RU8131U1 - Устройство для измерения величины интервала между двумя импульсами - Google Patents

Description

предполагаемая полезная модель относится к области измерительной техники к MoieT быть использована в импульснмх схемах для определения временного интервала между двумя импульсами.

Известно устройство 11 для измерения временного интервала между двумя импульсами содержащее генератор импульсов заполнения,

соединенннй со входом ключа, выход которого соединен свходом счетчика импульсов, причем клич управляется вшсодшм напряжением

триггера, на два входа которого подамся импульси ОпорШ1Й и интервальный, определявшие начало и конец отсчета. Однако с помоцьв этого устройства невозможно измерить интервал между центрами двух

импульсов.

Известно устройство 21 для измерения временного интервала между симметричными импульсами, содержац е генератор импульсов заполнения и триггер со счетным зап гскём, формирувцие импульсы частот заполнения f и f/2 , два элемента И и элемент ИЛИ, пропускавцие иа цифровой сметчик импульсов част(1ту f/2 во врёня, когда на входе устройства присутствует либо опрря|, икпульс и частоту f во время мегду заднни фронтом опорн&го нкпуль

. I .

--, -.. -л т но S - - Ь. ca If передним фронтом интервального импдльса. Таким образом, в цифровой счетчик эаписнвается число импульсов, соответствдвцее количеству импульсов которое появляется на выходе генератора импульсов заполнения за время, равное временному сдвигу между центрами опорного и интервального импульсов. Это устройство как наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели, выбрано в качестве прототипа. Недостатком известного устройства является наличие периодичес1 сбоев в счете, приводящих к наруиенив монотонности выходного сигнала, что в свою очередь вносит аначительнув погремность в измерение временных интервалов между импульсами и является недопустимым при необходимости измерения интервала с высокой степенью точности. Рассмотрим причины, приводящие к нарумениш монотонности в устройстве 12} , выбранном в качестве прототипа. Известное устройство, измеряющее временной интервал между им пульсами, индицирует величину этого интервала цифровым счетчиком. Таким образом, при монотонном изменении временного интервала между опорным и интервальным импульсами показания цифрового счетчика должны меняться тоже монотонно. Но ожидаемая монотонность наруиается из-за того, что импульсы частоты, поделенной на два триггером со счетным запуском, получают временную задержку переднего и заднего фронтов относительно импульсов, идущих непосредственно от генератора. Элементы R2 и М4 в устройстве 121, осуществляющие пропуск импульсов заполнения f и f/2 в цифровой счетчик, также могут иметь временной сдвиг между собой при переключении. Происхождение нарувения монотонности из-за появляющихся временнМх сдвигов импульсов иллюстрируется на фиг Л (где нет временного ,сдвига) и фиг. 2 (где явно присутствует временной сдвиг). На фиг. 1 и 2 введены обозначения эпюр напряжений:

a - импульс на вравлявцем входе первого элемента И б - импцльс на двравляпщем входе второго элемента И в - импульсы на сигнальном входе первого элемента И т - импульсм на сигнальном входе второго элемента И I - показания цифрового счетчика в зависимости от

положения центра интервального импульса Для дпроцения на фиг. i и 2 счет импульсов заполнения начинается с первого импульса изображенного на фигурах Из рассмотрения зпвр напряжений фиг.2 видно, что временной сдвиг импульсов полученных делениегна два приводит к нарукении монотонности выходного сигнала индицируемого счетчиком при монотонном изменении временного интервала между импульсами. В этом случае счетчик показывает одну и ту же величину временного интервала между двумя импульсами в двух разных точках оси времени. Это явление вносит погрешность в приборы измеряощие временные интервалы между импульсами.

На фиг. i монотонность выходного сигнала при монотонном изменении входного сигнала соблюдается но выдержать соответствие фронтов частоты генератора и деленной частоты и одневременность переклвченИй элементов J2 и И4 трудно в связи с допустимым разбросом параметров элементов. Поэтому при медленном изменении временного интервала и высокой частоте измерения этого интервала также выявляется немонотонность.

Задачей предлагаемой полезной является повыжение точности измерения интервалов между двумя импульсами за счет устранения возможности сбоев в счете импульсов.

Для достижения этого технического результата предлагается устройство для измерения величины интервша между двумя импульсами которое как и наиболее близкое к нему выбранное в i PiecfBe прототипа, содержит ган&ратор импульсов заполнения, вщод йоторогй сое 3 дянен с первый входом триггера со счетных запуском первый элемент и выход которого соединен с нервым входом первого элемента ИЛИ выход которого соединен с первым входом ц{ фрового счетчика, второй элемент И выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй элемент ИЛИ пороговый |}силитель третий элемент И четвертый элемент И и элемент НЕ. Особенностью предлагаемого устройства для измерения величины интервала мемдд двумя импульсами является выполнение генератора импдльсов заполнения в виде управляемого генератора, а такге дополнительное введение в устройство дуцего мультивибратора RS -триггера и второго элемента НЕ. При этом первым входом устройства является вход ждущего мультивибратора вход которого соединен с вторым входом триггера со счетным запуском и вторым входом цифрового счетчика.Вторым входом устройства является вход порогового усилителя выход которого соединен с первым входом RS-триггера и первым входом второго элемента ИЛИ выход которого соединен с первым входом второго элемента И ивходом управляемого генератора импульсов заполнения выход которого соединен с входом первого элемента Н, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента Я, Выход третьего элемента И соединен с первым входом первого элемента И выход четвертого элемента И соединен со вторым входом второго элемента И выход триггера со счетным запуском соединен с вторым входом третьего элемента И и входом второго элемента НЕ

выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И. Выход мдуцего мультивибратора соединен с вторым входом RS-триггера выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и вторым входом второго элемента ИЛИ.

- 4 И подклшчения ИХ к счетчику импульсов а именно: Еосдедовательноети - во IpeMsi между задник фронтон олорнего имгщльса и пеР1еднии фронтом измерительного импульса, а второй последовательности - во время между передним фронтом и задним фронтом измерительного импульса, в предлагаемом устройстве формируется две заполнявцт последовательности f/2 - четная и f/2 - нечетная, которые подклвчаются к .счетчику импульсов: первая - во время между задним фронтом опорного импульса и передним фронтом измерительного импульса, а вторая - во время мегду задним фронтом опорного импульса н задним фронтом измерительного импульса, благодаря этому предлагаемое устройство обеспечивает монотонность выходного сигнала при монотонном изменении интервала между опорным и измерительным импульсом

Суцность предлагаемого устройства для измерения величины интервала между двумя импульсами поясняется чертежами.

На ФИГ 3 представлена функциональная схема предлагаемого устройства , на изображены эпшры напряжений«

Устройство содержит управляемый генератор 1. импульсов заполнения выход которого соединен с первым входом триггера 2 со счетным запуском, первый элемент И 3 выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 4 выход которого соединен с первым входом цифрового счетчикз 5, второй элемент И 6. выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 4 второй элемент ИЛИ 7/ пороговый усилитель 8, третий элемент И 9, Четвертый элемент И iO« первый элемент НЕ ii, ждущий мультивибратор 12, RS-триггер 13 и второй элемент НЕ 14. Первым входом устройства является вход ждущего мультивибратора 12, вход которого соединен с вторым входом-триггера 2 со счетным запуском и вторым входом цифрового счетчика 5v Вторым входом устройства является вхйдпорогоBitro усилителя 8, ЙЕХОД которого слединен с первым входом Н$-триг 5 .

гера 13 и первым входом второго эяемейта ИЛИ 7 внй:од которого соединен с перввм входом второго элемента И 8 и входом цправлэемого генератора 1 импдльсов заполнения, внход которого соединен с вхоjDiOM первого элемента НЕ 11. выход которого соединен с первнм входом третьего , элемента И 9 и первнм входом четверт)го элемента И 10. Выход третьего лемента И 9 соединен с первым вход1 м первого элемента И 3 внход четвертого элемента И 10 соединен со вторым входом второго элемента И б, выход триггера 2 со счетным запуском соединен с вторым входом третьего элемента И 9 и входом второго элемента НЕ 14, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента Ц 10. Выход ждуцего мультивиратора 12 соединен с вторым входом RS-триггера 13. выход которого соединен с вторым входом первого элемента и 3 и вторым входом второго элемента ИЛИ 7. Устройство работает следувщим образом.

Подаваемый на первый вход опорный прямоугольный импульс (фиг.) обнуляет по вторым входам триггер 2 со счетным запуском и цифровой счетчик 5 и своим задним фронтом запускает ждущий мультивибратор 12, на выходе которого появляется короткий положительный импульс (фиг.4,б), который поступает на второй вход НЗ-триггера 15, вызывая на его выходе положительное напряжение фиг.4,д), которое поступает на второй вход первого элемента И 3/ открывая его для прохождения импульсов заполнения. Одновременно положительное напряжение с выхода RS-триггера 13 поступает на второй вход второго элемента ИЛИ 7 и с его выхода поступает на первый вход второго элемента И б, открывая его для прохождения им|1ул1 сов заполнения, и на вход управляемого генератора Г импульсов заполнения, вызывая на его выходе положительные импульсы (фиг.) кото- 8 открнвалт ПО бторому входу третий элемент И 9 для прохождения ммпульсов заполнения Эта же последовательность импульсов, пройдя через элемент НЕ 14 превращается в последовательность импульсов (фиг,4,к), которая открывает по второму входу четвертый элемент И 10 для прохождения импульсов заполнения. Одновременно импульсы с выхода управляемого генератора i попадают на вход первого элемента НЕ 11, а с его выхода импульсы (фиг.) попадавт на первые входы третьего и четвертого элементов И 9 и И 10, на выходах которых появлявтся две последовательности импульсОв (фиг.4., причем импульсы одной последовательности сдвинуты относительно импульсов другой последовательности на 180 град. С выхода третьего элемента И 9 импульсы попадавт на первый вход первого элемента И 3 и проходят на первый вход первого элемента ИМ 4. Импульсы проходят через первый элемент И 3 с момента окончания опорного импульса и до пе реднего фронта интервального импульса (фиг.4,л). Приходящий на второй вход устройства интервальный импульс (фиг.4«в) в пороговом усилителе 8 превращается в прямоугольный положительный импульс (фиг.4,г), приходит на первый вход RS-триггера 13; изменяя выходное напряжение триггера на нулевое, которое попадает на второй вход первого элемента И 3 закрывая его от прохождения заполнявщих импульсов. .Одновременно положительный импульс с выхода порогового усилителя 8 попадает на первый вход второго элемента ИШ 7, с выхода которого он попадает на вход управляемого генератора 1. вызывая продолжение его генерации, и одновременно положительный импульс (фиг.4,е).приходит на первый вход второго элемента И б. поддерживая его в открытом состоянии для прохождения импульсов заполнения. По окончании интервального импульса, на выходе порогового усилителя 8 устанавливается нулевое напряжение, что вызывает нулевое напряжение на выходе второго элемента ИДМ 7, которое попадая на порами вход второго элемента И б закрывает его от прохождения

- 7 заполшнщих импульсов. Нулевое напрякение с внхода второго элемента ИЛИ 7, попадая на вход дправляемого генератора 1« ввэнвает прекрацение его генерации. Таким образом, на второй вход первого элемента ИЛИ 4 приходят импульсы в период от заднего фронта опорного импульса до заднего фронта интервального импульса (фиг.4,м). Следовательно, количество импульсов (фнг.4,н), поступивших в цифровой c4eT4Hii 5, соответствует тому количеству импульсов, которое поступило бн в счетчик прямо с управляемого генератора 1 импульсов заполнения в период от заднего фронта опорного импульса до серединн интервального импульса.

Так как импульсы заполнения обеих последовательностей сдвинутм во времени относительно друг друга то монотонное смещение интервального импульса, вмзнваюцее смещение задних фронтов импульсов (фиг.,е). открмвавщих первый и второй элементы И 3 и И б для прохождения заполняющих импульсов, не вызывает искажения монотонности выходного кода.

Управляемый генератор 1 предлагаемого устройства может быть реализован по схеме, известной из источника 33, жду| мультивибратор 12 может быть выполнен на микросхеме 561ЙГ1, пороговый усилитель 8 - на микросхеме 554СЙЗЙ, а все остальные элементы схемы могут быть выбраны из микросхем серии 555.

Таким образом, заявляемое устройство для измерения величины интервала между двумя импульсами по сравнени с прототипом позволяет повысить точност) измерения интервалов между импульсами за счет устранения возможности сбоев в счете импульсов и обеспечения монотонности выходного сигнала.

- 8 М.ГВмсвая школа.-1973, с Л 68.

2.Йвторркое свидетельство СССР N 554523, кл.С;04Р 10/00, опдбл. 15.04.77 (прототип).

3.Е.й.3ельдин« Ммп льснне устройства на микросхемах.Иэд.Радио и связь М.Л991, с.88, рис.5.б.

9

Claims (1)

1. Устройство для измерения величины интервала между двумя импульсами, содержащее генератор импульсов заполнения, выход которого соединен с первым входом триггера со счетным запуском, первый элемент И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом цифрового счетчика, второй элемент И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй элемент ИЛИ, пороговый усилитель, третий элемент И, четвертый элемент И, элемент НЕ, отличающееся тем, что генератор импульсов заполнения выполнен управляемым, а в устройство дополнительно введены ждущий мультивибратор, RS-триггер и второй элемент НЕ, причем первым входом устройства является вход ждущего мультивибратора, вход которого соединен с вторым входом триггера со счетным запуском и вторым входом цифрового счетчика, вторым входом устройства является вход порогового усилителя, выход которого соединен с первым входом RS-триггера и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И и входом управляемого генератора импульсов заполнения, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с первым входом четвертого элемента И, выход третьего элемента И соединен с первым входом первого элемента И, выход четвертого элемента И соединен со вторым входом второго элемента И, выход триггера со счетным запуском соединен с вторым входом третьего элемента И и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход ждущего мультивибратора соединен с вторым входом RS-триггера, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и вторым входом второго элемента ИЛИ.