RU2149436C1

RU2149436C1 - Recycle meter of pulse duration

Info

Publication number: RU2149436C1
Application number: RU96122368A
Authority: RU
Inventors: П.В. Буренин; С.В. Паков
Original assignee: Самарский государственный аэрокосмический университет им. С.П. Королева
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2000-05-20

Abstract

FIELD: measuring equipment, in particular, digital measurement of duration of short pulses. SUBSTANCE: device has four delay gates, loop number counter, two comparators and two resistors. Device input is connected to second input of first comparator through first delay gate and to second input of first comparator through serial circuit of first resistor and second delay gate and through second resistor, which is connected in parallel to them. First output of first comparator is connected through third delay gate to first input of second comparator. Second output of first comparator is connected to second input of second comparator directly. First output of second comparator is connected through fourth delay gate to device input. Second output of second comparator is connected to device output through counter. EFFECT: increased precision, smooth tuning of step value, possibility to measure pulse duration with non- standard amplitude level, increased range of duration of measured pulses, simplified circuit design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах для цифрового измерения (преобразования) длительности коротких импульсов. The invention relates to measuring technique and can be used in devices for digital measurement (conversion) of the duration of short pulses.

Известен рециркуляционный измеритель длительности импульсов (авт. св. СССР N 699486, кл. G 04 F 10/04, 1976), содержащий логический элемент ИЛИ, элемент совпадения и счетчик, причем входной импульс подается на один из входов элемента ИЛИ с входа через последовательно включенные элементы задержки на элемент совпадения, на выходе которого входной импульс короче входного на величину, задаваемую задержкой второго элемента задержки. Укороченный импульс элемента совпадения поступает на вход счетчика числа циркуляций и на второй вход элемента ИЛИ. Known recirculation pulse duration meter (ed. St. USSR N 699486, class G 04 F 10/04, 1976), containing the logical element OR, the coincidence element and the counter, and the input pulse is supplied to one of the inputs of the OR element from the input through sequentially the included delay elements to the coincidence element, at the output of which the input pulse is shorter than the input pulse by an amount specified by the delay of the second delay element. The shortened pulse of the coincidence element is fed to the input of the counter of the number of circulations and to the second input of the OR element.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для дискретного измерения длительности импульсов (авт. св. СССР N 708293, кл. G 04 F 10/04, 1980), содержащее элемент, выполняющий функции формирователя и логического ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента совпадения И, счетчик, два элемента задержки, причем вход первого из них подключен к выходу элемента совпадения И, а выход - к первому входу элемента ИЛИ. Входом устройства является второй вход элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу второго элемента задержки, а выход второго элемента задержки подключен ко второму входу элемента совпадения И. Closest to the proposed device for discrete measurement of pulse duration (ed. St. USSR N 708293, class G 04 F 10/04, 1980), containing an element that performs the functions of the shaper and logical OR, the output of which is connected to the first input of the match element AND , a counter, two delay elements, the input of the first of which is connected to the output of the AND element, and the output to the first input of the OR element. The input of the device is the second input of the OR element, the output of which is connected to the input of the second delay element, and the output of the second delay element is connected to the second input of the coincidence element I.

Недостатком описанных устройств является большая погрешность, поскольку импульсы, прошедшие через элемент задержки, изменяют свою форму, что определяет неоднозначность их фиксации при укорочении. Эта неоднозначность сильно зависит от температуры и требует тщательного подбора второго элемента задержки при замене логических элементов. Кроме того, к недостаткам устройства можно отнести невозможность измерения длительности импульсов нестандартной амплитуды, малый диапазон длительностей измеряемых импульсов и отсутствие плавной регулировки величин дискрета. Перечисленные недостатки обусловлены использованием логических элементов, которым для надежной работы требуются импульсы стандартного уровня. The disadvantage of the described devices is a large error, since the pulses passing through the delay element change their shape, which determines the ambiguity of their fixation during shortening. This ambiguity is highly temperature dependent and requires careful selection of the second delay element when replacing logic elements. In addition, the disadvantages of the device include the impossibility of measuring the duration of pulses of non-standard amplitude, a small range of durations of the measured pulses and the lack of smooth adjustment of the discrete values. These shortcomings are due to the use of logic elements, which require reliable pulses of a standard level for reliable operation.

Задачей изобретения является разработка устройства, обеспечивающего улучшение точностных характеристик, обеспечение возможности плавной подстройки величины дискрета и возможности измерения длительности импульсов с амплитудой нестандартного уровня, расширение диапазона длительности измеряемых импульсов при сохранении простоты схемы. The objective of the invention is to develop a device that improves the accuracy characteristics, enabling smooth adjustment of the discrete value and the ability to measure the duration of pulses with an amplitude of a non-standard level, expanding the range of duration of the measured pulses while maintaining the simplicity of the circuit.

Поставленная задача решается тем, что в рециркуляционный измеритель длительности импульсов, содержащий два элемента задержки и счетчик числа циркуляций, согласно изобретению дополнительно введены два компаратора два элемента задержки, и два резистора, причем вход устройства соединен с первым входом первого компаратора через первый элемент задержки и со вторым входом первого компаратора через последовательно соединенные первый резистор и второй элемент задержки и соединенный с ними параллельно второй резистор, а первый выход первого компаратора через третий элемент задержки соединен с первым входом второго компаратора, второй выход первого компаратора соединен со вторым входом второго компаратора непосредственно, первый выход второго компаратора соединен через четвертый элемент задержки со входом устройства, второй выход второго компаратора через счетчик соединен с выходом устройства. The problem is solved in that in the recirculation pulse meter containing two delay elements and a counter of the number of circulations, according to the invention, two comparators, two delay elements, and two resistors are additionally introduced, the input of the device being connected to the first input of the first comparator through the first delay element and with the second input of the first comparator through the first resistor and the second delay element connected in series and the second resistor connected in parallel with them, and the first output of the first the comparator through the third delay element is connected to the first input of the second comparator, the second output of the first comparator is connected directly to the second input of the second comparator, the first output of the second comparator is connected through the fourth delay element to the input of the device, the second output of the second comparator through the counter is connected to the output of the device.

В известных устройствах измерения длительности импульсов, реализующих комбинацию способа последовательного счета и способа прогрессирующих совпадений, используется логический элемент ИЛИ, который одновременно осуществляет функцию формирования импульсов, прошедших через элемент задержки, и элемент совпадения, с помощью которого осуществляется укорочение рециркулирующих импульсов на дискретную величину, определяемую элементом задержки. Отличительным признаком является использование двух компараторов. На первом компараторе с использованием двух резисторов и двух элементов задержки построен формирователь с привязкой к постоянной части фронтов импульсов, а на втором компараторе - элемент совпадения с учетом длительности фронтов импульсов. Реализация на компараторе элемента совпадения возможна лишь при наличии прямого и инверсного выходов первого компаратора, а наличие двух выходов второго компаратора позволяет исключить на входе логический элемент ИЛИ, заменив его монтажным ИЛИ. Одновременно осуществляется возможность плавной подстройки дискрета в пределах длительности фронтов импульса. In known devices for measuring the duration of pulses that implement a combination of a sequential counting method and a progressive coincidence method, an OR logic element is used, which simultaneously performs the function of generating pulses transmitted through the delay element and a coincidence element, by which the recirculating pulses are shortened by a discrete value determined delay element. A distinctive feature is the use of two comparators. On the first comparator using two resistors and two delay elements, a shaper is built with reference to the constant part of the pulse fronts, and on the second comparator, a coincidence element is taken into account taking into account the duration of the pulse fronts. The implementation of the coincidence element on the comparator is possible only if there are direct and inverse outputs of the first comparator, and the presence of two outputs of the second comparator allows you to exclude the OR logic element at the input, replacing it with a mounting OR. At the same time, it is possible to smoothly adjust the discrete within the duration of the pulse fronts.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу измерителя. In FIG. 1 shows a block diagram of a meter; in FIG. 2 - diagrams explaining the operation of the meter.

В устройстве первый вход компаратора 1 через первый элемент задержки 2 соединен со входом устройства, а второй вход компаратора 1 соединен со входом устройства через последовательно соединенные второй элемент задержки 3 и резистор 4 и соединенный с ними параллельно резистор 5. Первый выход компаратора 1 через третий элемент задержки 6 соединен с первым входом компаратора 7, второй вход компаратора 7 соединен со вторым выходом компаратора 1 непосредственно. Первый выход компаратора 7 соединен через четвертый элемент задержки 8 со входом устройства, а второй выход компаратора 7 - с входом счетчика 9. Выход счетчика 9 соединен с выходом устройства. In the device, the first input of the comparator 1 through the first delay element 2 is connected to the input of the device, and the second input of the comparator 1 is connected to the input of the device through the second delay element 3 and resistor 4 and the resistor 5 connected in parallel to them. The first output of the comparator 1 through the third element delay 6 is connected to the first input of the comparator 7, the second input of the comparator 7 is connected to the second output of the comparator 1 directly. The first output of the comparator 7 is connected through the fourth delay element 8 to the input of the device, and the second output of the comparator 7 is connected to the input of the counter 9. The output of the counter 9 is connected to the output of the device.

Работает измеритель следующим образом. The meter works as follows.

Импульс t_x (фиг 2,а), длительность которого подлежит измерению, на входе устройства (фиг. 1) разветвляется и через элемент задержки 2 поступает на первый вход компаратора 1 (фиг 2,б) с задержкой t_зад1 (длительность задержки соответствует длительности фронтов пришедших импульсов), на второй вход компаратора 1 сигнал подается ослабленным через резистор 5 и параллельно ослабленным и задержанным через резистор 4 и элемент задержки 3 (фиг. 2,в). Выходной импульс компаратора 1 появляется через время задержки самого компаратора в момент равенства мгновенных амплитуд на первом и втором входах. Этому моменту соответствует определенная точка на переднем фронте измеряемого входного импульса, уровень которой не зависит от его амплитуды /Карпов Н.Р. Рециркуляционный измерительный преобразователь коротких временных интервалов в код //Приборы и техника эксперимента, 1980, N 2 с. 101-103./. Регулировка уровня привязки переднего фронта производится изменением потенциала на втором входе компаратора 1.The pulse t _x (Fig. 2, a), the duration of which is to be measured, branches at the input of the device (Fig. 1) and, through the delay element 2, enters the first input of the comparator 1 (Fig. 2, b) with a delay t _ass1 (the delay duration corresponds to the duration fronts of incoming pulses), to the second input of the comparator 1, the signal is fed attenuated through a resistor 5 and simultaneously attenuated and delayed through a resistor 4 and a delay element 3 (Fig. 2, c). The output pulse of the comparator 1 appears after the delay time of the comparator at the moment of equality of the instantaneous amplitudes at the first and second inputs. This moment corresponds to a certain point on the leading edge of the measured input pulse, the level of which does not depend on its amplitude / Karpov N.R. Recirculating measuring transducer of short time intervals to code // Instruments and experimental equipment, 1980, N 2 p. 101-103./. The adjustment of the level of the leading edge is made by changing the potential at the second input of the comparator 1.

Точка привязки к постоянной части заднего фронта измеряемого входного импульса определяется величиной резистора 4 и длительностью задержки (t_зад2) элемента задержки, величина t_зад2 = 2t_зад1. Сформированные на выходах компаратора 1 импульсы подаются на входы компаратора 7 (фиг. 2,г). На первый вход компаратора 7 импульс подается через элемент задержки 6 с первого выхода компаратора 1 (фиг. 2,г сплошная линия), а на второй вход компаратора 7 с инверсного второго выхода компаратора 1 - непосредственно (фиг. 2,г пунктирная линия). Величину задержки ΔT, создаваемой элементом задержки 6, выбирают исходя из требуемой величины дискрета, которая может подстраиваться на величину длительности фронтов импульсов путем изменения потенциала на втором входе компаратора 7.The reference point to the constant part of the trailing edge of the measured input pulse is determined by the value of the resistor 4 and the duration of the delay (t _ass2 ) of the delay element, the value of t _ass2 = 2t _ass1 . Formed at the outputs of the comparator 1 pulses are fed to the inputs of the comparator 7 (Fig. 2, g). The pulse is fed to the first input of comparator 7 through a delay element 6 from the first output of comparator 1 (Fig. 2, d is a solid line), and to the second input of comparator 7 from the inverse second output of comparator 1 is directly (Fig. 2, d is a dashed line). The delay value ΔT created by the delay element 6 is selected based on the required discrete value, which can be adjusted to the value of the duration of the pulse fronts by changing the potential at the second input of the comparator 7.

В момент равенства мгновенных амплитуд на первом (фиг. 2,д пунктирная линия) и втором (фиг. 2,г пунктирная линия) входах компаратора 7, на его первом и втором выходах формируется импульс, временной интервал которого t_x-ΔT (фиг. 2,е). Со второго выхода импульс фиксируется счетчиком, а с первого выхода поступает на вход устройства с задержкой T, создаваемой элементом задержки 8 (фиг. 2,ж). Длительность задержки выбирают не меньше максимально возможного измеряемого интервала.At the moment of equality of the instantaneous amplitudes, at the first (Fig. 2, d dashed line) and second (Fig. 2, d dashed line) inputs of the comparator 7, a pulse is generated at its first and second outputs, the time interval of which is t _x -ΔT (Fig. 2f). From the second output, the pulse is recorded by the counter, and from the first output it enters the input of the device with a delay T created by the delay element 8 (Fig. 2, g). The duration of the delay is chosen not less than the maximum possible measured interval.

Далее процесс циркуляции импульса происходит аналогично, причем его длительность в каждом цикле обращения уменьшается на величину ΔT. Когда длительность импульса обращения становится меньше величины ΔT, определяющей дискретность преобразования, происходит срыв процесса циркуляции. В счетчик будет записано N = t_x/ΔT.
Предлагаемый рециркуляционный измеритель длительности импульсов позволяет улучшить точностные характеристики, поскольку осуществляется формирование рециркулирующих импульсов. Обеспечиваются возможность плавной подстройки величины дискрета и возможность измерения длительности импульсов с амплитудой нестандартного уровня, расширение длительности измеряемых импульсов при сохранении простоты схемы.Further, the pulse circulation process occurs in a similar way, and its duration in each circulation cycle decreases by ΔT. When the duration of the circulation pulse becomes less than the value ΔT, which determines the discreteness of the conversion, the circulation process is disrupted. N = t _x / ΔT will be written to the counter.
The proposed recirculation meter for pulse duration improves the accuracy characteristics, since the formation of recirculating pulses. The possibility of smooth adjustment of the discrete value and the ability to measure the duration of pulses with an amplitude of a non-standard level, the extension of the duration of the measured pulses while maintaining the simplicity of the circuit are provided.

Claims

A recirculation pulse meter containing two delay elements and a counter for the number of circulations, characterized in that the first and second comparators, two delay elements and two resistors are additionally introduced into it, the device input being connected to the first input of the first comparator through the first delay element and with the second the input of the first comparator through the first resistor and the second delay element connected in series and the second resistor connected in parallel with them, and the first output of the first comparator through tr this delay element is connected to the first input of the second comparator, the second output of the first comparator is connected directly to the second input of the second comparator, the first output of the second comparator is connected via the fourth delay element to the input of the device, the second output of the second comparator is connected via the counter to the output of the device.