SU1390595A1

SU1390595A1 - Цифровой измеритель отношени временных интервалов

Info

Publication number: SU1390595A1
Application number: SU864108288A
Authority: SU
Inventors: Александр Александрович Кравцов
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Геофизического Приборостроения Института Геологии Ан Азсср
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1988-04-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике. Цифровой измеритель , отношени временных интервалов содержит управл емые ключи 1, 2, входные шины 3, 4, генератор 5 импульсов , элементы и 6, 17, 27, формирователь 7 импульсов, счетчики 8-10 импульсов , блок 11 сравнени кодов, элементы ИЛИ 12-15, 30, элемент НЕ 16, одновибратор 18, элементы 19, 26 задержки, триггеры 20, 31, коммутатор 21, счетчик 22 результатов, входные шины 23-25, делитель 28, элемент ИЛИ-НЕ 29. Цифровой измеритель имеет повьш1енное быстродействие за счет сокращени времени измерени . 5 ил.

Description

шт-L

23 г

(Л

00

(

О

ел

со ел

Ф1л1

to

15

20

25

Изобретение относитс к измерительной технике.

Цель изобретени - повышение быстродействи измерител за счет сокращени времени измерени .

На фиг. 1 приведена структурна блок-схема цифрового измерител отношени временных интервалов; на фиг. 2 - пример выполнени коммутатора; на фиг. 3 - пример выполнени счетчика результата; на фиг. 4 - временна диаграмма работы измери- тел в режиме измерени отношени временных интервалов; на фиг. 5 - временна диаграмма работы в режиме измерени отношени кодов.

Измеритель (фиг.1) содержит управл емые ключи 1 и 2, входные шины 3 и 4, генератор 5 импульсов, элемент И 6, формирователь 7 импульсов, счетчики 8-10 импульсов, блок 11 сравнени кодов, элементы ИЛИ 12-15, элемент НЕ 16, элемент И 17, одно- вибратор 18, элемент 19 задержки, триггер 20, коммутатор 21, счетчик 22 результата, входные шины 23-25, элемент 26 задержки, элемент И 27, делитель 28, элемент ИЛИ-НЕ 29, элемент ИЛИ 30, триггер 31.

Входные шины 3 и 4 соединены с первыми входами первого и второго ключей 1 и 2, вторые входы которых объединены и подключены к выходу генератора 5 и первому входу элемента И 6, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 30, второй вход которого подключен к выходу ключа 1, а выход соединен с первым (счетным) входом счетчика 8, второй вход которого подключен к входной шине 23 и второму входу счетчика 9, первьш (счетный) вход которого соединен с выходом ключа 2, а информационные выходы счетчика 9 подключены д5 к первой группе входов блока 11, втора группа входов которого соединена с информационными входами счетчика 8 и информационными входами счетчика 10, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 13, выход которого соединен с входом отновибра- тора 18, выход которого подключен к второму входу счетчика 10, тактовому

чика 10, а выход элемента И 17 со нен с первым входом элемента ИЛИ второй вход которого подключен к ходу коммутатора 21, а выход элем та ИЛИ 15 соединен с первым (R,) входом триггера 20, пр мой выход торого подключен к второму входу элемента И 6, причем третий вход (RI) счетчика 8 соединен с выходо элемента ИЛИ 14, первый вход кото го подключен к выходу Равно бло 11 сравнени кодов и информационн му входу коммутатора 21, выходы к торого соединены с входами счетчи 22 результата, выходы которого , в л ютс выходами измерител .

Входные шины 3 и 4 измерител соединены соответственно с первым и вторыми входами формировател 7 и элементу ИЛИ-НЕ 29, третий вход которого подключен к входной шине 23, а выход соединен с объединенн ми входами Больше и Равно бло 11, выход Больше которого подклю чен к D-входу триггера 31, инверс ный R-вход которого соединен с пе вым входом элемента ИЛИ 13, второй вход которого подключен к выходу 30 формировател 7, а третий вход со динен с входной шиной 23 измерите причем тактовый (С) вход триггера 3 1 подключен к выходу и входу элемент 19 и 26 задержки, выход элемента 26 задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ 14 и тактовым (С) вх триггера 20, D-вход которого подкл чен к шине логической 1, а пр м выход триггера 31 соединен с трет ( R,) входом обнулени ком1:утатора первым входом элемента И 27 ч вход обнулени (R,) делител 28, такто вход которого подключен к выходу мента И 6 и второму входу элемент 27, выход которого соединен с пер входом элемента ИЛИ 12, второй вх которого подключен к выходу делит л 28, а выход элемента ИЛИ 12 со нен с тактовым (С) входом счетчик 10, выходные шины „24 и 25 измерит подключены к информационным входам счетчиков 8 и 9.

Коммутатор 21 (фиг . 2) содержит счетчик 32 импульсов с п+1 выходам

35

40

50

(С) входу коммутатора 21 и входу эле- группу 33 из п элементов И и эле . гчJJTimi Л /

мента 19 задержки, выход которого соединен с первым входом элемента И 17, второй вход которого через элемент НЕ 16 подключен к выходу счетмент ИЛИ 34.

Тактовый вход коммутатора соед нен со счетным входом счетчика 32 вход обнулени кото1)оГо подключен

o

5

0

5

чика 10, а выход элемента И 17 соединен с первым входом элемента ИЛИ 15, второй вход которого подключен к выходу коммутатора 21, а выход элемента ИЛИ 15 соединен с первым (R,) входом триггера 20, пр мой выход которого подключен к второму входу элемента И 6, причем третий вход (RI) счетчика 8 соединен с выходом элемента ИЛИ 14, первый вход которого подключен к выходу Равно блока 11 сравнени кодов и информационному входу коммутатора 21, выходы которого соединены с входами счетчика 22 результата, выходы которого , вл ютс выходами измерител .

Входные шины 3 и 4 измерител соединены соответственно с первыми и вторыми входами формировател 7 и элементу ИЛИ-НЕ 29, третий вход которого подключен к входной шине 23, а выход соединен с объединенными входами Больше и Равно блока 11, выход Больше которого подключен к D-входу триггера 31, инверсный R-вход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 13, второй вход которого подключен к выходу 0 формировател 7, а третий вход соединен с входной шиной 23 измерител , причем тактовый (С) вход триггера 3 1 подключен к выходу и входу элементов 19 и 26 задержки, выход элемента 26 задержки соединен с вторым входом элемента ИЛИ 14 и тактовым (С) входом триггера 20, D-вход которого подключен к шине логической 1, а пр мой выход триггера 31 соединен с третьим (R,) входом обнулени ком1:утатора 21, первым входом элемента И 27 ч входом обнулени (R,) делител 28, тактовый, вход которого подключен к выходу элемента И 6 и второму входу элемента И 27, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 12, второй вход которого подключен к выходу делител 28, а выход элемента ИЛИ 12 соединен с тактовым (С) входом счетчика 10, выходные шины „24 и 25 измерител подключены к информационным входам счетчиков 8 и 9.

Коммутатор 21 (фиг . 2) содержит счетчик 32 импульсов с п+1 выходами.

5

0

Timi Л /

мент ИЛИ 34.

Тактовый вход коммутатора соединен со счетным входом счетчика 32, вход обнулени кото1)оГо подключен к

выходу элемента ПНИ 34, входы которого соединены с другими холами ком- NfyTaTopa 21. Выходы с 1-го по п-н счетчика 32 соединены с первыми входами соответственно элементов И-груп пы 33 с 1-го по п-й, вторые входы которых объединены и подключены к первому информационному входу коммутатора 21, а выходы группы 33 из п эле- ментов И вл ютс выходами коммут а- тора 21 .

Счетчик 22 результата (фиг.З)

л

содержит счетчик 35 целой части результата и группу 36 (п-1) декад дробной части результата. Счетные входы счетчика 35 и декад группы 36 вл ютс входами счетчика 22, объединенные установочные (R) входы счетчика 35 и декад группы 36 соединены с установочным R-входом счетчика 22. Выходы счетчика 35 и счетчиков декад группы 36 вл ютс выходами счетчика 22 измерител .

Триггер 20 может быть выполнен на D-триггере, на R-входе которого включен элемент ИЛИ. Триггер 31 может быть выполнен на D-триггере, на R-входе которого включен элемент НЕ.

Измеритель работает с.чедующим образом.

В исходном состо нии счетг ики 8-10, делитель 28, коммутатор 21, счетчик 22 результата и триггер 20 установлены в нулевое состо ние (цепи установки в исходное состо ние на схеме не показаны).

В нулевом состо нии коммутатора 21 выход Равно блока 11 сравнени кодов оказываетс соединенным с входом счетчика 35 целой части результата .

I. Режим измерени отношени временных интервалов.

Работа измерител в режиме, когда Т,7 Т.

Временной интервал Т, подаетс на входную шину 3. В MoMfHT поступлени временного интервала Т, управл емый ключ 1 отпираетс , рачрсша прохождение импульсов генор тора 5 через элемент ИЛИ 30 на вход счетчика 8 (фиг.4а).

При поступлении вроме-ниого интервала Т на. входную шипу 4 отпираетс ключ 2 и импульсы rt-iioimTopa 5 поступают на вход счетчики (|{)иг.).

0

В момент окончани интервала Т, формирователь 7 формирует импульс (фиг.Ав), который через элемент ИЛИ 13 запускает одновибратор 18 (фиг.Дг). Импульсом с выхода одновиб- ратора 18 осуществл етс перезапись кода из счетчика 8 в счетчик 10 (фиг. 4д), переключение коммутатора 21 на диапазон измерени дес той доли результата и с задержкой, определ емой элементом 19 задержки, поступает на тактовый вход триггера 31. При этом вход Равно блока 11 сравнени кодов оказываетс подключенным к входу младшей декады группы 36 счетчика 22 результата.

Дальнейша работа измерител определ етс состо нием выхода Больше блока 11 сравнени кодов.

Если на выходе Больше блока 11 установлен уровень логической 1, что соответствует тому, что код N,, эквивалентный длите:1ьиости интерва- 5 ла Т, в счетчике 8, больше кода N, эквивалентного длительности интерва5

0

ла Т, в счетчике

то импульс с вы0

5

0

5

0

5

хода элемента 19 задержки устанавливает триггер 31 в единичное состо ние (так как на его D-входе присутствует уровень логической 1). Если на выходе Больше блока 11 установлен уровень логического О, то триггер. 31 остаетс в нулевом состо нии .

При этом, если триггер 31 устанавливаетс в единичное состо ние, то импульсы с выхода генератора 5 поступают на вход счетчика 10 без делени на дес ть, а если триггер 31 в нулевом состо нии, то импульсы генератора 5 поступают на вход счетчика 10, поде.пенными на дес ть делителем 28.

В случае, когда Т, : Т, на выходе Больше блока 11 присутствует уровень логической 1 (фиг.4е), триггер 31 устанавливаетс в единичное состо ние (фиг. 4ж), элемент И 27 отпираетс и делитель 28 оказываетс заблокированным по входу R,.

При этом уровнем логической 1 с выхода триггера 31 осуществл етс при- принудительный возврат коммутатора 21 в исходное состо ние (по входу Rt) и выход Равно блока 11 через информационный вход коммутатора 21 оказываетс соединенным чергз элемент И группы 33 с входом счгтчпка 35 целой части результата (фиг.2 и 3). Задержанный импульс с выхода элемента 26 задержки осуществл ет сброс счетчика 8 в нулевое состо ние (по входу R,) и устанавливает триггер 20 (фиг.З) в единичное состо ние.

При этом элемент И 6 отпираетс (фиг.Аи) и импульс генератора 5 чере отпертый элемент И 27 и элемент ИЛИ 12 поступает на счетный вход счетчика 10, а через элемент ИЛИ 30 - на счетный вход счетчика 8. Содержимое счетчика 10 начинает линейно убывать а счетчика 8 - возрастать.

В момент равенства кодов в счетчиках 8 и 9 на входе Равно блока 11 сравнени кодов формируетс единичный потенциал, который через элемент ИЛИ 14 обнул ет счетчик 8, в результате чего на выходе Равно блока 11 вновь устанавливаетс ну левой уровень. Сформированный таким образом импульс на выходе равно блока 1 1 поступает на счетный вход счетчика 35 целой части результата.

Содержимое счетчика нает линейно возрастать очередного совпадени с чика 9 вновь обнул етс на выходе Равно блока 11 вновь формируетс очередной импульс (фиг.4л). Деление продолжаетс до тех пор, пока содержимое счетчика 10 не становитс равным нулю. При этом на выходе Переполнение счетчика Ю устанавливаетс нулевой уровень (фиг.4д), который переключает триггер 31 в нулевое состо ние.

По перепаду из 1 в О,одно- вибратор 18 формирует выходной импульс (фиг.4г), который осуществл ет запись кода остатка из счетчика 8 в счетчик 10 и перек.ггючение коммутатора 21 на диапазон измерени дес тых долей результата. При этом выход Равно блока 11 оказываетс подключенным к входу декады дес той доли результата группы 36.

Задержанный элементом 26 задержки импульс через элемент ИЛИ 14 обнул ет счетчик 8, после чего начинаетс процесс делени аналогично описанному с той лишь разницей, что на вход счетчика 10 поступают импульсы генератора 5, поделенные по частоте на дес ть (фиг.4к).

После измерени дес той доли результата происходит измерение сотой

3 вновь начи- и в момент кодом счет , При этом

0

5

0

5

0

5

0

доли, при этом счетчик 32 коммутатора 21 отпирает второй элемент И группы 33 элементов И и выход Равно блока 1 1 оказываетс подсоединенным к входу декады сотой доли результата групп 36 декад.

Измерение продолжаетс до тех пор, пока на выходе старшего разр да счетчика 32 коммутатора 21 не по витс высокий потенциал. При этом импульсом с выхода коммутатора 21 через элемент ИЛИ 15 триггер 20 переключаетс в нулевое состо ние (фиг.4з) по входу R, , и измерение заканчиваетс .

В случае, если код остатка в счетчике 8 равен нулю, то в момент записи нулевого кода в счетчике 10 на его выходе Перелолнение формируетс нулевой уровень, rto которому элемент НЕ 16 открывает элемент И 17 и задержанным импульсом с выхода элемента 19 задержки через элемент И 17 и ИТШ 15 триггер 20 по входу R, переключаетс в нулевое состо ние, в результате чего цикл измеренш заканчиваетс .

Режим, когда Т, Т.

Исходное состо ние измерител аналогично режиму Т , Т,, . На входные шины 3 и 4 поступают соответственно временные интервалы Т и Т. При их поступлении отпираютс ключи 1 и 2 и на входы счетчиков 8 и 9 поступают импульсы с выхода генератора 5 (фиг. 4а, б).

В результате в счетчиках В и 9 формируютс коды чисел N, и N, эквивалентные длительност м интервалов Т, и Т. В момент окончани второго временного интервала Т, формирователь 7 формирует импульс (фиг.4в).

По этому импульсу от перепада из 1 в О срабатывает одновибратор 18, в результате чего осуществл етс запись кода числа N, в счетчик 10, коммутатор 21 переключаетс на диапазон измерени дес тых долей результата,

Задержанньм элементом 19 задержки импульс поступает на С-вход триггера 31, но поскольку на выходе Больше блока 11 присутствует нулевой уровень (N, ), то триггер 31 остаетс в нулевом состо нии и на его выходе присутствует нулевой уровень. При этом элемент И 27 оказываетс запертым, а делитель 28 разблокированным,

7

Задержанный элементом 26 задержки импульс обнул ет счетчик 8 и переключает триггер 20 в единичное состо ние (фиг.4з), элемент II 6 отпираетс и импульсы с выхода генератора 5 начинают поступать на вход счетчика 8 и через элемент ЯПИ 12 ргмпульсы поделенной на дес ть частоты генератора 5 поступает на вход счетчика 10. Содержамое счетчика 10 начинает линейно убьтать, а счетчика 8 - возрастать .

Если при первом измерении содержи

случае, 1согда N, К,

на выхо

де Больше блока 11 устанавливаетс уровень логической 1 (фиг.5г) и при поступлении на С-вход триггера 31 импульса последний переключаетс в единичное состо ние (так как на пх1де D установлен уровень логической 1 (фиг.Зд). При этом элемент И 27 отпираетс , делитель 28 блокируетс , коммутатор 21 принудительно возвращаетс в диапазон измерени целой части результата.

Задержанньп элементом задержки 26

мое счетчика 10 достигает нул рань- , импульс обнул ет счетчик 8 и устанавше , чем по вл етс первый импульс с выхода блока 11 (фиг.чд), то в момент срабатывани одновибратора 18 в счетчике 8 оказываетс код числа 10-NI, (так как вычитание содержимого счетчика 10 осуществл етс с частотой в дес ть раз меньше, чем частота , приход ща на вход счетчика 8). Код числа 10-N, записываетс в счетчик 10, а коммутатор 21 переключаетс на диапазон измерени сотых . долей результата. Дальнейшее и.змере- ние происходит aнaпoгiI нo описанному выше. Измерение завершаетс в момент формировани единичного уровн на выходе старшего разр да коммутатора ,

II. Режим измерени отношени кодов.

Исходное состо ние измерител ана.- логично исходному состо нию в режиме измерени отноше} и временных интервалов.

Измерение начинаетс в момент поступлени импульса Пуск на шину 23 устройства (фиг.За). При этом происходит запись кодов N, и N с входных шин 24 и 25 итмерите.ч в счетчики 8 и 9. По перепаду из 1 в О импульс Пуск одновибратор 18-формирует импульс, по которому осуществл етс запись кода f-I, из счетчика 8 в счетчик 14, и переключает коммутатор 21 на диапазон измерени дес тых долей результата.

Задержанный элементом 19 задержки импульс поступает на С-вход триггера 31. За врем задержки в элементе 19 блоком 11 осуществл етс анализ величин кодов в счетчиках 8 и 9 ,и формируетс на D-входе триггера 31 уровень .-к ических 1 или О.

20

25

30

35

40

45

50

55

ливает триггер 20 в единичное состо ние (фиг.5е). При этом элемент И 6 отпираетс и начинаетс измерение.

Импульс) генератора 5 через элемент ИЛИ 12 (фиг. 5ж) поступают на вход счетчика 10 и через элемент ИПИ 30 на вход счетчика 8. Содержимое счетчика 10 начинает линейно убьшать, а счетчика 8 - возрастать.

. В момент (овпадени кодов счетчиков 8 и 9 на выходе Равно блока 11 сравнени кодов формируетс потенциал BhicoKoro уровн (фиг.5и), л ющий счетчлк 8. В момент обнулени счетчика 8 на Равно блока 11 устанавлинаетс нулевой уровень. Сформированньв( таким образом импульс записываетс в счетчике целой части результата. Дальнейтпее измерение осуществл етс аналогично описанному.

Измерение целой части отношени завершаетс в момент перехода счет- чика 10 через ноль. В этот момент на выходе Перенос по вл етс низкий уровень (фиг.Зв), триггер 31 переключаетс в нулевое состо ние (4мг.5г), одновибратор 18 формирует импульс (фиг.Зб), который устанавливает коммутатор 21 на диапазон измерени дес тых долей результата и измерение продолжаетс ана огич ю описанному выше .

В случае N, ; N на выходе Больше блока 11 сохран етс низкий логический уровент и триггер 31 остаетс в нулевом состо нии, элемент И 27 заперт, делитель 28 разблокирован , коммутатор 21 установлен на диапазон измерени дес тых долей результата . Дальнейшее измерение осуществл етс аналогично описанному выше, при этом частота с генератора 5 на вход 10 поступает через делитель 28 (фиг. 5з), а на вход

0

5

0

5

0

5

0

5

счетчика 8 непосредственно с генератора .

Таким образом, в измерителе про- исходит анализ кодов делимого N, и делител N, и при измерении целой части отношени (N, N,) на вход вычитающего счетчика 10 поступает частота с генератора 5 без делени на дес ть.

При N, Nj ос тцествл етс измерение долей целого числа и на вход счетчика 10 поступают импульсы генератора 5, поделенные на дес ть делителем 28. Это позвол ет измерение целой части отношени кодов производить без умножени кода (N,) делимого на дес ть.

Claims

Формула изобретени

Цифровой измеритель отношени временных интервалов, содержащий первый и второй ключи, генератор импульсов , первый и второй элементы И, формирователь iмпyльcoв, первый, второй и третий счетчики импульсов, блок сравнени кодов, первый, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, элемент НЕ, одновибратор, первый триггер , первый элемент задержки, коммутатор , счетчик результата, первые входы первого и второго ключей соединены с первой и второй входными шинами , вторые входы объединены и подключены к выходу генератора импульсов и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого ключа, а выход соединен с первым входом первого счетчика импульсов , второй вход которого подключен к третьей входной шине и второму входу второго счетчика импульсов, nepBbiii вход которого соединен с выходом второго ключа, а информационные входы второго счетчика импульсов подключены к первой группе входой блока сравнени кодов, втора груп- пЗ входов которого соединена с информационными выходами первого счетчика импульсов и информационными входами третьего счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом одновиб- ратора, выход которого подключен к входу третьего счетчика

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

импульсов, тактовому входу коммутатора и входу первого элемента задержки , выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого через элемент НЕ подключен к выходу третьего счетчика импульсов, а выход второго элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу коммутатора, а выход соединен с первым входом первого триггера, пр мой выход которого подключен к второму входу первого элемента И, третий вход первого счетчика импульсов соединен с выходом третьего элемента Ш1И, первый вход которого подключен к выходу Равно - блока сравнени кодов и информационному входу коммутатора , выходы которого соединены с входами счетчика результата, отличающийс тем, что, с целью повышени быстродействи измерени , в него дополнительно введены третий элемент И, делитель частоты, п тый элемент ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, второй триггер, второй элемент за- держки. Причем перва и втора входные шины соединены соответственно с первыми и вторыми входами формировател импульсов и элемента ИЛИ-НЕ, третий вход которого подключен к третьей входной шине, а выход соединен с объединенными входами Больше и Равно блока сравнени кодов, выход Больше которого подключен к D-входу второго триггера, инверсный R-БХод которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу формировател импульсов, а третий вход соединен с третьей входной шиной измерител , причем тактовый вход второго триггера подключен к выходу первого и вход у второго элементов задержки, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и тактовым входом первого триггера, D-вход которого подключен к шине логической единицы, а пр мой выход второго триггера соединен с входом обнулени коммутатора, первым входом третьего элемента И и входом обнулени делител частоты, тактовый вход которого подключен к выходу первого элемента И и второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом п того элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу делител частоты, а выход соединен с тактовым входом третьего счетчика импульсов, четвервход

У}

,ик

0-4

ftrilJ .

ст.розр.

/ udMepefiue АЪ) 2(2)

тый и п та вх(1лные шины подк;почены к ипформапионным входам соответственно первого и второго счетчиков импульсов,

Инф. 8xoff

136

, /7

22

R-exoff

Фиг.З

2 измерение

HjlTj) N2(72)

1 из ерение f//; )

Фив. 5

2 измерение f л/; Нг)