SU1723562A1 - Цифровой измеритель отношени временных интервалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к цифровой измерительной технике и может быть использовано как автономный прибор, а также в составе информационно-измерительных комплексов. Цель - повышение быстродействи . Цифровой измеритель отношени  временных интервалов содержит первый генератор импульсов 1, блок 2 преобразовани  временных интервалов, счетчики 4,9,12 импульсов, преобразователь кодов 6, управл емые делители 7,8 частоты, коммутатор 10, элемент И 15, элемент ИЛИ 17. Введение генератора импульсов 3, элемента И 5, триггеров 11,14,16 и элемента И-НЕ 1.3 позвол ет повысить быстродействие устройства за счет .уменьшени  периода импульсов генератора , используемого дл  определени  отношени . 1 ил.

Description

.

Ё

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и в качестве измерительного устройства в различ- ных информационно-измерительных комплексах.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи .

На чертеже приведена функциональна  схема цифрового измерител  отношени  временных интервалов.

Цифровой измеритель отношени  временных интервалов содержит первый генератор импульсов 1, блок 2 преобразовани  временных интервалов, к третьему входу которого подключен выход первого генератора импульсов 1, второй генератор импульсов 3, первый счетчик импульсов. 4, суммирующий вход которого соединен с первым выходом блока 2, второй элемент И

5, преобразователь кодов 6, первый управл емый делитель частоты 7, к входам коэффициента делени  которого подключены выходы счетчика импульсов 4, второй управл емый делитель частоты 8, вход сброса которого соединен со вторым выходом блока 2 и с первым входом сброса управл емого делител  частоты 7, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И 5 и с тактовым входом управл емого делител  частоты 8, к входам коэффициента делени  которого подключены выходы преобразовател  кодов 6, второй счетчик импульсов 9, вычитающий вход которого соединен с выходом управл емого делител  частоты 8, коммутатор 10, к первому тактовому входу которого подключен первый выход управл емого делител  частоты 7, вторые выходы которого соединены с информационными входами счетчика импульсов 9, к суммирующему вхоХ|

N СА) СЛ Ю

ду которого подключен третий выход блока 2, четвертый выход которого соединен со входом сброса счетчика импульсов 9, первый триггер 11, третий счетчик импульсов 12, к суммирующим входам которого подключены соответствующие первые выходы коммутатора 10, элемент И-НЕ 13, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера 11, второй триггер 14, нулевой выход которого подключен к третьему входу элемента И-НЕ 13, выход которого соединен с входом записи информации счетчика импульсов 9 и с тактовым входом триггера 14. первый элемент И 15. второй вход которого соединен с выходом (это выход заема) счетчика импульсов 9 и с тактовым входом триггера 11, третий триггер 16, единичный выход которого подключен к входу сброса триггера 11, нулевой выход которого соединен с входом сброса триггера 14, со вторым входом элемента И 5 и со входом сброса триггера 16. информационный вход которого соединен с единичным выходом триггера 14, с первым входом элемента И 15, со вторым тактовым входом коммутатора 10 и со вторым входом сброса управл емого делител  частоты 7, элемент ИЛИ 17, к первому входу которого подключен третий выход коммутатора 10, вторые выходы которого соединены с входами преобразовател  кодов 6, первую входную шину 18, котора  подключена ко второму, входу блока 2 и к входам сброса коммутатора 10 и счетчика импульсов 12, вторую входную шину 19, котора  соединена с четвертым входом блока 2, источник 20 единичного сигнала, который соединен с информационными входами триггеров 11 и 14, шину сброса 21, котора  подключена ктретьему входу элемента ИЛИ 17, второй вход которого соединен с выходом элемента И 15, шины результата 22, к которым подключены выходы счетчика импульсов 12, сигнальную шину 23, котора  соединена со входом сброса счетчика импульсов 4, с выходом элемента ИЛИ 17 и с первым входом блока 2, выход генератора импульсов 3 подключен к первому входу элемента И 5, к первому входу элемента И-НЕ 13 и к тактоврму входу триггера 16.

Блок 2 преобразовани  временных интервалов предназначен дл .преобразовани  сигналов временных интервалов в последовательности импульсов и дл  выработки сигналов, разрешающих работу отдельных элементов цифрового измерител  отношени  временных интервалов. Блок 2 преобразовани  временных интервалов выполн етс  в каждом конкретном случае в зависимости оттого, как поступают временные интервалы и какими они могут быть по длительности.

На чертеже приведен пример выполнени  блока 2 дл  случа  произвольного поступлени  временных интервалов, при этом выдача разрешени  на определение отношени  временных интервалов производитс  после окончани  обоих временных интервалов, Блок 2 преобразовани  вре0 менных интервалов содержит триггер 24, элемент И-НЕ 25. первый вход которого соединен с тактовым входом триггера 24 и со вторым входом блока 2, триггер 26, информационный вход которого соединен с ин5 формационным входом триггера 24 и с источником единичного сигнала 20, элемент И-НЕ 27, к первому входу которого подключен единичный выход триггера 24, элемент И-НЕ 28, первый вход которого соединен с

0 третьим входом блока 2 и со вторым входом элемента И-НЕ 25, выход которого подключен к первому выходу блока 2, второй выход которого соединен с выходом элемента И- НЕ 27, ко второму входу которого подклю5 чен единичный выход триггера 26, триггер 29, нулевой выход которого подключен ц, четвертому .выходу блока 2, первый вход которого соединен с входами сброса триггеров 24. 26 и 29, вход установки в единичное

0 положение триггера 29 соединен с тактовым входом триггера 26, со вторым входом элемента И-НЕ 28 и с четвертым входом блока 2, к третьему выходу которого подключен выход Элемента И-НЕ 28.

5 Управл емый делитель частоты 7 (8) предназначен дл  делени  частоты импульсов , поступающих на тактовый вход, на число , код которого находитс  на входах коэффициента делени  (D-входах). При ко0 эффициенте делени , равном N, управл емый делитель частоты 7 выдает на выход в паузу после N-ro импульса, поступившего на тактовый вход, импульс длительностью т.и7, а управл емый делитель частоты 8 про5 пускает на свой выход N-й импульс, поступивший на тактовый вход.

Счетчик импульсов 12 предназначен дл  определени  значени  разр дов отношени . При выражении отношени  в угло0 вых единицах и при интервале - делимом, всегда меньшем интервала - делител , разр ды отношени  можно представить как дес тки градусов, единицы градусов и дес тки минут.

5 При необходимости, увеличив числр разр дов счетчика 12, можно получить отношение с необходимой точностью, например , до угловой секунды.

Коммутатор 10 предназначен дл  переключени  импульсной последовательности,

выдаваемой управл емым делителем частоты 7, в соответствующий разр д счетчика импульсов 12 и дл  изменени  коэффициента делени  управл емого делител  частоты

8в соответствии с разр дом счетчика 12, в который направл ютс  импульсы управл емого делител  частоты 7.

На первый вход блока 2 преобразовани  временных интервалов подаетс  импульс , устанавливающий блок 2 в исходное положение, на второй - сигнал первого временного интервала Ti (интервала-делител ), на третий - сигнал с выхода генератора импульсов, с помощью которого осуществл етс  преобразование временных интервалов в последовательность импульсов, на четвертый вход - сигнал второго временного интервала Т2 (интервала - делимого),

Блок 2 преобразовани  временных интервалов на первый выход выдае/г последовательность импульсов, соответствующую по длительности первому временному интервалу , на второй выход-сигнал, разрешающий определение отношени  временных интервалов (т.е. сигнал о том, что окончи- лись оба временных интервала), на третий выход - последовательность импульсов, соответствующую длительности второго временного интервала, на четвертый выход - сигнал, разрешающий определение кода длительности второго временного интервала .

Счетчики импульсов 4,12 по суммирующему входу и счетчик импульсов 9 по вычитающему входу работают от передних фронтов (перепадов 0-1) импульсов, поступающих на эти входы. В счетчик импульсов

9при поступлении нулевого сигнала на вход записи информации записываетс  код, наход щийс  на его информационном (D) входе , независимо от того, что на его суммирующем или вычитающем входе могут действовать в это врем  перепады сигнала 0-1.

Вход сброса счетчиков 4, 9 имеет приоритет перед всеми остальными входами. На выходе счетчика 9 (выходе заема) по вл етс  единичный сигнал при нулевом содержимом счетчика и при отсутствии импульса на.его вычитающем входе.

На шину 18 подаетс  сигнал первого временного интервала Ti (интервала -делител ), на шину 19 подаетс  сигнал второго временного интервала Tz (интервала -делимого ), на шину 21 подаетс  импульс тогда, когда необходимо установить цифровой измеритель отношени  временных .интервалов в исходное состо ние.

На шины 22 выдаетс  код значени  отношени , на шину 23 - импульс в момент

окончани  определени  отношени  временных интервалов.

Триггеры 11 и 14 работают по передним фронтам импульсов, поступающих на их так- 5 товые входы, триггеры 16, 24 и 26 работают по задним фронтам импульсов (перепадам 1-0), поступающих на их тактовые входы. У всех триггеров входы сброса (R-входы) имеют приоритет перед тактовыми входами. 10 Предварительно рассмотрим работу блока 2 преобразовани  временных интервалов ..

В исходном положении, при отсутствии сигналов временных интервалов на втором

5 и четвертом входах блока 2, триггеры 24, 26 и 29 наход тс  в нулевом положении, на выходах элементов И-НЕ 25,27 и 28 имеютс  единичные сигналы и, следовательно, на первом, втором, третьем и четвертом выхо0 дах блока 2 имеютс  единичные сигналы.

При поступлении сигнала временного интервала на шину 18 или 19, на второй или четвертый вход блока 2 открываетс  элемент И-НЕ 25 или 28 и на его выходе образуетс 

5 последовательность импульсов нулевого уровн , соответствующа  импульсам генератора 1 и поступающа  на первый и третий выходы блока 2.

При поступлении сигнала временного

0 интервала на шину 19 устанавливаетс  в единичное положение триггер 29 и на четвертом выходе блока 2 по вл етс  нулевой сигнал.

В момент окончани  сигнала временно5 го интервала на шине 18 или 19 по его заднему фронту устанавливаетс  в единичное положение триггер 24 или 26, и на выходе элемента И-НЕ 25 или 28 устанавливаетс  единичный сигнал, соответственно единич0 ный сигнал устанавливаетс  и на первом (третьем) выходе блока 2.

После окончани  обоих временных интервалов , т.е. в момент, когда в единичном положении окажутс  и триггер 24, и триггер

5 26, срабатывает элемент И-НЕ 27 и на его выходе и, соответственно, на втором выходе блока 2 устанавливаетс  нулевой сигнал.

При поступлении импульса на первый вход блок 2 устанавливаетс  в исходное по0 ложение.

Цифровой измеритель отношени  временных интервалов работает следующим образом.

В исходном состо нии при отсутствии

5 сигналов временных интервалов на шинах 18 и 19 блок 2 преобразовани  временных интервалов находитс  в исходном положении , на его первом, втором, третьем и четвёртом выходах имеютс  единичные сигналы, счетчики импульсов 4 и 9 наход тс  в нулевом положении, счетчик 9 удерживаетс  в нулевом положении единичным сигналом с четвертого выхода блока 2, управл емые делители частоты 7 и 8 наход тс  в исходном положении, на первом выходе управл емого делител  частоты 7 имеетс  нулевой сигнал, и импульсы на этот выход не выдаютс , на вторых выходах управл емого делител  частоты 7 находитс  нулевой код, на выходе управл емого делител  частоты 8 имеетс  единичный сигнал; и импульсы на этот выход не выдаютс , управл емые делители частоты 7 и 8 удерживаютс  в исходном положении единичным сигналом со второго выхода блока 2, триггер 11 находитс  в нулевом положении и единичным сигналом с нулевого выхода удерживает в нулевом положении триггеры 14 и 16, коммутатор 10 находитс  в исходном положении , в счетчике импульсов 12 записан результат предыдущего определени  отношени  временных интервалов, на выходе счетчика импульсов 9 отсутствует единичный сигнал, так как имеетс  единичный сигнал на его вычитающем входе с выхода управл емого делител  частоты 8, на выходах преобразовател  кодов 6 находитс  код числа 36, элемент И 5 открыт единичным сигналом с нулевого выхода триггера 11.

Установка цифрового измерител  отношени  временных интервалов в исходное положение производитс  подачей импульса на шину 21, После включени  питани  коммутатор 10 может оказатьс  не в исходном положении и не будет установлен в него импульсом с шины 21, но это не ведет к сбою в работе, так как коммутатор 10 устанавливаетс  в исходное положение при по влении сигнала временного интервала на шине 18. После включени  питани  может оказатьс  в единичном положении триггер 11 или триггеры 11 и 14, в этом случае или второй после включени  питани , или первый импульс генератора 3 устанавливает их в нулевое положение и весь цифровой измеритель отношени  временных интервалов оказываетс  в исходном положении.

При по влении на шине 18 сигнала временного интервала.подтверждаетс  исходное положение коммутатора 10 (или, если интервал по вл етс  после включени  питани , коммутатор 10 устанавливаетс  в нулевое положение) и устанавливаетс  в нулевое положение счетчик импульсов 12. Блок 2 начинает преобразовывать этот временный интервал в последовательность импульсов нулевого уровн , выдаваемых на первый выход-блока 2, с которого они поступают на Суммирующий вход счетчика 4, подсчитывающего их число. В момент окончани  сигнала временного интервала на шине 18 на первом выходе блока 2 устанавливаетс  единичный сигнал, в блоке 2 при этом, как указывалось ранее,устанавливаетс  в единичное положение триггер 24.

В счетчике импульсов 4 в момент окончани  сигнала временногоинтервала на шине 18 находитс  двоичный код числа NI, пропорционального длительности интерва0 ла - делител  (Ni TI/TGI, где TGI - период импульсов генератора 1), поступившего на шину 18.

При по влении сигнала временного интервала на шине 19 устанавливаетс  в еди5 ничное положение триггер 26 и исчезает единичный сигнал на четвертом выходе блока 2, вследствие чего разрешаетс  работа счетчика импульсов 9 по суммирующему и вычитающему входам, и, кроме того, блок 2

0 преобразует этот временной интервал в последовательность импульсов нулевого уровн , выдаваемых на третий выход блока 2, с которого они поступают на суммирующий вход счетчика 9, подсчитывающего их число

5 (на вычитающем входе счетчика 9 находитс  единичный сигнал с выхода управл емого делител  частоты 8, который удерживаетс  в исходном положении единичным сигналом со второго выхода блока 2),

0 В момент окончани  сигнала временного интервала на шине 19 на третьем выходе блока 2 устанавливаетс  единичный сигнал, в блоке 2 при этом устанавливаетс  в единичное положение триггер 26. В счетчике

5 импульсов 9 в момент окончани  сигнала временного интервала на шине 19 находитс  двоичный код числа N2, пропорционального длительности интервала - делимого (N2 T2/TG1), поступившего на шину 19.

0 После окончани  сигналов обоих временных интервалов (в момент, когда в блоке 2 окажутс  в единичном положении и триггер 24, и триггер 26) на втором выходе блока 2 по вл етс  сигнал нулевого уровн  и раз5 решаетс  работа управл емых делителей частоты 7 и 8. В этот момент на выходе управл емого делител  частоты 8 по вл етс  нулевой сигнал, коэффициент делени  управл емого делител  частоты 8 установ0 лен равным числу 36. Коэффициент делени  управл емого делител  7 установлен равным числу NI, кажда  дол  отношени  T2/Ti (импульс с выхода управл емого делител  частоты 7) в этом случае будет эквива5 лентна дес ти угловым градусам.

Таким образом, в данном устройстве обеспечиваетс  повышение быстродействи  по сравнению с прототипом за счет того, что дл  определени  собственно отношени  использован второй генератор, имеющий

более высокую частоту, чем первый генератор , используемый дл  квантовани  временных интервалов, -и за счет того, что частота второго генератора выше, чем возможна  частота генератора в прототипе, так как перепись кода из управл емого делител  частоты в вычитающий счетчик производитс  не в паузу импульсов генератора, а в течение выделенных периодов импульсов генератора.

В данном устройстве допустимый минимальный период импульсов генератора, с помощью которого определ етс  отношение , может быть на 1/3 меньше, чем у прототипа , соответственно, частота генератора за вл емого устройства может быть «в .1,5 раза выше, чем в прототипе.

Кроме того, за вл емое устройство проще в эксплуатации, так как не содержит вре- м задающих элементов, содержащихс  в формирователе импульсов прототипа, которые имеют большой разброс параметров и поэтому требуетс  их подбор при наладке, чтобы избежать нарушени  установленных временных соотношений при работе устройства-прототипа .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой измеритель отношени  временных интервалов, содержащий первый генератор импульсов, блок преобразовани  временных интервалов, к третьему входу которого подключен выход первого генератора импульсов, первый счетчик импульсов, суммирующий вход которого соединен с первым выходом блока преобразовани  временных интервалов, преобразователь кодов, первый управл емый делитель часто- .ты, к входам коэффициента делени  которого подключены выходы первого сметчика импульсов, второй управл емый делитель частоты, вход сброса которого соединен с первым входом сброса первого управл емого делител  частоты и с вторым выходом блока преобразовани  временных интервалов , второй суетчик импульсов, к суммирующему входу которого подключен третий выход блока преобразовани  временных интервалов, четвертый выход которого соединен со входом сброса второго счетчика импульсов, к вычитающему входу которого подключен выход второго управл емого делител  частоты, входы коэффициента делени  которого соединены с выходами преобразовател  кодов, коммутатор/к первому тактовому входу которого подключен первый выход первого управл емого делител  частоты, вторые выходы которого соединены с информационными входами

   второго счетчика импульсов, третий счетчик импульсов, к суммирующим входам разр дов которого подключены соответствующие первые выходы коммутатора, вторые выхо- 5 ды которого соединены с входами преобразовател  кодов, первый элемент И, элемент ИЛИ, ко второму входу которого подключен выход первого элемента И, первую входную шину, котора  соединена со вторым входом

   0 блока преобразовани  временных интервалов , со входом сброса третьего счетчика импульсов и со входом сброса коммутатора, третий выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ, вторую входную

   5 шину, котора  соединена с четвертым входом блока преобразовани  временных интервалов , выходные шины, к которым подключены выходы третьего счетчика импульсов , сигнальную шину, котора  соеди0 нена с выходом элемента ИЛИ, с входом сброса первого счетчика импульсов и с первым входом блока преобразовани  временных интервалов, источник единичного сигнала, шину сброса, котора  подключена

   5 к третьему входу элемента ИЛИ, от л и ч а- ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены второй генератор импульсов, второй элемент И, первый , второй и третий триггеры и элемент

   0 И-НЕ, выход которого подключен к входу записи второго счетчика импульсов и к тактовому входу второго триггера, информационный вход которого соединен с источником единичного сигнала и с инфор5 мационным входом первого триггера, тактовый вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов и со вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с единичным выходом

   0 второго триггера, с информационным входом третьего триггера, со вторым тактовым входом коммутатора и со вторым входом сброса первого управл емого делител  частоты , тактовый вход которого соединен с

   5 тактовым входом второго управл емого делител  частоты и с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго генератора импульсов, с первым входом элемента И-НЕ и с тактовым входом

   Q третьего триггера, единичный выход которого подключен к входу сброса первого триггера, нулевой выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, с входом сброса третьего триггера и со входом сброса второго

   5 триггера, нулевой выход которого подключен к третьему входу элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с единичным выходом первого триггера.

   LL

   -U

   Ш