DE3439812C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zeitintervall-Meßgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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 Wellenform, aufgezeichnet. Aufgrund dieser Tatsache enthält das vom Tonabnehmer gelieferte Ausgangssignal 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.

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.

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 T _X +T _R +T _C , die gleich der Summe einer Zeitdauer T _X zum Messen des Zeitintervalls (der Impulsbreite), einer Zeitdauer T _R zum Übertragen der Meßdaten in das Steuergerät und einer Zeitdauer T _C zum Entscheiden, ob der Meßwert der vorbestimmten Impulsbreite entspricht, ist. Die Datenübertragung wird z. B. durch ein GP-IB-Übertragangsverfahren (GP-IB bedeutet General Purpose Interface Bus) durchgeführt, die Datenübertragungszeit T _R 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. Darüber 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 100 bis 1000 Sekunden notwendig sein, d. h. es wird viel Zeit bei der Ermittlung des Jittermaßes verbraucht.

Die DE-PS 30 12 186 zeigt eine Vorrichtung zum Messen der Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Eingangssignalimpulsen. In Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 besitzt das bekannte Meßgerät einen Taktimpulsgeber, dessen Taktimpulse zur Ermittlung eines Zeitintervalls herangezogen werden, welches mit der Anstiegsflanke des auf einen ersten Eingangssignalimpuls folgenden Taktsignals beginnt und mit der Anstiegsflanke des auf einen zweiten Eingangssignalimpuls folgenden Taktimpulses endet. Die Anzahl der beiden genannten Taktimpulse sowie der dazwischenliegenden Taktimpulse wird digital gezählt. Dies entspricht einer Grobmessung. Zur genauen Messung müssen noch die Zeitspanne zwischen dem Beginn des ersten Eingangssignalimpulses und dem Beginn des anschließend folgenden Taktimpulses und die Zeitspanne nach dem Beginn des zweiten Eingangssignalimpulses und des diesem folgenden Taktimpulses berücksichtigt werden, wobei die erstgenannte Zeitspanne zu dem Ergebnis der Grobmessung addiert und die zweitgenannte Zeitspanne davon subtrahiert wird.

Hierzu werden die zur Erzielung des Endergebnisses heranzuziehenden Zeitintervalle in Spannungsamplituden umgesetzt und mit Hilfe eines Analog/Digital-Umsetzers in Digitalwerte umgesetzt. Diese Digitalwerte werden ebenso wie die gezählten Taktimpulse mit Hilfe eines Mikroprozessors zu einem Endergebnis verarbeitet.

Aus der DE-OS 32 44 249 ist ein Gerät der eingangs genannten Art bekannt; das bei Überschreiten des vorgegebenen Minimalwertes des zu messenden Zeitintervalls erzeugte Gültigkeitssignal dient dazu, den geltenden Meßbereich abhängig von der Dauer des Zeitintervalls automatisch zu verändern.

Die bekannten Meßgeräte eignen sich jedoch nicht dazu, das Ergebnis einer Messung eines Zeitintervalls dahingehend auszuwerten, ob das gemessene Intervall innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen liegt, das heißt: ob das gemessene Zeitintervall kürzer ist als ein Maximalintervall und größer ist als ein Minimalintervall.

Die DE-OS 19 61 973 beschreibt eine Schaltungsanordnung zum Messen von kurzen Zeitintervallen. Dabei erfolgt eine Klassifizierung dahingehend, daß das jeweils festgestellte Meßergebnis einem Decodierer zugeführt wird, der abhängig davon, in welchem Bereich das Meßergebnis liegt, an einer von mehreren Ausgangsleitungen ein Ausgangssignal erzeugt. Allerdings läßt sich mit einer solchen Klassifiziereinrichtung nicht ohne weiteres feststellen, ob das jeweils gemessene Zeitintervall einen Minimalwert überschreitet und einen Maximalwert unterschrietet. Außerdem läßt sich der Druckschrift nicht entnehmen, die Übernahme des Meßergebnisses in eine Steuereinrichtung davon abhängig zu machen, ob das Meßergebnis in einem gewissen Gültigkeitsbereich liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zeitintervall-Meßeinrichtung verfügbar zu machen, die die Messung der Dauer eines bestimmten Eingangszeitsignals aus Eingangszeitsignalen verschiedener Zeitdauern erlaubt.

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Ansprüchen zu entnehmen.

Erfindungsgemäß wird auf einer Realzeitbasis gleichzeitig mit der Messung der Dauer eines Eingangszeitsignals geprüft, ob die Dauer innerhalb eines vorgegebenen 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. Die Ausgangstaktimpulse werden an eine Zeitzähleinrichtung geliefert. Diese wird für jede Messung durch ein Steuergerät 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 entspricht, 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. 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.

Die Zeitzähleinrichtung enthält einen Minimalwertzähler. 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 Meßeinrichtung hoher Genauigkeit ist beispielsweise in der US-PS 42 67 436 beschrieben.

Die in das Steuergerät eingegebenen gültigen Daten werden auf einem Display angezeigt in Form eines Mittelwertes oder einer Standardabweichung der eingegebenen gültigen Daten oder es wird ihr Jittermaß berechnet und auf dem Display angezeigt.

Wie beschrieben, vermeidet die vorliegende Erfindung eine zeitaufwendige Übertragung der Meßdaten zu einem separaten Gerät vor einer Entscheidung, ob die Daten innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls liegen, 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.

Die Erfindung wird anhand von acht Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zeitintervall-Meßeinrichtung darstellt,

Fig. 2A bis 2J 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.

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 eine 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.

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. 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 -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.

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. 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 Synchrondezimalzähler gebildet und zählt die von der Verknüpfungsschaltung 202 entnommenen Taktimpulse. Der Zähler 209 wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß er ein Übertragsignal erzeugt, wenn er Taktimpulse einer Anzahl zählt, die einem zulässigen Mindestwert des zu messenden Zeitintervalls entspricht.

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 jitterfreis Impulssignal einer Impulsbreite von einer Mikrosekunde angelegt wird, werden von der Verknüpfungsschaltung 202 1×10^-6 Sek./25×10^-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.

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 Mikrosekunde als Bezugsgröße für eine Standardimpulsbreite dient, dann hat der zulässige Bereich für die Unterscheidung eine Breite von einer Mikrosekunde ±50 Nanosekunden. 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.

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.

Der Wert P, der im Zähler 209 vorab eingestellt wird, ist wie folgt definiert:

P = 10 ^N - (A - δ) / T₀ , (1)

wobei A das Bezugszeitintervall (Bezugsimpulsbreite), ±δ das zulässige Jittermaß und T₀ die Periode der Taktimpulse bedeuten. Sind zum Beispiel A=1 Mikrosekunde, δ=50 Nanosekunden und T₀=25 Nanosekunden, so folgt, daß der Zählwert für die minimale Impulsbreite, die zu unterscheiden bzw. zu erfassen ist, 950×10^-9 Sek./25×10^-9 Sek.= 38 ist, und der voreingestellte Wert P sollte das 10 ^N te Komplement von 38 sein; d. h., wenn 5 die Anzahl der Stellen N des Zählers 209, dann ist P=100 000-38=99 962. Das Bezugszeitintervall (Bezugsimpulsbreite) A und der Wert δ 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.

Wenn bei diesem Beispiel der Minimalwert des mit dem Anstieg des Eingangszeitsignals 302 beginnenden zulässigen Zeitintervalls erfaßt wird, wird durch ein vom Zähler 209 ausgegebenes Übertragsignal ein Zeitglied 212 aktiviert. Als Zeitglied 212 kann beispielsweise eine monostabile Kippstufe dienen. Die Operationszeit T _K des Zeitgliedes 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 T _K des Zeitgliedes 212 so gewählt, daß sie 2δ-T₀ entspricht. Da bei dem vorliegenden Beispiel der zulässige Bereich ±δ mit ±50 Nanosekunden ausgewählt ist, wird die Operationszeit T _K des Zeitgliedes 212 auf (100-25) Nanosekunden eingestellt. Das Zeitglied 212 liefert während der Periode T _K , wie Fig. 2I zeigt, ein H-Logiksignal als Gültigkeitssignal 308, solange es im Betriebszustand ist, d. h. während der Operationszeit.

Das vom Zeitzähler 210 gelieferte Gültigkeitssignal 308, d. h. bei diesem Beispiel das Ausgangssignal des Zeitgliedes 212, wird zu einer Entscheidungseinrichtung 213 geliefert, in der entschieden wird, ob das Gültigkeitssignal 308 zum Zeitpunkt der Beendigung (Abfall) des Eingangszeitsignals 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 -Ausgangsanschlusses 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 -Ausgangsanschluß des D-Flipflops 205 eingegeben.

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 T _X des Eingangszeitsignals durch Berechnung wie folgt erhalten:

T _X = (10 ^N - P + B) · T₀ , (2)

wobei B den letzten vom Zähler 209 erhaltenen Zählwert bedeutet. Der so erhaltene Wert T _X des Zeitintervalls wird in einem Speicher des Steuergerätes 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.

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 obenerwähnten 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 Q-Ausgang, wie in Fig. 2D dargestellt, ein H-Logiksignal 304 zu liefern.

Andererseits befindet sich im Ausgangszustand das D-Flipflop 205 im rückgesetzten Zustand und liefert deshalb an seinen -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.

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 -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-Schaltung 206 an ihrem Ausgang Taktimpulse 306 a, 306 b und 306 c, die während der Perioden hindurchgelassen werden, die den Zeitdauern (Zeitintervallen) der Eingangszeitsignale 302 a, 302 b bzw. 302 c, wie in Fig. 2G gezeigt, entsprechen. Die Ausgangstaktimpulse 306 a, 306 b bzw. 306 c 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.

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. 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 302 a 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 302 a ungültig ist und die Eingabe des Zählwertes verhindert und ein Rücksetzsignal 301 liefert.

Es wird nun der Fall erläutert, in dem das Eingangszeitsignal 302 innerhalb des zulässigen Bereiches liegt. In diesem Fall erreicht die Anzahl der Ausgangstaktimpulse 306 b der Verknüpfungsschaltung 202 einen vorgegebenen Wert (eine Zahl, die dem Minimalwert des zu messenden Zeitintervalls entspricht), bevor der Zeitpunkt t₃ der Beendigung des Eingangszeitsignals 302 b erreicht wird. Das heißt, die Zahl der Ausgangstaktimpulse 306 b 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. 2I dargestellte Gültigkeitssignal 308 des H-Logikpegels lediglich für die Periode T _K , die gleich dem zulässigen Bereich 2δ weniger eine Taktperiode T₀ ist, wie zuvor beschrieben. Da das Eingangszeitsignal 302 b endet, während der Zähler 209 arbeitet, wird zum Zeitpunkt t₃, zu dem das Eingangszeitsignal 302 b endet, in das als Entscheidungseinrichtung dienende D-Flipflop 213 das Gültigkeitssignal 308 mit H-Logikpegel eingegeben und als Folge der Entscheidung das in Fig. 2J dargestellte H-Logiksignal 309 erzeugt. Das Steuergerät 208 wird durch den Abfall des Ausgangssignals am -Ausgangsanschluß des D-Flipflops 205 auf den L-Logikpegel über das Ende des Eingangszeitsignals 302 b 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 302 b 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.

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 T _K der monostabilen Kippstufe 212 auf 2δ-T₀ eingestellt ist, wird die Arbeitszeit T _K 75 Nanosekunden, falls δ und T₀ auf 50 Nanosekunden bzw. 25 Nanosekunden eingestellt sind. Da der Anstieg des Eingangszeitsignals 302 und der Taktimpulse 306 nicht miteinander synchronisiert sind, liegt der Zeitpunkt, zu dem der Zähler 209 ein Übertragsignal liefert, im Zeitintervall T _C zwischen den Zeitpunkten 950 Nanosekunden und 975 Nanosekunden nach dem Anstieg bzw. Auftreten des Eingangszeitsignals 302 b, 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, 59%, 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. 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.

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%.

Das Steuergerät 208 führt die Operation der Gleichung (2) für die so eingegebenen gültigen Daten aus, um die Dauer T _X des Eingangszeitsignals 302 b zu erhalten, und das Ergebnis wird auf dem Display 214 dargestellt. Ferner wird zwischen der zunächst erhaltenen Dauer T _X und jeder der Zeitdauern, 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. 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.

Wenn die Dauer des Eingangszeitsignals 302 länger als der vorgegebene Wert ist, liefert die Verknüpfungsschaltung 202 die Taktimpulse 306 c, wie dies in Fig. 2G in Verbindung mit dem Eingangszeitsignal 302 c dargestellt ist. In diesem Fall endet das Eingangszeitsignal 302 c zum Zeitpunkt t₅ nach dem Zeitpunkt t₄, bei dem die monostabile Kippstufe 212 ihre Arbeit abbricht, d. h., das Gültigkeitssignal 308 a 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 308 a 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 302 c. 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.

Es ist auch möglich, den zulässigen Bereich 2δ, 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.

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 42 67 436 beschriebene Meßeinrichtung verwendet werden. Darüber hinaus 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 gelieferten Ausgangssignals und dem Auftreten des vom Maximalwertzähler 218 gelieferten Ausgangssignals erzeugt.

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 l den Minimalwert des zu messenden Zeitintervalls bedeutet. Im allgemeinen werden die Minimal- und Maximalwerte l und h so gewählt, daß l=A-δ und h=A+δ, wobei A das zu messende Bezugszeitintervall ist. Die Auswahl muß jedoch nicht immer so erfolgen.

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 -Ausgang wird als Ausgangssignal des Zeitzählers 210 dem Datenanschluß D des als Entscheidungeinrichtung dienenden D-Flipflops 213 zugeführt. Der Übertrag 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.

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. Die ODER-Schaltung 223 wird außerdem mit dem Wählausgang des Schalters 216 beliefert.

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. Wenn die Minimal- und Maximalwerte l und h des zu messenden Zeitintervalls 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 P _H und P _L entsprechend der Gleichung (3) bzw. (4) und speichert diese im Speicher zusammen mit der Zahl der Messungen K.

Im Schritt S₂ werden die Minimal- und Maximalwerte P _L und P _H im Minimal- bzw. Maximalzähler 209 bzw. 218 eingestellt. Diese Einstellung kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, daß der Einstellwert P _L 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 zurückzusetzen.

Im Schritt S₄ wird geprüft, ob die Messung beendet worden ist oder nicht. Das heißt, wie bei dem Beispiel nach Fig. 1 wird durch den Anstieg bzw. die Vorderflanke, z. B. des nach dem Rücksetzen eingegebenen Eingangszeitsignals 302 a (Fig. 6B), die Verknüpfungsschaltung 202 aktiviert, um Taktimpulse 306 a zu liefern, wie sie in Fig. 6H dargestellt sind, die durch die Zähler 209 bzw. 218 gezählt werden. Durch den Anstieg des Eingangszeitsignals 302 a wird das Ausgangssignal 304 am Q-Ausgangsanschluß des Flipflops so erzeugt, daß es den H-Logikpegel einnimmt, und dieses H-Logikausgangssignal wird der Meßeinrichtung 217 zugeführt, um die Messung des Zeitintervalls einzuleiten. 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.

Wenn in Schritt S₄ festgestellt wird, daß die Messung noch nicht beendet worden ist, wird der das Ergebnis der Entscheidung anzeigende Zustand des vom -Ausgangsanschluß des D-Flipflops 213 gelieferten Signals 309 (Fig. 6M) in Schritt S₅ 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 302 a kleiner ist als der Minimalwert l 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 302 a das Ausgangssignal 308 am -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 Eingangssignal 302 a 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 302 a in das D-Flipflop 213 eingegeben, und das Ausgangssignal 309 an dessen Q-Ausgangsanschluß wird ein L-Logiksignal, wie dies in Fig. 6M dargestellt ist. Das Steuergerät 208 entscheidet nach Eingabe des L-Logiksignals, daß das Eingangszeitsignal 302 a außerhalb des vorgegebenen Bereiches (l bis h) (Schritt S₅) liegt, und dann geht der Prozeß zurück zu Schritt S₂.

Auf diese Weise werden die Voreinstellung der Zähler 209 und 218 und das Rücksetzen des jeweiligen Teils bewirkt, danach das Eingangssignal 302 a 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 302 b im eingestellten Bereich (l+h). Demgemäß erzeugt der Minimalwertzähler 209 das Übertragsignal 307, wie in Fig. 6I dargestellt, bevor das Eingangszeitsignal 302 b endet (abfällt), und es wird in das Flipflop 219 ein H-Logikpegel eingegeben, um das Signal 308 an dessen -Ausgangsanschluß in den logischen L-Zustand, wie in Fig. 6K dargestellt, zu versetzen und ein Gültigkeitssignal zu erzeugen. Während der Dauer des Gültigkeitssignals endet das Eingangszeitsignal 302 b, und es wird in das D-Flipflop 213 das Gültigkeitssignal mit L-Logikpegel eingegeben. In diesem Fall bleibt das Ausgangssignal an dessen -Ausgangsanschluß auf H-Logikpegel und zeigt an, daß der gemessene Wert gültig ist. Das Eingangszeitsignal 302 b 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. 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 S₆ 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.

In gleicher Weise wird die Messung für das Eingangszeitsignal 302 c eingeleitet. Im vorliegenden Fall ist die Dauer des Eingangszeitsignals 302 c 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 302 b. Im vorliegenden Fall wird ein Übertragsignal 313 vom Maximalzähler 218 innerhalb des Zeitintervalls zwischen der Ausgabe eines Übertragsignals vom Minimalwertzähler 209 und der Beendigung des Eingangszeitsignals 302 c 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 -Ausgangsanschluß des D- Flipflops 219 zu einem H-Logiksignal, und das Gültigkeitssignal wird hierdurch beendet. Danach endet das Eingangszeitsignal 302 c, und durch dessen Abfall bzw. Beendigung wird der vom -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 S₅ entschieden, bevor der Meßwert für das Eingangszeitsignal 302 c erhalten wird, daß das Signal 302 c außerhalb des eingestellten zulässigen Bereiches liegt, und der Prozeß kehrt zu Schritt S₂ zurück.

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 S₉ 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.

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 Bereichszähler 226 ein Dezimalaufwärtszähler mit N Stellen ist, wird er auf den Anfangswert 10 ^N -(h-l)/T₀ gesetzt. Die vom Taktgeber 203 gelieferten Taktimpulse werden außerdem einer UND-Schaltung 227 zugeführt und die Ausgangstaktimpulse von dieser durch den Bereichszähler 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 Q-Ausgangsanschluß an die UND-Schaltung 227. Ein Übertragsignal des Bereichszählers 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 Bereichszähler 226 hindurchzulassen, der diese zu zählen beginnt und dann, wenn das Übertragsignal vom Bereichszähler 226 erzeugt wird, werden die gleichen Ergebnisse wie jene im Fall eines vom Maximalwertzähler 218 erzeugten Übertragsignals erhalten. Hieraus ist ersichtlich, daß die Anordnung nach Fig. 7 ebenfalls die beabsichtigten Operationen ausführt.

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. Maximalzählers 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 Zählwertes des Maximalwertzählers 218 ist das Zeitintervall, welches zu erhalten gewünscht wird, (C-P _H )×T₀, wobei C den Zählwert darstellt.

Wie beschrieben, werden die Bezugszeit A und der zulässige Bereich 2δ manchmal vom Bedienungsabschnitt 211 aus eingegeben. In diesem Fall wird die Bezugszeit A als Zeitwert eingegeben, der zulässige Bereich 2δ kann jedoch als Zeitwert, als auf die Bezugszeit A bezogener Prozentsatz oder als Wert n der Beziehung T _sig /2 ⁿ eingestellt werden, wobei T _sig ein voreingestellter Wert einer grundsätzlichen Taktperiode des Eingangszeitsignals 302 und n=0, 1, 2, . . . sind. In jedem Fall werden die eingestellten Werte P _L und P _H entsprechend ihrer Eingabe berechnet. Es ist auch möglich, vom Bedienungsabschnitt 211 aus in Form von Zeitwerten, die Minimal- und Maximalwerte l bzw. h des zu messenden Zeitintervalls bzw. den Minimalwert l und den zulässigen Bereich 2δ einzugeben.

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. 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-)Übertragsignale benutzt werden, wenn die Zählwerte dem Minimalwert l, dem Maximalwert h und dem zulässigen Bereich (h bis l) entsprechen.

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 -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.

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.

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 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. Im Gegensatz hierzu vermeidet die Erfindung diesen Nachteil.

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.

Claims (14)

1. Zeitintervall-Meßgerät mit einem Taktimpulsgeber (203), einer Zeitmeßeinrichtung (209; 217) zum Messen von durch Eingangssignale festgelegten Zeitintervallen, einer Verknüpfungsschaltung (202), die vom Taktimpulsgeber (203) Taktimpulse und die Eingangssignale (302) empfängt, um solche Taktimpulse auszugeben, die während einer der Dauer eines Eingangssignals (302) entsprechenden Zeitspanne auftreten, einer Zeitzähleinrichtung (210), die die Taktsignale (306 a) von der Verknüpfungsschaltung (202) empfängt, um diese zu zählen und ein Gültigkeitssignal zu erzeugen, wenn ein vorgegebener Minimalwert des zu messenden Zeitintervalls überschritten wird, einer Steuereinrichtung (208), die einzelne Schaltungsteile des Geräts für einen Meßbeginn in einen Anfangszustand setzt und von der Zeitmeßeinrichtung Zeitintervall- Meßwerte empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Zeitzähleinrichtung (210) erzeugte Gültigkeitssignal der Differenz zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert jedes zu messenden Zeitintervalls entspricht, daß eine Entscheidungseinrichtung (213) das Gültigkeitssignal (308) von der Zeitzähleinrichtung (210) empfängt und entscheidet, ob das Gültigkeitssignal (308) am Ende des jeweils gemessenen Zeitintervalls vorhanden ist und die das Ergebnis der Entscheidung an die Steuereinrichtung gibt, und daß die Steuereinrichtung (208) die Meßwerte von der Zeitmeßeinrichtung (209; 217) nur dann als gültige Daten übernimmt, wenn nach dem Entscheidungsergebnis das Gültigkeitssignal vorhanden ist.

2. Zeitintervall-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (208) eine Einrichtung enthält, durch die für jede durch die Zeitmeßeinrichtung (209; 217) durchzuführende Messung in der Zeitzähleinrichtung (210) ein Wert (307) voreinstellbar ist, der dem Minimalwert und dem Maximalwert des zu messenden Zeitintervalls bzw. dem zulässigen Bereich des Unterschiedes zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert entspricht.

3. Zeitintervall-Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitzähleinrichtung (210) einen Minimalwertzähler (209) enthält, der auf einen dem Minimalwert entsprechenden Wert eingestellt ist und der ein Ausgangssignal (307) erzeugt, wenn er Taktimpulse (306) in einer Zeitspanne gezählt hat, die dem Minimalwert des zu messenden Zeitintervalls entspricht.

4. Zeitintervall-Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitzähleinrichtung (210) ein Zeitglied (212) enthält, das durch das Ausgangssignal (307) des Minimalwertzählers (209) aktiviert wird, um ein Gültigkeitssignal (308) für eine dem zulässigen Bereich entsprechende Zeitspanne zu erzeugen.

5. Zeitintervall-Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (212) einen Bereichszähler (226) enthält, der auf einen dem zulässigen Bereich entsprechenden Wert voreinstellbar ist und bei Auftreten des von dem Minimalwertzähler (209) gelieferten Ausgangssignals (307) mit dem Zählen der Taktimpulse beginnt und ein Ausgangssignal liefert, wenn er die Taktimpulse einer Zeitspanne gezählt hat, die dem zulässigen Bereich entspricht, ferner eine Schaltung vorhanden ist, die das Gültigkeitssignal über das Zeitintervall zwischen dem Auftreten des Ausgangssignals (307) vom Minimalwertzähler (209) und dem Auftreten des Ausgangssignals vom Bereichszähler (226) erzeugt.

6. Zeitintervall-Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitzähleinrichtung (210) einen Maximalwertzähler (218) enthält, der auf einen Wert voreinstellbar ist, welcher dem Maximalwert entspricht und ein Ausgangssignal (313) erzeugt, wenn Taktimpulse für eine Zeitspanne gezählt worden sind, die dem Maximalwert des zu messenden Zeitintervalls entsprechen, ferner eine Schaltung vorgesehen ist, die das Gültigkeitssignal während des Zeitintervalls zwischen dem Auftreten des Ausgangssignals (307) vom Minimalwertzähler (209) und dem Auftreten des Ausgangssignals (313) vom Maximalwertzähler (218) erzeugt.

7. Zeitintervall-Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung gleichzeitig als Maximalwertzähler (218) dient.

8. Zeitintervall-Meßgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung (217) eine höhere Meßgenauigkeit als der Minimalwertzähler (209) aufweist.

9. Zeitintervall-Meßgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung gleichzeitig als Minimalwertzähler (209) dient.

10. Zeitintervall-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmeßeinrichtung als Flipflop (213) ausgebildet ist, das die Ausgabe der Zeitzähleinrichtung (210) am Ende des Eingangszeitsignals (302) speichert.

11. Zeitintervall-Meßgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine Einrichtung (216) zum Setzen des Flipflops (213) enthält, so daß dieses stets das Gültigkeitssignal erzeugt.

12. Zeitintervall-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Display (214) zur Anzeige der in das Steuergerät (208) eingegebenen Meßdaten vorgesehen ist.

13. Zeitintervall-Meßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (208) so ausgebildet ist, daß es die Statistik der in das Steuergerät eingegebenen Daten berechnet und die Ergebnisse der Berechnung auf dem Display (214) anzeigt.

14. Zeitintervall-Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Gültigkeitssignals so gewählt ist, daß sie gleich dem zulässigen Bereich vermindert um eine Taktperiode der Taktimpulse ist.