SU1721584A1 - Устройство дл измерени длительности переходного процесса - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано дл  измерени  длительности быстрых переходных процессов, а также в информационно-измерительных системах дл  контрол  динамических параметров линейных интегральных микросхем. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  длительности переходных процессов. Устройство содержит генератор 4 импульсов, три элемента И 7 - 9, четыре счетчика 13-16 импульсов, измерительный блок 1, два триггера 2, 3; три элемента ИЛИ 10 - 12, делитель 6 частоты. В устройство введены счетчик 5 импульсов, триггер 18, делитель 21 частоты, три элемента И 17, 19. 20. 2 ил.

Description

(Л

С

х«

Ю

Л 00

Фиг.1

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано дл  измерени  длительности быстрых переходных процессов, а также в информационно-измерительных системах дл  контрол  динамических параметров линейных интегральных микросхем.

Известно устройство дл  измерени  длительности переходного процесса, содержащее измерительный блок, два триггера , основной и два дополнительных счетчика, три элемента И, элемент ИЛИ и генератор импульсов. Устройство имеет достаточную надежность измерений, измер ет длительность переходного процесса посредством вычитани  числа импульсов, дополн ющих до полной емкости основной счетчик импульсами, подсчитанными от момента последнего входа напр жени  переходного процесса в зону Норма.

Недостатком устройства  вл етс  больша  погрешность квантовани  вследствие малого времени счета, нестабильности генератора импульсов и отсутстви  многократности измерений.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  длительности переходного процесса, содержащее два генератора импульсов, три элемента И, четыре счетчика импульсов, измерительный блок, два триггера, три элемента ИЛИ, делитель частоты, выход которого соединен с выходом первого генератора импульсов, с вторым входом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого триггера, первый вход которого соединен с управл ющей шиной, с первым входом третьего элемента ИЛИ, с установочными входами второго и четвертого счетчиков и вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен со счетным входом второго счетчика и выходом измерительного блока, вход которого соединен с входной шиной, выход первого счетчика соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с вторым входом первого триггера и выходом четвёртого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, установочный вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом делител  частоты, а второй вход - с выходом второго триггера и вторым входом третьего элемента И, первый вход которого соединен с вторым генератором импульсов, а выход - со счетным входом третьего счетчика.

Недостатками устройства  вл ютс  увеличени  длительности измерени  в К раз, наличие двух генераторов импульсов, при этом нестабильность первого компенсируетс  стабильностью второго только дл  очень быстрых переходных процессов, отку0 да низка  точность измерений из-за нестабильности первого генератора импульсов, отсутствие синхронизации моментов начала измерени  и начала работы делител  частоты , что приводит к неточности прихода

5 первого импульса с выхода делител  частоты (после установки второго триггера в единичное состо ние) в первый счетчик, а отсюда погрешность в числе импульсов, пришедших в четвертый счетчик, отсутствие

0 многократности измерений без повторного включени  напр жени  питани  из-за того, что четвертый счетчик не обнул етс  перед последующим измерением.

Целью изобретени   вл етс  повыше5 ние точности измерени  длительности переходного процесса.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  длительности переходного процесса, содержащее генера0 тор импульсов, первый - третий элементы И, первый - четвертый счетчики, измерительный блок, первый и второй триггеры, первый - третий элементы ИЛИ, первый делитель частоты, выход которого соединен с

5 вторым входом второго элемента И, первый вход которого соединен с пр мым выходом второго триггера и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым

0 входом первого элемента И, первый вход которого соединен с пр мым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с управл ющей шиной, первым входом третьего элемента ИЛИ, установочными

5 входами третьего и четвертого счетчиков, вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго эле0 мента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, входна  шина соединена с входом измерительного блока , выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и счетным

5 входом второго счетчика, выход четвертого счетчика соединен с вторым входом первого триггера и первым входом второго триггера, выход третьего элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, введены п тый счетчик, третий триггер, второй делитель частоты, четвертый - шестой элементы И. первый вход которого соединен с пр мым выходом первого триггера и вторым входом четвертого элемента И. первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом первого делител  частоты, выход которого соединен с вторым входом шестого элемента И и вторым входом третьего триггера, первый вход которого соединен с выходом первого эле- мента ИЛИ и установочным входом п того счетчика, а выход - с третьим входом первого элемента И, выход п того элемента И соединен со счетными входами первого и п того счетчиков, управл юща  шина сое- динена с установочным входом четвертого счетчика, выход второго триггера соединен с вторым входом п того элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход - с вторым входом треть- его элемента ИЛИ, вход второго делител  частоты соединен с выходом второго элемента И, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ.

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства дл  измерени  длительности переходного процесса; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит измерительный блок 1, первый 2, второй 3 тригге- ры, генератор 4 импульсов, п тый счетчик 5, первый делитель 6 частоты, первый-третий элементы И 7 - 9, первый - третий элементы ИЛИ 10 - 12, первый - четвертый счетчики 13 - 16, четвертый элемент И 17, третий триггер 18, шестой и п тый элементы И 19, 20 и второй делитель 21 частоты.

При этом выход делител  б частоты со- . единен с вторым входом элемента И 8, первый вход которого соединен с пр мым выходом триггера 3 и первым входом элемента И 9, второй вход которого соединен с выходом генератора 4 импульсов и вторым входом элемента И 7, первый вход которого соединен с пр мым выходом триггера 2, первый вход которого соединен с управл ющей шиной, первым входом элемента ИЛИ 12, установочными входами счетчиков 16 и 15, вторым входом элемента ИЛИ 10, выход которого соединен с установочным входом счетчика 13, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 11, второй вход которого соединен с выходом элемента И 7, входна  шина соединена с входом измерительного блока 1. выход ко- торого соединен с первым входом элемента ИЛИ 10 и счетным входом счетчика 14, выход счетчика 16 соединен с вторым входом триггера 2 и первым входом триггера 3, выход элемента И 9 соединен с входом триггера 3, выход элемента И 9 соединен со счетным входом счетчика 15, первый вход элемента И 19 соединен с пр мым выходом триггера 2 и вторым входом элемента И 17, первый вход которого соединен с выходом генератора 4 импульсов, а выход - с входом делител  6 частоты, выход которого соединен с вторым входом элемента И 19 и вторым входом триггера 18, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 10 и установочным входом счетчика 5, а выход -- с третьим входом элемента И 7, выход элемента И 20 соединен со счетными входами счетчиков 13 и 5, управл юща  шина соединена с установочным входом счетчика 16, выход триггера 3 соединен с вторым входом элемента И 20, первый вход которого соединен с выходом счетчика 13, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ 12, вход делител  21 частоты соединен с выходом элемента И 8, а выход - с первым входом элемента ИЛИ 11.

Устройство работает следующим образом .

Импульсом начала измерени , поступающим на управл ющую шину устройства, триггеры2. устанавливаютс  вединичное состо ние, а триггер 3 - в нулевое состо ние , обнул ютс  счетчики 13 - 16, устанавливаютс  в единичное состо ние все разр ды счетчика 5.

Выходной сигнал измерительного блока 1 принимает значение логической единицы при выходе напр жени  переходного процесса из зоны Норма (фиг. 2 б, в). После срабатывани  триггера 2 открываютс  элементы И 7, 17, 19, а элементы И 8, 9 закрыты нулевым потенциалом с пр мого выхода триггера 3. Элемент И 17 выполн ет функцию синхронизирующего устройства между моментами начала измерени  и начала работы первого делител  частоты. Импульсы с выхода генератора 4 импульсов элемент И 7 будет пропускать на счетный вход счетчика 13 до момента времени, когда импульс с выхода делител  6 частоты установит в нулевое состо ние триггер 18 (фиг. 2 г) и закроет элемент И 7. Счетчик 13 обну- литс , разр ды счетчика 5 установ тс  в единичное состо ние каждый раз сигналом с выхода измерительного блока 1 (фиг. 2в) при вхождении сигнала в зону Норма. Импульсы с выхода делител  6 частоты через элемент И 19 декрементируют состо ние вычитающего счетчика 5, который  вл етс  счетчиком грубого измерени  длительности переходного процесса. Импульсы с выхода делител  6 частоты через открытый элемент И 19 также поступают на счетный вход счетчика 16. При поступлении импульсов в счетчик 16 (фиг. 2д) последний переполн етс , импульс переполнени  с выхода этого счетчика устанавливает в нулевое состо ние триггер 2 и в единичное состо ние триггер 3 (фиг. 2 г, з). К моменту переполнени  счетчика 16 в счетчике 5 будет записан код N2, который пропорционален интервалу време- ни Тз от начала измерени  до последней установки разр дов счетчика 5 в единичное состо ние, после которого емкость счетчика 5 уменьшитс  на величину (No - N2)

N2 Тз - , п

где N2 код в счетчике 5 после окончани  измерени ;

Тз - интервал времени, соответствующий коду;

f - частота импульсов генератора импульсов 4;

п - коэффициент делени  делител  6.

В момент переполнени  счетчика 16 в счетчике 13 будет записан код №, соответствующий времени от момента последнего обнулени  счетчика 13, т. е. от момента последнего вхождени  в зону Норма исследуемого процесса до момента прихода первого (после обнулени ) импульса с выхода делител  частоты 6 (фиг. 2ж) на установочный вход триггера 18

Мз гг(№+ 1)-1ИЗМ Т,

где NS - код в счетчике 13 в момент переполнени  счетчика 16;

п - коэффициент делени  делител  6;

1изм - измер ема  длительность переходного процесса;

f - частота генератора 4 импульсов.

Емкости счетчиков 5 и 16 выбираютс  одинаковыми из услови 

No Тизм.макс f/n.

где No - емкость счетчиков 5 и 16;

Тизм.макс - максимально измер ема  длительность переходного процесса;

f - частота генератора 4 импульсов;

п - коэффициент делени  6 делител .

Таким образом, счетчик 16 заполнитс , а счетчик 5 может полностью очиститьс  через врем  Т0 после начала переходного процесса

T0 n No/f.

Емкость счетчика 13 NS выбираетс  из услови  Ns n.

Коэффициент делени  п делител  6 частоты выбираетс  из услови 

П (Тизм.макс - Тиэм.макс)1 f/k,

где Тизм.макс - максимально полное врем  измерени ;

k - коэффициент делени  делител  21. Коэффициент делени  k делител  21 выбираетс  из услови  требуемой точности измерени . После установки пр мого выхода триггера 3 в единичное состо ние в счетчик 13 поступают импульсы с выхода делител  21 частоты, а в счетчик 15 - импульсы с

генератора 4 импульсов (имеющего достаточную стабильность частоты дл  необходимой точности измерени  длительности переходного процесса, что позвол ет применить только один генератор импульсов)

через открытый элемент И 9. При этом благодар  синхронизации с помощью элемента И 17 приходу первого после установки триггера 3 в единичное состо ние импульса в счетчик 13 соответствуют Ne импульсов,

пришедших в счетчик 15

N6 ivk,

i что позвол ет повысить точность измерени . Импульс переполнени  счетчика 13, открыв элемент И 20, опрокидывает в нулевое состо ние триггер 3 (фиг. 2з). Элемент И 20 выполн ет функцию защиты от переполнени  счетчика 13 в интервале времени То.

Элементы И 8 и 9 закрываютс  и импульсы в счетчики 13 и 15 больше не поступают.

Процесс измерени  на этом заканчиваетс , при этом элементы И 8 и 9 открыты в течение времени Т2

T2 k.n(tH3M..-N2 fl/f).

В счетчике 15 будет записан код N4, соответствующий уточн ющему интервалу времени в измерении, и усредн етс  врем  измерени  длительности измер емого процесса (фиг. 2и) до оценки этого интервала.

Таким образом, длительность пере- ходного процесса будет соответствовать число N

N N2Trk + N4.

В счетчике 14 будет записан код пор дка переходного процесса, т. е. количества периодов колебаний переходного процесса до начала установившегос  режима. Емкость счетчика 14 N выбираетс  из услови  .

где m - максимальное количество периодов колебаний переходного процесса.

Полный интервал измерений в данном устройстве уменьшитс  по сравнению с прототипом в I раз

.No n/f -Мизм ki

No n/f + k n (т.иэм - N2 n/f)

где ki - коэффициент делени  делител  частоты прототипа.

Счетчик 15 обнул етс  каждый раз при поступлении на управл ющую шину импульса начала измерени , тем самым использу  устройство дл  многократного измерени  переходных процессов без повторного включени  напр жени  питани .

Предлагаемое устройство повышает точность измерени , а также позвол ет уменьшить и усреднить врем  измерени  длительности переходного процесса.

Фор м у л а изобрете н.и   Устройство дл  измерени  длительности переходного процесса, содержащее генератор импульсов, первый - третий элементы И, первый - четвертый счетчики, измерительный блок, первый и второй триггеры , первый - третий элементы ИЛИ, первый делитель частоты, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, первый вход которого соединен с пр мым выходом второго триггера и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с пр мым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с управл ющей шиной , первым входом третьего элемента ИЛИ, установочными входами третьего и

четвертого счетчиков, вторым входом первого элемента ИЛИ. выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, входна  шина соединена с входом измерительного блока, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и счетным входом второго счетчика, выход четвертого счетчика соединен с вторым входом первого триггера и первым входом второго триггера, выход третьего элемента И соединен со счетным входом

третьего счетчика, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  длительности переходных процессов, в него введены п тый счетчик, третий триггер , второй делитель частоты, четвертый шестой элементы И, первый вход последнего соединен с пр мым выходом первого триггера и вторым входом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с

входом первого делител  частоты, выход которого соединен с вторыми входами шестого элемента И и третьего триггера, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и установочным входом п того счетчика, а выход - с третьим входом первого элемента И, выход п того элемента И соединен со счетными входами первого и п того счетчиков, управл юща  шина - с установочным входом четвертого счетчика,

выход второго триггера - с вторым входом п того элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход - с вторым входом третьего элемента ИЛИ, вход второго делител  частоты соединен с выходом второго элемента И, а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ.

Фиг. I

Claims (1)

1. Фор му ла изобрете ни я

   Устройство для измерения длительности переходного процесса, содержащее генератор импульсов, первый - третий элементы И, первый - четвертый счетчики, измерительный блок, первый и второй триггеры, первый - третий элементы ИЛИ, первый делитель частоты, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом второго триггера и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с прямым выходом первого триггера, первый вход которого соединен с управляющей шиной, первым входом третьего элемента ИЛИ, установочными входами третьего и четвертого счетчиков, вторым входом первого элемента ИЛИ. выход которого соединен с установочным входом первого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, входная шина срединена с входом измерительного блока, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и счетным входом второго счетчика, выход четвертого счетчика соединен с вторым входом первого триггера и первым входом второго триггера, выход третьего элемента И соединен со счетным входом третьего счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения длительности переходных процессов, в него введены пятый счетчик, третий триггер, второй делитель частоты, четвертый шестой элементы И, первый вход последнего соединен с прямым выходом первого триггера и вторым входом четвертого элемента И. первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - с входом первого делителя частоты, выход которого соединен с вторыми входами шестого элемента И и третьего триггера, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ и установочным входом пятого счетчика, а выход - с третьим входом первого элемента И, выход пятого элемента И соединен со счетными входами первого и пятого счетчиков, управляющая шина - с установочным входом четвертого счетчика, выход второго триггера - с вторым входом пятого элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход - с вторым входом третьего элемента ИЛИ, вход второго делителя частоты соединен с выходом второго элемента И. а выход - с первым входом второго элемента ИЛИ.