SU1305626A1 - Дискриминатор совпадений нониусного измерител временных интервалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть исйользова- но в нониусных измерител х временных интервалов .Цель изобретени  - уменьшение разрешающего времени дискриминатора совпадений - достигаетс  введением элемента НЕ-И 5. Кроме того, дискриминатор содержит D-триггеры 1 и 2, линию 3 задержки, элемент И-НЕ 4. Элемент И-НЕ 4 не допускает ложных срабатываний схемы при наличии фазовых нестабильностей старт- и стоп- импульсов в момент, когда начинаетс  их перекрытие. Реально существующие фазовые нестабильности генераторов дают погрешность измерени  не более одного импульса. 3 ил. S СЛ Выход

Description

11305626

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в нониусных измерител х временных интервалов,

Цель изобретени  - расширение динамического диапазона измер емых интервалов путем уменьшени  разрешающего времени.

На фиг.1 приведена схема дискриминатора; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы .

Дискриминатор содержит первый и второй D-триггеры 1 и 2, линию 3 задержки , элемент И-НЕ 4 и элемент НЕ- И 5. D-ВХОДЫ триггеров 1 и 2 соединены со старт-входом и первым входом элемента И-НЕ 4, второй вход которого соединен со стоп-входом устройства , С-входов первого D-триггера 1 и

W

15

старт- и стоп-импульсы в это врем  присутствуют на обоих входах элемента 4, на его выходе О /фиг.2е1 Таким образом, на входах элемента НЕ-И 5 О, и на его выходе по вл етс  единичный импульс (фиг.2ж), который сбрасывает D-триггер 1, устанавливающий , в свою очередь, D-триггер 2 в Сфиг.2в,г). Длительность выходного импульса определ етс  задержками в D-триггерах и 2 и элементе НЕ-И 5.

Требуема  задержка линии 3 определ етс  формулой

t -бр + ut(,,

где - разность требуемых времен перекрыти  дл  триггеров 1 и 2 (должна быть положитегльной) . Дл  уменьшени  йСц триггеры дл  дискриминатора через линию 3 задержки с С-входом вто- - рекомендуетс  выбирать на одном крисрого D-триггера 2. Пр мой выход первого D-триггера 1 соединен с его же S-входом, а инверсньш вьрсод - с первым входом элемента НЕ-И 5 и S-входом второго D-триггера 2, пр мой выход которого соединен с вторым входом элемента НЕ-И 5, третий вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ 4, а выход - с R-входом первого D- триггера 1 и образует выход устройства . Дискриминатор может быть реализован на микросхемах серии К500.

Устройство работает следующим образом .

Пусть период следовани  старт-импульсов больше периода следовани  стоп-импульсов (фиг.2а,б). В началь- ньй момент D-триггер 1 установлен в состо ние О, а D-триггер 2 - в состо ние 1 (фиг.2в-д). Как только фронт стоп-импульса придетс  на единичный уровень старт-импульса, первый D-триггер 1 перейдет в состо ние

25

30

талле. При минимальном измер емом времени Т, нониусным измерителем, со держащим предлагаемьй дискриминатор, сери  импульсов, поступающа  на счет всегда должна иметь два импульса,так как на первом импульсе срабатывает триггер 1, а на втором - триггер 2. Наличие в счетной серии больщого количества импульсов свидетельствует о неверно подобранной линии 3 задержки .

Высокое временное разрешение обеспечиваетс  крутой характеристикой переключени  D-триггеров, на которых 35 собрана схема, а малое разрешающее врем  достигаетс  схемным решением. До совпадени  дискриминатор имеет характеристику згщержанных совттаде- ний, определ емую триггером . После срабатывани  триггера I, который работает как  чейка пам ти, запоминающа  фазовое состо ние старт- и стоп-импульсов , предшествующее совпадению,

40

..,,., л крива  задержанных будет определ тьГ (фиг.2в, г). Тем самым схема под-

готовлена к индикации совпадени  фронтов , так как разрешен переход второго D-триггера 2 в О. Через несколько периодов фронт стоп-импульса будет отставать от фронта старт-импульса на минимальное врем  перекрыти , еще достаточное дл  того, чтобы первый D-триггер 1 удерживалс  в

50

с  триггером 2. Узка  область перекрыти  этих характеристик и определ ет малое разрешающее врем  дискриминатора ( пс) .

Такое разрешающее врем  удаетс  достичь, использу  дифференциальные схемы совпадений, построенные на D- триггерах. Однако эти схемы, имеющие узкую характеристику задержанных сов падений в пикосекундной области,  вл ютс  чувствительными и фазовым отклонени м фронтов совпадающих старт- и стоп-импульсов ut(p. При д t,та ка  схема выдел ет совпадени  с масосто нии 1. при этом благодар  линии 3 задержки фронт стоп-импульса на С-входе второго D-триггера 2 по вл етс , когда на его D-входе уровень О, и D-триггер 2 переходит в состо ние О (фиг.2д). Так как

5

старт- и стоп-импульсы в это врем  присутствуют на обоих входах элемента 4, на его выходе О /фиг.2е1. Таким образом, на входах элемента НЕ-И 5 О, и на его выходе по вл етс  единичный импульс (фиг.2ж), который сбрасывает D-триггер 1, устанавливающий , в свою очередь, D-триггер 2 в Сфиг.2в,г). Длительность выходного импульса определ етс  задержками в D-триггерах и 2 и элементе НЕ-И 5.

Требуема  задержка линии 3 определ етс  формулой

t -бр + ut(,,

где - разность требуемых времен перекрыти  дл  триггеров 1 и 2 (должна быть положитегльной) . Дл  уменьше5

0

талле. При минимальном измер емом времени Т, нониусным измерителем, содержащим предлагаемьй дискриминатор, сери  импульсов, поступающа  на счет, всегда должна иметь два импульса,так как на первом импульсе срабатывает триггер 1, а на втором - триггер 2. Наличие в счетной серии больщого количества импульсов свидетельствует о неверно подобранной линии 3 задержки .

Высокое временное разрешение обеспечиваетс  крутой характеристикой переключени  D-триггеров, на которых 5 собрана схема, а малое разрешающее врем  достигаетс  схемным решением. До совпадени  дискриминатор имеет характеристику згщержанных совттаде- ний, определ емую триггером . После срабатывани  триггера I, который работает как  чейка пам ти, запоминающа  фазовое состо ние старт- и стоп-импульсов , предшествующее совпадению,

0

с  триггером 2. Узка  область перекрыти  этих характеристик и определ ет малое разрешающее врем  дискриминатора ( пс) .

Такое разрешающее врем  удаетс  достичь, использу  дифференциальные схемы совпадений, построенные на D- триггерах. Однако эти схемы, имеющие узкую характеристику задержанных совпадений в пикосекундной области,  вл ютс  чувствительными и фазовым отклонени м фронтов совпадающих старт- и стоп-импульсов ut(p. При д t,така  схема выдел ет совпадени  с малои степенью веро тности, т.е.  вл етс  непригодной дл  применени  ее в нониуслых измерител х. Предлагаемый дискриминатор  вл етс  независимым от фазовых отклонений фронтов совпадающих импульсов, так как в каждый отдельный момент времени он имеет характеристику задержанных совпадений одного из триггеров с utg,

10

произошло бы выделение совпадени 

и измер емый интервал был бы опробиро

ван с большой погрешностью. Элемент И-НЕ 4 не допускает ложных срабатываний схемы при наличии фазовых не- стабильностей старт- и стоп-импульсов в момент, когда начинаетс  их п рекрытие. Реально существующие фазо вые нестабильности генераторов дают погрешность измерени  не более одно го импульса.

Дл  того, чтобь иметь разрешение нониусного измерител  на уровне it необходимо обеспечить разницу в периодах старт- и стоп-генераторов, равную ut, и иметь величину разрешающего времени дискриминатора совпаде- (5 Дискриминатор совпадений нониусФормула изобретени

НИИ Ор , также равную fit. Выполнение услови  ut L. t. позвол ет увелиного измерител  временных интервалов, содержащий первый и второй D-тригге- ры, элемент И-НЕ и линию задержки, отличающий с  тем, что.

чить динамический диапазон измер емых

временных интервалов при сохранении

высокого разрешени  нониусного изме- 20с целью расширени  динамического дирител .апазона измер емых интервалов путем

Назначение элемента И-НЕ 4 иллюст-уменьшени  разрешающего времени, в рирует временна  диаграмма, (фиг.З),него введен элемент НЕ-И, выход кото- на которой представлен процесс выде-рого соединен с R-входом первого триг- лени  совпадений при наличии фазовых -5гера, инверсный выход которого соеди- нестабильностей старт- и стоп-импуль-нен с первым входом элемента НЕ-И, с сов. Б нониусных измерител х обычноS-входом второго триггера, при этом используютс  генераторы ударного воз-пр мой выход первого триггера под- буждени , которым в момент разгонаключен к его же S-входу, а D-вход свойственна фазова  нестабильность 30первого триггера объединен с D-BXO- импульсов utq-,. Точками на шкаледом второго триггера, с первым вхо- стоп-импульсов показаны положени  им-дом элемента И-НЕ и подключен к старт- пульсов, соответствзпощие идеальномувходу дискриминатора, при этом стоп- случаю (без фазовых нестабильностей).вход дискриминатора соединен с вхо- Отклонени  стоп-импульсов от идельно-35ДО линии задержки, с С-входом первого положени  привод т к тому, чтого триггера и с вторым входом элементриггер 2 срабатывает дважды, причем срабатьшание на 3-м стоп-импульсе (фиг.З)  вл етс  неверным. В этот момент еще нет совпадени  фронтов старт- и стоп-импульсов. При отсутствии элемента И-НЕ 4 в этот момент

произошло бы выделение совпадени 

и измер емый интервал был бы опробирован с большой погрешностью. Элемент И-НЕ 4 не допускает ложных срабатываний схемы при наличии фазовых не- стабильностей старт- и стоп-импульсов в момент, когда начинаетс  их перекрытие . Реально существующие фазовые нестабильности генераторов дают погрешность измерени  не более одного импульса.

Дискриминатор совпадений нониус Дискриминатор совпадений нониусФормула изобретени 

ного измерител  временных интервалов, содержащий первый и второй D-тригге- ры, элемент И-НЕ и линию задержки, отличающий с  тем, что.

та И-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента НЕ-И, третий вход которого соединен с пр мым вы- ходом второго триггера, С-вход которого соединен с выходом линии задержки .

и

Фиг. 2

П--нП

и

и

JL

Фиг.З

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Дискриминатор совпадений нониусного измерителя временных интервалов, содержащий первый и второй D-триггеры, элемент И-НЕ и линию задержки, отличающий ся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых интервалов путем уменьшения разрешающего времени, в него введен элемент НЕ-И, выход которого соединен с R-входом первого триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента НЕ-И, с S-входом второго триггера, при этом прямой выход первого триггера подключен к его же S-входу, а D-вход первого триггера объединен с D-входом второго триггера, с первым входом элемента И-НЕ и подключен к стартвходу дискриминатора, при этом стопвход дискриминатора соединен с входом линии задержки, с С-входом первого триггера и с вторым входом элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента НЕ-И, третий вход которого соединен с прямым выходом второго триггера, С-вход которого соединен с выходом линии задержки.

   Фиг. 2