RU2101746C1

RU2101746C1 - Device for measuring ratio of two time intervals

Info

Publication number: RU2101746C1
Authority: RU
Inventors: В.М. Аванесов; В.В. Терешков
Original assignee: Аванесов Владимир Михайлович
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1992-06-16
Publication date: 1998-01-10

Abstract

FIELD: electric and radio measurement technology; digital time-interval ratio meters. SUBSTANCE: use is made of digital integrator built around reversing counter which functions to reduce measurement error in high-frequency range. EFFECT: improved measurement accuracy in high-frequency range. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрорадиоизмерительной технике и может быть использовано при построении цифровых измерителей отношений временных интервалов. The invention relates to electrical radio engineering and can be used to build digital meters of the relations of time intervals.

Известен измеритель временных интервалов, содержащий генератор постоянного тока, зарядный ключ, усилитель постоянного тока, накопительный конденсатор, разрядный ключ и разрядный резистор, причем незаземленный полюс генератора постоянного тока соединен со средним контактом зарядного ключа, первый контакт которого соединен с входом усилителя постоянного тока одной обкладкой накопительного конденсатора и одним выводом разрядного резистора, вторая обкладка накопительного конденсатора соединена с выходом усилителя постоянного тока и одним из контактов разрядного ключа, второй контакт которого соединен с другим выводом разрядного резистора, а входы управления разрядного и зарядного ключей являются входами устройства [1]
Недостатками измерителя является недостаточная точность, поскольку выходное напряжение содержит пульсации, вызванные неодновременным действием зарядной и разрядной цепей.A known time interval meter comprising a DC generator, a charging key, a DC amplifier, a storage capacitor, a discharge key and a discharge resistor, the non-earthed pole of the DC generator being connected to the middle contact of the charging key, the first contact of which is connected to the input of the DC amplifier by one lining a storage capacitor and one output of a discharge resistor, the second lining of the storage capacitor is connected to the output of the DC amplifier and ne of the bit key contacts, a second contact which is connected to the other terminal of discharge resistor, and the control inputs of the charge and discharge are key input device [1]
The disadvantages of the meter are insufficient accuracy, since the output voltage contains ripple caused by the non-simultaneous action of the charging and discharge circuits.

Наиболее близким к предлагаемому относится цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий первый и второй счетчики импульсов, выходы первого из которых соединены с соответствующими выходными шинами, первый и второй элементы И, первую и вторую входные шины [2]
К недостатку прототипа следует отнести невысокую помехоустойчивость, вызванную тем, что устройство-прототип позволяет измерять мгновенное значение отношения двух временных интервалов.Closest to the proposed is a digital measuring instrument of the ratio of time intervals containing the first and second pulse counters, the outputs of the first of which are connected to the corresponding output buses, the first and second elements And, the first and second input buses [2]
The disadvantage of the prototype should include low noise immunity, due to the fact that the prototype device allows you to measure the instantaneous value of the ratio of two time intervals.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие функционирование измерителя. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed device; in FIG. 2 timing diagrams explaining the operation of the meter.

Устройство для измерения отношения двух временных интервалов содержит генератор 1 счетных импульсов, RS-триггеры 2 и 3, реверсивный счетчик 4, счетчик 5 импульсов, элементы И 6-10, элемент ИЛИ 11. A device for measuring the ratio of two time intervals contains a counter pulse generator 1, RS triggers 2 and 3, a reverse counter 4, a pulse counter 5, AND elements 6-10, an OR element 11.

Выход генератора 1 счетных импульсов соединен с точкой, объединяющей первые входы первого и второго элементов И 6 и 7, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 4, выход обнуления которого соединен с R-входом второго RS-триггера 3. Прямой, инверсный выходы первого RS-триггера 2 и прямой выход второго RS-триггера 3 соединены соответственно с первым входом четвертого элемента И 9, первым и вторым входами третьего элемента И 8, причем выход последнего соединен с первым входом пятого элемента И 10. Выходы четвертого и пятого элементов И 9 и 10 соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И 6 и 7 и входами элемента ИЛИ 11, выход которого соединен со счетным входом счетчика 5, выходная шина которого является выходом измерителя, а выход переполнения соединен с R-входом первого RS-триггера 2. Сигнальные входы Вх₁ и Вх₂ соединены с вторыми входами четвертого и пятого элементов И 9 и 10. Управляющий вход "Пуск" объединяет S-входы триггеров 2 и 3 и R-входы счетчиков 4 и 5.The output of the generator 1 of the counting pulses is connected to a point that combines the first inputs of the first and second elements And 6 and 7, the outputs of which are connected respectively to the summing and subtracting inputs of the reverse counter 4, the zeroing output of which is connected to the R-input of the second RS-trigger 3. Direct, the inverse outputs of the first RS trigger 2 and the direct output of the second RS trigger 3 are connected respectively to the first input of the fourth element And 9, the first and second inputs of the third element And 8, and the output of the latter is connected to the first input of the fifth element And 10. The outputs of the fourth and fifth elements And 9 and 10 are connected respectively to the second inputs of the first and second elements And 6 and 7 and the inputs of the element OR 11, the output of which is connected to the counting input of the counter 5, the output bus of which is the output of the meter, and the overflow output is connected to R -input of the first RS-trigger 2. Signal inputs Вх ₁ and Вх _{2 are} connected to the second inputs of the fourth and fifth elements And 9 and 10. The control input "Start" combines the S-inputs of triggers 2 and 3 and the R-inputs of counters 4 and 5.

Устройство для измерения отношения двух временных интервалов работает следующим образом. A device for measuring the ratio of two time intervals works as follows.

На входы Вх₁ и Вх₂ поступают последовательности импульсов (на фиг. 2 Вх₁ и Вх₂) с длительностями t₁ и t₂, соответственно. С приходом сигнала "Пуск" (на фиг. 2 "Пуск") счетчики 4 и 5 устанавливаются в нулевое состояние, а триггеры 2 и 3 устанавливаются в единичное состояние (на фиг. 2 U₂, U₃). Установка триггера 2 в единичное состояние разрешает прохождение импульсов с входа Вх₁ на вход счетчика 5 (на фиг. 2 U₉), а на вход суммирования счетчика 4 (на фиг. 2 U₆) пачек импульсов. В момент, когда на вход счетчика 5 поступит n импульсов (на фиг. 2 U₉), счетчик 5 обнулится, на его выходе переполнения выработается импульс переполнения (на фиг. 2 U₅), поступающий на R-вход RS-триггера 2, что приведет к переключению последнего в нулевое состояние (на фиг. 2 U₃). К этому времени в счетчике 4 зафиксируется число импульсов N, которое может быть определено следующим соотношением:
N f_гси•t₁•n (1),
где f_гси частота следования импульсов генератора 1 счетных импульсов;
t₁ длительность временного интервала на входе Вх₁;
n емкость счетчика.The inputs of Bx ₁ and Bx ₂ receive a sequence of pulses (in Fig. 2 Bx ₁ and Bx ₂ ) with durations t ₁ and t ₂ , respectively. With the arrival of the "Start" signal (in Fig. 2 "Start"), counters 4 and 5 are set to zero, and triggers 2 and 3 are set to single state (in Fig. 2 U ₂ , U ₃ ). Setting the trigger 2 in a single state allows the passage of pulses from the input Bx ₁ to the input of the counter 5 (in Fig. 2 U ₉ ), and to the input of the summation of the counter 4 (in Fig. 2 U ₆ ) bursts of pulses. At the moment when n pulses arrive at the input of counter 5 (in Fig. 2 U ₉ ), the counter 5 will reset to zero, an overflow pulse will be generated at its overflow output (in Fig. 2 U ₅ ), which arrives at the R-input of the RS-trigger 2, which will lead to the switching of the latter to the zero state (in Fig. 2 U ₃ ). By this time, the number of pulses N, which can be determined by the following relation, will be recorded in counter 4:
N f _gsi • t ₁ • n (1),
where f _gsi pulse repetition rate of the generator 1 counting pulses;
t _{1 the} duration of the time interval at the input Bx ₁ ;
n counter capacity.

Переключение триггера 2 в нулевое состояние разрешает прохождение импульсов с входа Вх₂ на вход счетчика 5 (на фиг. 2 U₁₀), а на вычитающий вход счетчика 4 пачек импульсов (на фиг. 2 U₇). По мере поступления импульсов на вход Вх₂ значение в счетчике 5 увеличивается, а в счетчике 4 уменьшается и в момент, когда счетчик 4 обнулится, на его выходе появится короткий импульс (на фиг. 2 U₄), переключающий триггер 3 в нулевое состояние (на фиг. 2 U₃), прохождение импульсов на входы счетчиков 4 и 5 прекращается (на фиг. 2 U₁₀, U₇), в счетчике фиксируется число импульсов m. С учетом того, что значение N в счетчике 4 при обратном и прямом счете неизменно
N f_гси•t₂•m (2),
где m длительность временного интервала на входе Вх₂,
с учетом (1) и (2)

Из последнего равенства следует, что значение N_x будет пропорционально отношению временных интервалов.Switching trigger 2 to the zero state allows the passage of pulses from input Вх ₂ to the input of counter 5 (in Fig. 2 U ₁₀ ), and to the subtractive input of the counter 4 bursts of pulses (in Fig. 2 U ₇ ). As pulses arrive at input Вх _{2, the} value in counter 5 increases, and in counter 4 decreases, and at the moment when counter 4 is reset, a short pulse will appear at its output (in Fig. 2 U ₄ ), which switches trigger 3 to the zero state ( in Fig. 2 U ₃ ), the passage of pulses to the inputs of the counters 4 and 5 stops (in Fig. 2 U ₁₀ , U ₇ ), the number of pulses m is fixed in the counter. Given the fact that the value of N in the counter 4 with the reverse and direct counting is invariable
N f _gsi • t ₂ • m (2),
where m is the duration of the time interval at the input Bx ₂ ,
taking into account (1) and (2)

From the last equality it follows that the value of N _x will be proportional to the ratio of time intervals.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет проводить измерения усредненного значения отношения двух временных интервалов. Thus, the proposed device allows you to measure the average value of the ratio of two time intervals.

Claims

A device for measuring the ratio of two time intervals, containing the first and second pulse counters, the outputs of the first of which are connected to the corresponding output buses, the first and second elements And, the first and second input buses, characterized in that the third, fourth, fifth elements are introduced into it And, the first and second RS-flip-flops, an OR element, a counting pulse generator and a Start bus, and the output of the counting pulse generator is connected to the first inputs of the first and second AND elements, the outputs of which are connected respectively to the sums the controlling and subtracting inputs of the second pulse counter, made reversible, the zeroing output of which is connected to the R-input of the first RS-trigger, the S-input of which is connected to the reset input of the first pulse counter, the S-input of the second RS-trigger, with the Start bus and with the reset input of the second pulse counter, a direct output with the first input of the third AND element, the second input of which is connected to the inverse output of the second RS-trigger, an output with the first input of the fourth And element, the second input of which is connected to the first input bus, and the second input bus with connected to the first input of the fifth element And, the second input of which is connected to the direct output of the second RS-trigger, and the outputs of the fourth and fifth elements of And are connected respectively to the second inputs of the first and second elements of And and respectively with the first and second inputs of the OR element, the output of which is connected with a counting input of the first pulse counter, the zeroing output of which is connected to the R-input of the second RS-trigger.