitintervall zwischen dem Auftreten
des vom Minimalwertzählers 209 gelie-
ferten Ausgangssignals und
dem Auftreten des vom Maximalwertzähler 218 gelieferten Ausgangssignals erzeugt.
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Wird ein Dezimalzähler mit N-Stellen als Maximalwertzähler 218 benutzt,
dann wird in diesen der folgende Wert eingestellt, falls der Maximalwert des zu
messenden Zeitintervalls durch h repräsentiert wird:
Andererseits wird der folgende Wert im Minimalwertzähler 209 eingestellt:
wobei 1 den Minimalwert des zu messenden Zeitintervalls bedeutet. Im allgemeinen
werden die Minimal- und Maximalwerte 1 und h so gewählt, daß 1 = A - 6 und h = A
+ wobei A das zu messende Bezugszeitintervall ist. Die Auswahl muß jedoch nicht
immer so erfolgen.
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Die Ausgangsimpulse der Verknüpfungsschaltung 202 werden auch dem
Maximalwertzähler 218 zugeführt und von diesem gezählt. Die Ausgabe des Minimalwertzählers
209 wird einem Triggeranschluß T eines D-Flipflops 219 zugeführt. Dessen Datenanschluß
D wird ein H-Logiksignal zugeführt und das Ausgangssignal an dessen Q-Ausgang wird
als Ausgangssignal des Zeitzählers 210 dem Datenanschluß D des als Entscheidungseinrichtung
dienenden D-Flipflops 213 zugeführt.
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Der Ubertrag des Maximalwertzählers 218 wird an einen Triggeranschluß
T eines D-Flipflops 221 geliefert und das Ausgangssignal von dessen Q-Ausgangsanschluß
über eine ODER-Schaltung 222 an einen Rücksetzanschluß R des D-Flipflops 219.
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Die Ausgangssignale an den Q-Ausgangsanschlüssen der D-Flipflops 204
und 205 werden der Präzisionszeitintervallmeßeinrichtung 217 zugeführt. Bei diesem
Beispiel wird das Ausgangssignal des Q-Ausgangsanschlusses des Flipflops 205 an
den Triggeranschluß T des D-Flipflops 213 geliefert. Das vom Steuergerät 208 gelieferte
Rücksetzsignal 301 wird den Rücksetzanschlüssen R der D-Flipflops 219 und 221 und
der Zeitintervallmeßeinrichtung 217 zugeführt sowie dem D-Flipflop 213 über eine
ODER-Schaltung 223.
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Die ODER-Schaltung 223 wird außerdem mit dem Wählausgang des Schalters
216 beliefert.
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Es wird nun anhand des Flußdiagramms nach Fig. 5 und des Zeitdiagramms
nach den Fig. 6A bis 6N die Arbeitsweise des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert.
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Wenn die Minimal- und Maximalwerte 1 und h des zu messenden Zeit intervalls
und die Zahl der Messungen K eingestellt sind und durch den Bedienungsteil 211 im
Schritt S1 eingegeben sind, errechnet das Steuergerät 208 die eingestellten Werte
PH und PL entsprechend der Gleichung (3) bzw. (4) und speichert diese im Speicher
zusammen mit der Zahl der Messungen K.
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Im Schritt S2 werden die Minimal- und Maximalwerte PL und PH in Minimal-
bzw. Maximalzähler 209 bzw. 218 eingestellt.
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Diese Einstellung kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, daß der
Einstellwert PL an einen Datenbus geliefert und dann der Minimalwertzähler 209 durch
einen nicht dargestellten Adressenbus ausgewählt wird in der gleichen Weise, wie
dies bei einem üblichen Mikrocomputer der Fall ist. Sodann liefert im Schritt S3
das Steuergerät 208 das Rücksetzsignal 301 an die Flipflops 204, 205, 213, 219 und
221 sowie an die Meßeinrichtung 217, um diese zurück-
Im Schritt
S4 wird geprüft, ob die Messung beendet worden ist oder nicht. Das heißt, wie bei
dem Beispiel nach Fig.
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1 wird durch den Anstieg bzw. die Vorderflanke,z. B. des nach dem
Rücksetzen eingegebenen Eingangszeitsignals 302a (Fig. 6B), die Verknüpfungsschaltung
202 aktiviert, um Taktimpulse 306a zu liefern, wie sie in Fig. 6H dargestellt sind,
die durch die Zähler 209 bzw. 218 gezählt werden. Durch den Anstieg des Eingangszeitsignals
302a wird das Ausgangssignal 304 am Q-Ausgangsanschluß des Flipflops so erzeugt,
daß es den H-Logikpegel einnimt und dieses H-Logikausgangssignal wird der Meßeinrichtung
217 zugeführt, um die Messung des Zeitintervalls einzuleiten.
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Bei Beendigung der Zeitintervallmessung gibt die Meßeinrichtung 217
ein H-Logiksignal 311 (Fig. 6N) an ihrem Ausgangsanschluß 225 aus. Das Steuergerät
208 prüft, ob das vom Ausgangsanschluß 225 gelieferte Signal 311 ein H-Logiksignal
oder L-Logiksignal ist und stellt hierdurch fest, ob die Messung beendet worden
ist.
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Wenn in Schritt S4 festgestellt wird, daß die Messung noch nicht beendet
worden ist, wird der das Ergebnis der Entscheidung anzeigende Zustand des vom Q-Ausgangsanschluß
des D-Flipflops 213 gelieferten Signals 309 (Fig. 6M) in Schritt Sg geprüft. Falls
das Signal 309 den H-Logikpegel aufweist, kehrt die Operation zu Schritt S4 zurück.
In diesem Fall wird angezeigt, daß die Dauer des Eingangszeitsignals 302a kleiner
ist als der Minimalwert 1 des zu messenden Zeitintervalls. Es wird angenommen, daß
die Messung des Zeitintervalls durch die Meßeinrichtung 217 eine längere Zeitperiode
verlangt, als die Dauer des Eingangszeitsignals. Demgemäß wird im Fall des Eingangszeitsignals
302a das Ausgangssignal 308 am Q-Ausgangsanschluß des D-Flipflops 219 zu einem H-Logiksignal,
wie dies in Fig. 6K dargestellt ist, weil vom Minimalwertzähler 209 kein Übertragsignal
erzeugt wird, wenn das Eingangs-
signal 302a abfällt bzw. beendet
wird. Es wird deshalb auch kein Gültigkeitssignal geliefert. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird das Gültigkeitssignal in Form eines L-Logiksignals geliefert. Demgemäß wird
dieses L-Logiksignal am Ende des Eingangszeitsignals 302a in das D-Flipflop 213
eingegeben und das Ausgangssignal 309 an dessen Q-Ausgangsanschluß wird ein L-Logiksignal,
wie dies in Fig.
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6M dargestellt ist. Das Steuergerät 208 entscheidet nach Eingabe des
L-Logiksignals, daß das Eingangszeitsignal 302a außerhalb des vorgegebenen Bereiches
(1 bis h) (Schritt S5) liegt, und dann geht der Prozeß zurück zu Schritt Auf diese
Weise werden die Voreinstellung der Zähler 209 und 218 und das Rücksetzen des jeweiligen
Teils bewirkt, danach das Eingangssignal 302a eingegeben, das Zählen der Taktimpulse
durch die Zähler 209 und 218 eingeleitet und die Messung durch die Meßeinrichtung
217 in der gleichen Weise wie beschrieben durchgeführt. In diesem Fall liegt die
Dauer des Eingangszeitsignals 302b im eingestellten Bereich (1 + h). Demgemäß erzeugt
der Minimalwertzähler 209 das Ubertragsignal 307, wie in Fig. 61 dargestellt, bevor
das Eingangszeitsignal 302b endet (abfällt), und es wird in das Flipflop 219 ein
H-Logikpegel eingegeben, um das Signal 308 an dessen Q-Ausgangsanschluß in den logischen
L-Zustand, wie in Fig. 6K dargestellt, zu versetzen und ein Gültigkeitssignal zu
erzeugen. Während der Dauer des Gültigkeitssignal endet das Eingangszeitsignal 302b
und es wird in das D-Flipflop 213 das Gültigkeitssignal mit L-Logikpegel eingegeben.
In diesem Fall bleibt das Ausgangs signal an dessen Q-Ausgangsanschluß auf H-Logikpegel
und zeigt an, daß der gemessene Wert gültig ist. Das Eingangszeitsignal 302b fällt
ab und das D-Flipflop 205 liefert an seinem Q-Ausgangsanschluß ein H-Logiksignal
312, wie dies in Fig. 6E dargestellt ist, das an die Meßeinrichtung
217
weitergeleitet wird. Die Meßeinrichtung 217 mißt mit hoher Genauigkeit das Zeitintervall
zwischen dem Anstieg bzw. Beginn des Signals 304 und dem folgenden Anstieg bzw.
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Beginn des Signals 312. Wenn das Ergebnis der Messung erhalten ist,
wird wie in Fig. 6N dargestellt das Signal 311 am Ausgangsanschluß 225 der Meßeinrichtung
217 zu einem H-Logiksignal. Bei Feststellung des H-Logikpegels des Signals 311 im
Schritt S4 wird der Meßwert durch die Meßeinrichtung 217 im Schritt 6 in das Steuergerät
208 eingeschrieben und im Schritt S7 wird entschieden, ob die Anzahl der Messungen
den Wert K erreicht hat. Falls nicht, geht der Prozeßablauf zurück zu Schritt S2.
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In gleicher Weise wird die Messung für das Eingangszeitsignal 302c
eingeleitet. Im vorliegenden Fall ist die Dauer des Eingangszeitsignals 3C2c größer
als der maximale Wert h gewählt und die Operation bis zur Lieferung eines Übertragsignals
vom Minimalwertzähler 209 ist die gleiche wie im Falle des Eingangszeitsignals 302b.
Im vorliegenden Fall wird ein Übertragsignal 313 vom Maximalzähler 218 innerhalb
des Zeitintervalls zwischen der Ausgabe eines über tragsignals vom Minimalwertzähler
209 und der Beendigung des Eingangszeitsignals 302c erzeugt, wie dies in Fig. 6J
dargestellt ist. Durch dieses Signal 313 wird in das D-Flipflop 221 H-Logikpegel
eingegeben, um das Ausgangssignal 314 an dessen Q-Ausgangsanschluß zu einem H-Logikpegel
zu machen und das D-Flipflop 219 zurückzusetzen. Demzufolge wird das Ausgangssignal
308 am Q-Ausgangsanschluß des D-Flipflops 219 zu einem H-Logiksignal und das Gültigkeitssignal
wird hierdurch beendet. Danach endet das Eingangszeitsignal 302c und durch dessen
Abfall bzw. Beendigung wird der vom Q-Ausgang des D-Flipflops 219 gelieferte H-Logikpegel
in das D-Flipflop 213 eingegeben mit der Folge, daß das Entscheidungssignal 309
den L-Logikpegel einnimmt, wie dies in Fig. 6M gezeigt ist. Somit wird in Schritt
entschieden,
bevor der Meßwert für das Eingangszeitsignal 302c erhalten wird, daß das Signal
302c außerhalb des eingestellten zulässigen Bereiches liegt und der Prozeß kehrt
zu Schritt S2 zurück.
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Wird in Schritt S7 entschieden, daß die Messung K-mal ausgeführt worden
ist, d. h. daß K-mal Meßdaten erhalten worden sind, geht der Prozeß weiter zu Schritt
S8, in der die endgültige Berechnung für den Mittelwert, den Bereich und die Standardabweichung
ausgeführt werden und die Ergebnisse der Rechnungen werden auf dem Display 214 in
Schritt Sg angezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel betrachtet das Steuergerät
208 sämtliche Eingangszeitsignale als gültig und ihre Meßdaten werden eingegeben,
wenn der Schalter 216 auf der Seite des H-Logikpegels gehalten wird, um das D-Flipflop
213 während der gesamten Zeit im rückgesetzten Zustand zu halten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kann das Zeitglied 212 auch
durch einen Zähler statt einer monostabilen Kippstufe 212 gebildet sein. Zum Beispiel
ist gemäß Fig. 7, bei der Teile, die jenen der Fig. 1 und 4 entsprechen, durch gleiche
Bezugszeichen markiert sind, ein Bereichszähler 226 innerhalb der Zeitzähleinrichtung
210 vorgesehen. Wenn der Bereichs zähler 226 ein Dezimalaufwärtszähler mit N-Stellen
ist, wird er auf den Anfangswert 10N - (h-l)/To gesetzt. Die vom Taktgeber 203 gelieferten
Taktimpulse werden außerdem einer UND-Schaltung 227 zugeführt und die Ausgangstaktimpulse
von dieser durch den Bereichs zähler 226 gezählt. Der Ausgang des Minimalwertzählers
209 wird an den Triggeranschluß T des D-Flipflops 219 gelegt, wie dies in Fig. 4
verwirklicht ist, und dessen O-Ausgangsanschluß an die UND-Schaltung 227. Ein Ubertragsignal
des Bereichs zählers 226 wird dem Triggeranschluß T des D-Flipflops 221 zugeführt.
Die übrigen Verbindungen mit den D-Flipflops 219 und 221 sind zu jenen von Fig.
4
identisch. Beim Auftreten des vom Minimalwertzähler 209 gelieferten
Übertragsignals 307 öffnet der H-Logikpegel des Q-Ausgangs des D-Flipflops 219 die
UND-Schaltung 227, um die Taktimpulse zum Bereichs zähler 226 hindurchzulassen,
der diese zu zählen beginnt und dann,wenn das Übertragsignal vom Bereichs zähler
226 erzeugt wird, werden die gleichen Ergebnisse wie jene im Falle eines vom Maxinalwertzähler
218 erzeugten Übertragsignals erhalten.
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Hieraus ist ersichtlich, daß die Anordnung nach Fig. 7 ebenfalls die
beabsichtigten Operationen ausführt.
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Mit den Anordnungen der Fig. 1 und 7 ist es auch möglich, eine Messung
hoher Präzision zu erzielen, indem wie im Fall von Fig. 4 die Hochpräzisionszeitintervallmeßeinrichtung
217 vorgesehen wird. Wird diese nicht verwendet, dann kann der Zählwert des Minimal-
bzw. Maximal zählers 209 bzw. 218 auch in das Steuergerät 208 als Meßwert für das
Eingangszeitsignal eingegeben werden, wenn der logische Zustand des Entscheidungsausgangssignals
309 des D-Flipflops 213 bei der Beendigung des Eingangszeitsignals 302 den H-Logikpegel
einnimmt. Im Falle des Eingebens des Zählwerts des Maximalwertzählers 218 ist das
Zeitintervall, welches zu erhalten gewünscht wird-(C - PH) x T,, wobei C den Zählwert
darstellt.
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Wie beschrieben, werden die Bezugs zeit A und der zulässige Bereich
26 manchmal vom Bedienungsabschnitt 211 aus eingegeben. In diesem Fall wird die
Bezugs zeit A als Zeitwert eingegeben, der zulässige Bereich 26 kann jedoch als
Zeitwert, als auf die Bezugszeit A bezogener Prozentsatz oder n als Wert n der Beziehung
Tsi,/2" eingestellt werden, wobei sig ein ein voreingestellter Wert einer grundsätzlichen
Taktperiode des Eingangszeitsignals 302 und n = 0, 1, 2, sind. In jedem Fall werden
die eingestellten Werte PL und PH entsprechend ihrer Eingabe berechnet. Es ist auch
mög-
lich, vom Bedienungsabschnitt 211 aus in Form von Zeitwerten,
die Minimal- und Maximalwerte 1 bzw. h des zu messenden Zeitintervalls bzw. den
Minimalwert 1 und den zulässigen Bereich 26 einzugeben.
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Während in der obigen Beschreibung die Zähler 209, 218 und 226 Synchronzähler
sind, die den Zählvorgang synchron mit den Eingangstaktimpulsen ausführen, können
sie auch als Asynchronzähler ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Zeitverzögerung
zwischen dem Zähler 209 und dem Zähler 218 und dem Zähler 226 durch eine veränderliche
Kompensationsverzögerungsschaltung wie eine monostabile Kippstufe kompensiert, die
an der Ausgangsseite des jeweiligen Zählers 209 und 218 bzw. 226 angeschlossen ist.
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Es ist auch möglich, Abwärtszähler als Zähler 209, 218 und 226 zu
verwenden. In diesem Fall erzeugen diese Zähler Subtraktionsübertragsignale, die
anstelle der vorgenannten (Additions-)Ubertragsignale benutzt werden, wenn die Zählwerte
dem Minimalwert 1, dem Maximalwert h und dem zulässigen Bereich (h bis 1) entsprechen.
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Die Verknüpfungsschaltung 202 kann auch, wie zum Beispiel in Fig.
8 dargestellt, ausgebildet werden, in der ein JK-Flipflop 228 verwendet wird. Dem
JK-Flipflop 228 wird an den Anschlüssen J und K ein H-Logiksignal zugeführt und,
wenn das Flipflop durch das Rückstellsignal 301 zurückgesetzt wird, liefert es an
seinem Q-Ausgangsanschluß ein H-Logiksignal. Das H-Logiksignal wird an eine UND-Schaltung
229 geliefert. Demgemäß wird bei Lieferung des Eingangszeitsignals 302 vom Eingangsanschluß
201 das Signal 302 an einen Triggeranschluß T des JK-Flipflops 228 über die UND-Schaltung
229 und eine ODER-Schaltung 231 gegeben und durch den Anstieg des Eingangszeitsignals
302 wird das Ausgangssignal am Q-Ausgangsanschluß des JK-Flipflops 228 zu einem
H-Logiksignal. Dieses H-Logiksignal wird der
UND-Schaltung 206
zugeführt, die den Weg der vom Taktgeber 203 gelieferten Taktimpulse freigibt. Das
H-Logiksignal am Q-Ausgangsanschluß wird außerdem an die UND-Schaltung 232 geliefert.
Wenn das Eingangszeitsignal 302 abfällt, geht der Ausgang des Inverters 207 in den
H-Logikpegel über und dieses Signal gelangt durch die UND-Schaltung 232 und die
ODER-Schaltung 231 zum Triggeranschluß T des JK-Flipflops 228, um dieses zu veranlassen
zu kippen, wodurch das Ausgangssignal am Q-Ausgangsanschluß den L-Logikpegel einnimmt.
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Das Eingangszeitsignal ist nicht auf ein Signal beschränkt, dessen
Dauer gleich dem zu messenden Zeitintervall ist, sondern kann manchmal eingegeben
werden in Form von aus zwei Impulsen gebildeten Signalen, deren Impulsintervall
gleich dem zu messenden Zeitintervall ist. In diesem Fall wird der erste der beiden
Impulse dem Triggeranschluß T des D-Flipflops 204 und der zweite dem Triggeranschluß
T des D-Flipflops 205 zugeführt.
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Wie beschrieben, kann mit der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung die
Dauer eines Eingangszeitsignals gemessen und gleichzeitig entschieden werden, ob
die Dauer des Eingangszeitsignals innerhalb eines vorgegebenen eingestellten Bereiches
liegt, und es wird nur der in diesem Bereich liegende Meßwert benutzt. Da die Dauer
des Eingangszeitsignals gleich einem Zeitintervall ist, das gemessen werden soll,
kann demzufolge die Meßung mit hohem Wirkungsgrad ausgeführt werden, und es können
in kurzer Zeit viele gültige Daten erhalten werden. Außerdem müssen die so erhaltenen
Daten nicht zu einem Computer übertragen werden, nachdem sie einer arithmetischen
Verarbeitung unterworfen worden sind, so daß die Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit
erfolgen kann. Bei bekannten Geräten werden auch unnötige Eingangszeitsignale eines
nach dem anderen gemessen und ihre Meßwerte zu einem Computer übertragen, in dem
entschieden
wird, ob sie innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegen. Deshalb wird hierfür
viel Zeit benötigt.
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Im Gegensatz hierzu vermeidet die Erfindung diesen Nachteil.
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Wie beschrieben, können Zeitintervalle mit hoher Genauigkeit, z. B.
100 ps oder dergleichen,gemessen werden, indem neben der Zeitzähleinrichtung 210
eine Präzisionszeitintervallmeßeinrichtung vorgesehen wird. Gegenwärtig ist jedoch
die Meßgenauigkeit, die mit einer Zeitmessung unter Verwendung eines wirtschaftlichen
Zählers erhalten wird, maximal etwa 2 ns.
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