SU1054822A1

SU1054822A1 - Time interval meter

Info

Publication number: SU1054822A1
Application number: SU813282918A
Authority: SU
Inventors: Александр Семенович Глинченко; Геннадий Николаевич Громов; Сергей Владимирович Лавров; Владимир Викторович Лукьянов; Виктор Георгиевич Патюков; Борис Васильевич Смирнов; Сергей Викторович Чепурных; Михаил Кириллович Чмых
Original assignee: Красноярский Политехнический Институт; Всесоюзный научно-исследовательский институт радиоаппаратуры
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1983-11-15

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ,.содержащий первый и второй формирователи импульсов,выход второго формировател импульсов подключен к входу врем эадающего блока, выход которого соединен с первым входом основного элемента совпадени и с первым входом блока автоматики, первый выход которого подключен к управл ющему входу врем задающего блока, второй вход основного элемента совпадени соединен с выходом основного блока квантовани , первый вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а второй вход соединен с выходом основного установочного триггера , а выход основного элемента совпадеги подключен к входу основного счетчика, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона измер емых интервалов времени , в него дополнительно введены два триггера, установочный триггер, три формировател импульсов, блок квантовани , элемент совпадени , счетчик и арифметический блок, причем выход первого формировател импульсов подключен через последовательно соединенные первый триггер , первый дополнительный формирователь импульсов, второй дополнительный формирователь импульсов, дополнительный блок квантовани , дополнительный элемент совпадени и дополнительный счетчик к первому входу арифметического блока, а выход второго формировател импульсов подключен через последовательно соединенные второй триггер и третий дополнительный формирователь импульсов к первому входу генератора счетных им пульсов, второй вход которого подключен к второму выходу пер (Л вого дополнительного формировател импульсов , второй выход третьего дополнительного формировател импульсов соединен с вторым входом второго дополнительного формировател импульсов, выход первого триггера через дополнительный установочный триггер соединен с вторым входом второго триггера, второй вход дополни01 тельного установочного триггера, подключен к выходу врем задающего блока и к второму 4 входу дополнительного элемента совпадесх го ю ни , при этом выход основного установочного триггера соединен со вторым входом дополнительного блока квантовани , выход основного счетчика соединен с вторым входом арифметического блока, третий вход которого подключен к второму выходу блока автоматики, второй вход которого соединен с входом врем задающего блока.A METER OF TIME INTERVALS, containing the first and second pulse shapers, the output of the second pulse shaper is connected to the input of the dropping block time, the output of which is connected to the first input of the main matching element and the first input of the automation unit, the first output of which is connected to the control input of the time of the master block , the second input of the main coincidence element is connected to the output of the main quantization unit, the first input of which is connected to the output of the counting pulse generator, and the second input is connected to the main setting trigger, and the output of the main element coincides with the main counter input, characterized in that, in order to expand the range of measured time intervals, two triggers are additionally inserted, an installation trigger, three pulse makers, a quantizer, a matching element, a counter and an arithmetic unit, with the output of the first pulse shaper connected via the first trigger connected in series, the first additional pulse shaper, and the second additional A new pulse shaper, an additional quantization unit, an additional match element and an additional counter to the first input of the arithmetic unit, and the output of the second pulse shaper are connected via serially connected second trigger and the third additional pulse shaper to the first input of the counting pulse generator, the second input of which is connected to the second the output of the first (L of the additional additional pulse former, the second output of the third additional pulse former is connected with the second input of the second additional pulse generator, the output of the first trigger is connected via an additional installation trigger to the second input of the second trigger, the second input of the additional installation trigger is connected to the output of the time of the master unit and to the second 4 input of the additional element of the same unit, while the output The main setup trigger is connected to the second input of an additional quantization unit, the output of the main counter is connected to the second input of the arithmetic unit, the third input is cat cerned is connected to the second output of the switch box, a second input coupled to the input of the driver unit time.

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано дл измерени периодических интервалов времени с высокой точностью. Известен измеритель временных интервалов между характерными точками двух сдвинутых по времени сигналов, содержащий первый и второй формирователи с подключенным к их выходам триггером и последовательно соединенные генератор образцовой частоты и элемент совпадений, подключенный вторым входом к выходу триггера , а выходом - к делителю частоты, выполн ющему функции счетчика с индикацией 1. Недостатком такого измерител вл етс ограниченный снизу диапазон измер емых временных интервалов. Известен измеритель интервалов времени , который содержит управл емый триггер , на входы которого поступают предварительно сформированные из входных сигналов стартовые и стоповые импульсы, причем стоповые импульсы подаютс непосредственно , а стартовые через элемент И, управ л емый триггером пуска, соединенным через счетчик числа измерений с выходом управл ющего триггера, который соединен с блоком квантовани временных интервалов , включающим блок элементов И и соединенные с ним фазосдвигающую цепочку, регистр и элемент ИЛИ, к выходу через второй элемент И, также соединенный с выходом управл ющего триггера, подключен счетчик 2. Недостатком данного устройства вл етс ограниченна длительность минимального измер емого интервала времени, обусловленна конечной разреЩающей способностью управл ющего триггера. Наиболее близки.м к изобретению вл етс измеритель временных интервалов, задаваемых двум сдвинутыми во времени периодически следующими входными сигналами , содержащий первый и второй формирователи импульсов, выход второго формировател импульсов подключен к входу врем задающего блока, выход которого соединен с первым входом элемента совпадени и с первым входом блока автоматики, первый выход которого подключен к управл ющему входу врем задающего блока, второй вход элемента совпадени соединен с выходом блока квантовани , первый вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а второй вход соединен с выходом установочного триггера, а выход элемента совпадени подключен к входу счетчика 3. Недостатком этого устройства вл етс невысока точность измерени малых временных интервалов, соизмеримых с разрешающей способностью установочного триггера. При этом возможны сбои триггера , привод щие к грубым погрешност м измерени и ограничивающие снизу диапазон измер емых временных интервалов. Область грубых погрешностей суо ественно расшир етс по мере уменьшени соотношени сигнал /щум. Целью изобретени вл етс расширение диапазона измер емых интервалов вре.мени в сторону малых значений. Указанна цель достигаетс тем, что в измеритель временных интервалов, содержащий первый и второй формирователи импульсов , выход второго формировател импульсов подключен к входу врем задающего блока, выход которого соединен с первым входом основного элемента совпадени и с первым входом «блока автоматики, первый выход которого подключен к управл ющему входу вр м задающего блока, второй вход основного элемента совпадени соединен с выходом основного блока квантовани , первый вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, а второй вход соединен с выходом основного установочного триггера, а выход основного элемента совпадени подключен к входу основного счетчика, дополнительно введены два триггера, установочный триггер, три формировател импульсов, блок квантовани , элемент совпадени , счетчик и арифметический блок, причем выход первого формировател импульсов подключен через последовательно соединенные первый триггер , первый дополнительный формирователь импульсов, второй, дополнительный формирователь импульсов, дополнительный блок квантовани , дополнительный элемент совпадени и дополнительный счетчик к первому входу арифметического блока , а выход второго формировател импульсов подключен через последовательно соединенные второй триггер и третий дополнительный формирователь импульсов к первому входу генератора счетных импульсов, второй вход которого подключен к второму выходу первого дополнительного формировател импульсов, второй -выход третьего дополнительного формировател импульсов соединен с вторым входом второго дополнительного формировател импульсов, выход первого триггера через дополнительный установочный триггер соединен с вторым входом второго триггера, второй вход дополнительного установочного триггера подключен к выходу врем задающего блока и к второму входу дополнительного элемента совпадени , при этом выход основного установочного триггера соединен с вторым входом дополнительного блока квантовани , выход основного счетчика соединен с вторым входом арифметического блока, третий вход которого подключен к второму выходу блок автоматики, второйвход которого соединен с входом врем задающего блока.The invention relates to electrical measuring equipment and can be used to measure periodic time intervals with high accuracy. A time meter is known between the characteristic points of two time-shifted signals, containing the first and second drivers with a trigger connected to their outputs and an exemplary frequency generator connected in series and a matching element connected by a second input to the trigger output, and an output to a frequency divider performing meter functions with indication 1. The disadvantage of such a meter is the range of measured time intervals limited from below. A time interval meter is known which contains a controlled trigger, to the inputs of which start and stop pulses pre-formed from input signals are received, and the stop pulses are fed directly and the starting pulses through an AND element controlled by a trigger trigger with an output a control trigger, which is connected to a block of time slicing, including a block of AND elements and a phase-shifting chain connected to it, a register and an OR element, to the output in through the second AND gate, is also connected to the output of the control latch is connected counter 2. The disadvantage of this device is limited the length of the measured minimum time interval due to finite resolving power control trigger. Closest to the invention is a time meter, defined by two time-shifted periodically following input signals, containing the first and second pulse shapers, the output of the second pulse shaper is connected to the input, the time of the master block, the output of which is connected to the first input of the coincidence element and the first input of the automation unit, the first output of which is connected to the control input, is the time of the master unit, the second input of the coincidence element is connected to the output of the quantization unit, the first the input of which is connected to the output of the generator of counting pulses, and the second input is connected to the output of the installation trigger, and the output of the coincidence element is connected to the input of the counter 3. The disadvantage of this device is the low accuracy of measuring small time intervals commensurate with the resolution of the installation trigger. In this case, trigger failures are possible, leading to gross measurement errors and limiting the range of measured time intervals from below. The region of gross errors expands significantly as the signal / noise ratio decreases. The aim of the invention is to extend the range of measurable time intervals to smaller values. This goal is achieved by the fact that in the time interval meter containing the first and second pulse shapers, the output of the second pulse shaper is connected to the input, the time of the master unit whose output is connected to the first input of the main matching element and the first input of the automatic unit whose first output is connected to the control input of the time of the master unit, the second input of the main coincidence element is connected to the output of the main quantization unit, the first input of which is connected to the output of the counting generator pulses, and the second input is connected to the output of the main setup trigger, and the output of the main matching element is connected to the input of the main counter; impulses connected via a serially connected first trigger, the first additional pulse shaper, the second, additional pulse shaper, an additional block kvan an additional match element and an additional counter to the first input of the arithmetic unit; -output of the third additional pulse generator is connected to the second input of the second additional pulse generator All the time, the output of the first trigger through an additional installation trigger is connected to the second input of the second trigger; the main counter is connected to the second input of the arithmetic unit, the third input of which is connected to the second output of the automation unit, the second input of which is connected nen to the input time of the driver unit.

На фиг. 1 приведена структурна схема измерител временных интервалов; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие принцип его работы.FIG. 1 shows a block diagram of a time interval meter; in fig. 2 - timing diagrams, explaining the principle of its work.

Измеритель содержит формирователи 1 и 2 импульсов, триггеры 3 и 4, дополнительные формирователи 5-7 импульсов, генератор 8 счетных импульсов, блоки 9 и 10 квантовани , элементы 11 и 12 совпадени , счетчики 13 и 14, арифметический блок 15, установочные триггеры 16 и 17, блок 18 автоматики и врем задающий блок 19.The meter contains shapers 1 and 2 pulses, triggers 3 and 4, additional shapers 5-7 pulses, a generator of 8 counting pulses, blocks 9 and 10 of quantization, elements 11 and 12 coincidence, counters 13 and 14, arithmetic unit 15, setting triggers 16 and 17, the automation unit 18 and the time master unit 19.

Измеритель временных интервалов работает следующим образом.Периодически следующие входные сигналы с периодом Т поступают на входы формирователей 1 и 2. С помощью формирователей 1 и 2 они преобразуютс в импульсные последовательности с перепадами уровней, соответствующими потенциалам логического «О и «1 (фиг. 2 а, б). Задержка между сигналами и соответствует измер емому временному интервалу, триггеры 3 и 4 представл ют собой счетные триггеры. Начальна установка состо ни триггераThe time interval meter works as follows. Periodically, the following input signals with a period T are fed to the inputs of drivers 1 and 2. With the help of drivers 1 and 2, they are converted into pulse sequences with level differences corresponding to the potentials of the logical "O and" 1 (Fig. 2a b) The delay between the signals and corresponds to the measured time interval, triggers 3 and 4 are counting triggers. Initial setting of the trigger state

4осуществл етс в паузе между измерени ми с помощью формировател 7 импульсов , выход которого подключен к входу управлени триггера 4 (фиг. в). Выходной импульс формировател 7 импульсов,задержанный на Тс, устанавливает триггер 4 (фиг. 2д) в состо ние, противофазное состо нию триггера 3 (фиг. 2 г). Формирователи4 is carried out in the pause between measurements with the help of the pulse former 7, the output of which is connected to the control input of the trigger 4 (Fig. C). The output pulse of the pulse shaper 7, which is delayed by Tc, sets trigger 4 (Fig. 2e) to the antiphase state of trigger 3 (Fig. 2 g). Shapers

5и 6 импульсов представл ют собой формирователи коротких импульсов, прив занных к передним (первые выходы) и задним фронтам (вторые выходы) импульсных последовательностей первого 3 и второго 4 триггеров. Указанные формирователи могут представл ть собой и элементы совпадени дл осуществлени сквозного переноса, при этом они должны быть снабжены вторыми входами, подключенными к выходу формирователей 1 и 2 (на фиг. 1 показано пунктиром ). Установочные триггеры 17 и 16 под действием поступающих на их входы импульсов с формирователей 5 и 6 импульсов переключаютс (фиг. 2 к, л). Длительность формируемых ими импульсов не может быть меньще tc и соответствует при t 5 and 6 pulses are shapers of short pulses, tied to the front (first outputs) and rear edges (second outputs) of the pulse sequences of the first 3 and second 4 triggers. These shapers can also be elements of a match for performing end-to-end transfer, and they must be provided with second inputs connected to the output of shapers 1 and 2 (shown in dotted lines in Fig. 1). The installation triggers 17 and 16 under the action of the pulses arriving at their inputs from the formers 5 and 6 of the pulses are switched (Fig. 2k, l). The duration of the pulses generated by them cannot be less than tc and corresponds to t

„ + , а при . Тс выбираетс в соответствии с неравенством fp мин, (где tf - разрещающее врем установочных триггеров; Тмин - минимально возможный период следовани интервалов. „+, And at. Tc is chosen in accordance with the inequality fp min, (where tf is the permissive time of the installation triggers; Tmin is the minimum possible period for the intervals to follow.

Таким образом, дл нормального функционировани установочных триггеров 16 и 17 величину ic нужно выбирать, исход из длительности запускающих установочные триггеры импульсов и их быстродействи . Импульс начальной установки может формироватьс по заднему перепаду входных сигналов измерител при условии, 4to длительность сигналов удовлетвор ет условию , которое накладываетс на величину 1с. . В этом случае формирователь 7 импульсов представл ет собой элемент совпадени , дополнительный вход которого подключаетс к формирователю 1 (на фиг. 1 не показано ).Thus, for the normal functioning of the installation triggers 16 and 17, the value of ic must be selected, based on the duration of the triggering triggering triggers of the pulses and their speed. A pulse of the initial setup can be generated from the rear differential of the input signals of the meter, provided that the 4-signal duration satisfies the condition that is superimposed on the value of 1 s. . In this case, the pulse shaper 7 is a matching element, the auxiliary input of which is connected to the shaper 1 (not shown in Fig. 1).

В блоке 9 квантовани производитс заполнение сформированных временных интервалов импульсами высокой частоты. Полученные таким образом пачки счетных импульсов поступают на элемент 11 совпадени , подключенный к счетчику 13. На второй вход элемента 11 совпадени подаетс импульс времени измерени , формируемый врем задающий блоком 19 (фиг. 2е). Начало времени измерени задаетс блоком 18 автоматики синхронно.с сигналом формировател 2 устройства. Импульс, формируемый на первом выходе блока 18 автоматики , поступает на вход управлени врем задающего бл.ока 19, с этого момента он начинает счет периодов входного сигнала , счетчик 13 - подсчет импульсов с выхода элемента 11 совпадени Nt, а дополнительный счетчик 14 - подсчет импульсов, соответствующих коду Nt. После регистрации врем задающим блоком 19 определенного числа N периодов входного сигнала цикл измерени заверщаетс . Блок 18 автоматики запускает арифметический блок 15. Арифметический блок 15 анализирует состо ние счетчиков 13 и 14. При алгоритм его работы определ етс выражением Ти (NT- NT)/ N, а при соответствует Ти (Nt)/N.In quantization unit 9, the generated time slots are filled with high frequency pulses. Packets of counting pulses thus obtained are fed to a coincidence element 11 connected to a counter 13. A measurement time pulse, which is generated by a driver 19, is applied to the second input of the coincidence element 11, the driver of the block 19 (Fig. 2e). The beginning of the measurement time is set by the automation unit 18 synchronously with the signal of the driver 2 devices. The impulse generated at the first output of the automation unit 18 enters the control input of the time of master block 19, from this moment it starts counting the input signal periods, the counter 13 counts the pulses from the output of the coincidence element 11 Nt, and the additional counter 14 counts the pulses corresponding to code Nt. After recording the time by the driver unit 19 of a certain number N of periods of the input signal, the measurement cycle is terminated. The automation unit 18 starts the arithmetic unit 15. The arithmetic unit 15 analyzes the state of the counters 13 and 14. When the algorithm of its operation is determined by the expression Ti (NT-NT) / N, and when it corresponds to Ti (Nt) / N.

Таким образом, благодар введению новых элементов и св зей обеспечиваетс возможность измерени сколь угодно малых временных интервалов, не ограничиваемых снизу разрещающей способностью установочного триггера, при этом повышаетс точность измерени за счет исключени грубых погрещностей, обусловленных сбо ми установочного триггера, особенно при малых соотношени х сигнал /щум, когда область грубых погрещностей за счет флуктуации временного положени стартовых и стоповых импульсов существенно расщир етс .Thus, by introducing new elements and connections, it is possible to measure arbitrarily small time intervals, which are not limited from below by the resolution of the installation trigger, while increasing the measurement accuracy by eliminating gross faults caused by the failure of the installation trigger. / noise, when the area of gross faults due to fluctuations in the temporal position of the start and stop pulses is significantly expanded.

Claims

TIME INTERVAL METER ,. comprising the first and second pulse shapers, the output of the second pulse shaper is connected to the input of the timing unit, the output of which is connected to the first input of the main coincidence element and the first input of the automation unit, the first output of which is connected to the control input of the timing unit, the second input of the main coincidence element with the output of the main quantization unit, the first input of which is connected to the output of the counting pulse generator, and the second input is connected to the output of the main installation trigger, and the output of the main coincidence element is connected to the input of the main counter, characterized in that, in order to expand the range of measured time intervals, two triggers, an installation trigger, three pulse shapers, a quantization unit, a coincidence element, a counter, and an arithmetic block are additionally introduced into it moreover, the output of the first pulse shaper is connected through series-connected the first trigger, the first additional pulse shaper, the second additional pulse shaper, additional the quantization block, an additional coincidence element and an additional counter to the first input of the arithmetic block, and the output of the second pulse shaper is connected through a second trigger and the third additional pulse shaper to the first input _ of the counter pulse generator, the second input of which sg is connected to the second output of the first additional pulse shaper, the second output of the third additional pulse shaper is connected to the second input of the second additional pulse dividing pulses, the output of the first trigger through an additional installation trigger is connected to the second input of the second trigger, the second input of the additional installation trigger is connected to the output of the timing unit and to the second input of the additional matching element, while the output of the main installation trigger is connected to the second input of the additional quantization unit, the output of the main counter is connected to the second input of the arithmetic unit, the third input of which is connected to the second output of the automation unit, the second input of which connected to the input of the timing unit.