SU293552A1 - Цифровой измеритель интервалов времени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники.

Известны цифровые измерители интервалов времени, содержащие входной формирователь , ключ с триггером управлени , схему задержки с отводами, схему сборки и счетчик , работа которых, основана на методе задержанных совпадений. Точность подобных устройств при измерении коротких временных интервалов ограничиваетс  быстродействием счетчика, а также максимально возможным числом отводов схемы задержки. Это практически исключает использование метода задержанных совпадений дл  оценки двух и более разр дов измер емой величины.

Предлагаетс  цифровой измеритель интервалов времени, позвол ющий с высокой точностью производить измерение интервалов времени в достаточно широком диапазоне их значений без повышени  быстродействи  счетчика и без увеличени  числа отводов схемы задержки. Предлагаемый цифровой измеритель позвол ет использовать идентичные блоки дл  измерени  значени  каждого разр да аналоговой величины.

Он содержит декады дл  оценки каждого из младших разр дов, состо щие из схемы совпадени , вентил , расширител  импульсов и генератора строба. Вход схемы совпадени  соединен через расширитель со входом

вентил  своего разр да и с выходом схемы сборки предыдущего разр да, а вы.ход схемы совпадени  - с запирающим входом ключа и через генератор строба с управл ющим входом вентил  своего разр да. Его выход соединен со входом схемы задержки и отпирающим входом ключа последующего разр да. Выходы ключей соединены со счетными входами соединенных последовательно счетчнков

соответствующих разр дов.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временнь1е диаграммы работы прибора. Измеритель содержит входной формирователь 1, ключ 2 с трнггером управлени  3, схему задержки 4 с отводами, схему сборки 5, счетчик 6 старшего разр да и набор идентичных схем по числу дополнительных (младших ) разр дов измер емой величины. (На

фиг. 1 показан прнмер дл  трех донолнительных разр дов). Кажда  така  схема состоит из схемы задержки 7-7 с отводами, схемы сборки S-8, ключа 5-9, расширител  имнульсов , схемы совнадени  ,

генератора строба /2-12, вентил  /5-13

и счетчика . Диаграммы 15-18 (см.

чалз и концу измер емого временного ннтервала Т х- Первый HS этих импульсов поступает на вход схемы задерн ки 4, и, перебрасыва  триггер 3, открывает ключ 2, через который последовательность импульсов с периодом повторени  TO проходит на счетчик 6 старшего разр да. Второй импульс с выхода формировател  Л возвраш;а  триггер 3 в исходное состо ние, закрывает ключ 2, открывает ключ Р первого дополнительного разр да и запускает схему задержки 7 этого же разр да . В счетчике 6 фиксируетс  число По, соответствующее числу единиц старшего разр да измер емой величины. Импульсы с выхода схемы задерлски 7 через схему сборки 5 и открытый ключ 9 поступают на вход счетчика /4 первого дополнительного разр да . Период TI следовани  этих импульсов определ етс  параметрами схемы задержки 7 и выбираетс  из услови 

Т, О.ЭГоОдновременно с выхода схемы сборки S эти импульсы подаютс  на один из входов схемы совпадени  /Л, на второй вход которой продолжают поступать расширенные расширителем 10 до длительности Ti 0,l TQ импульсы с выхода схемы сборки 5 предыдущего разр да. Один из этих расширенных импульсов совпадает с одним из первых дев ти импульсов, пришедших с выхода схемы сборки S. В момент i совпадени  двух импульсов схема совпадени  // закрывает ключ 5 и запускает генератор строба 12, который выдает на вход вентил  /5 стробирующий импульс длительностью, несколько превышающей величину Гс. Следующий после произошедшего совпадени  импульс с выхода схемы сборки 5 поступает на второй вход вентил  , и с выхода последнего в момент времени Т поступает импульс на запуск схемы задержки 7 второго дополнительного разр да . В счетчике 14 фиксируетс  число /г равное числу единиц первого дополнительного разр да измер емой величины.

На фиг. 2 в увеличенном временном масштабе показаны импульсы на входе схемы совпадени  11 в отрезок времени, соответствующий концу измер емого временного интервала (момент времени , диаграммы 19 и 20), и в отрезок времени, соответствуюший совпадению «i выходного импульса схемы 5 с одним из импульсов предыдушей последовательности (момент времени ь диаграммы 21-23. Пунктиром и стрелкой на диаграмме 23 отмечен момент времени tl, соответствующий запуску схемы задерлски второго дополнительного разр да. Стрелка означает, что момент зап)ска этой схемы соответствует переднему фронту следующего после совпадени  выходного импульса схемы 5.

пускает схему задержки 7 н открывает ключ 9, через который сери  импульсов, следующнх с периодом повторени  Г2 0,89 Го с выхода схемы сборки 8, проходит на счетчик 14 единиц второго дополнительного разр да. Ключ 9 закрываетс  схемой совпадени  П в момент 2 совпадени  одного нз расширенных расширителем W до длительности Та 0,01 Го импульсов предыдущей последовательности с одним из первых дев ти выходных импульсов схемы 5. Одновременно с этим запускаетс  генератор строба 12, выдающий на вход вентил  13 стробирующий импульс длительностью, несколько превышающей величину Г;. Следующий после произошедшего совпадени  импульс с выхода схемы сборки 5 первого дополнительного разр да поступает на второй вход вентил  /5, и с выхода последнего в момент времени t поступает импульс на запуск схемы задержки 7 третьего дополнительного разр да . Этот же импульс открывает ключ 9.

Входные сигналы схемы совпадени  11 в момент времени /2 показаны на диаграммах

24 и 25. На диаграглме 26 пунктиром отмечен момент времени t, соответствующий запуску схемы задержки третьего дополнительного разр да и совпадающий с передним фронтом следующего после совпадени  выходного импульса схемы сборки 5. Счетчик 14 фиксирует число импульсов «2, нришедших на него за отрезок времени, заключенный между моментами времени t и t. Аналогично работают схемы, служащие дл 

оценки третьего и других дополнительных разр дов измер емой величины. Число таких разр дов ограничиваетс , в основном, быстродействием ключей н схем совпадени .

Период Гг следовани  импульсов последовательности каждого дополнительного разр да выбираетс  из услови 

,1-10-,

0)

где 1 - номер дополнительного разр да 45(1,2...);

Го - период следовани  импульсов последовательности старшего разр да. Длительность Тг расширени  импульсов предыдущей последовательности, поступающих на вход схемы совпадени  последующего разр да , выбираетс  из соотношени 

т,..

(2)

Из рассмотрени  временных диаграмм (фиг. 2) можно записать основное уравнение шкалы цифрового измерител  интервалов времени дл  случа  трех дополнительных разр дов:

Т, Т,(п,, + } + Т,(п, + п.,+ }-Т ,п,-Т,(п, + п, + 2).

Можно показать, что аналогичное выражение будет справедливо дл  любого числа дополнительных разр дов. При этом отсчет со счетчиков четных дополнительных разр дов должен сниматьс  в дополнительном коде.

Максимальное врем  измерени  дл  случа  /п дополнительных разр дов определитс  из следующего выражени :

Тп + дт.

  шах

Погрешность дискретности предлагаемого устройства составит величину

5 5„.10-,

где т -число дополнительных разр дов;

бо - погрешность дискретности при

оценке старшего разр да. Из выражени  (3) видно, что значени  Тг длительности расширенных импульсов последовательности каждого разр да непосредственно не вход т в уравнение шкалы измерител . Однако из фиг. 2 можно сделать вывод , что если длительность импульсов одного из разр дов превышает номинальную, определенную из услови  (2), может произойти ложное совпадение одного из расширенных импульсов не с п, импульсом последовательности соответствуюш,его разр да, а с (tii-1) импульсом, что приведет к ошибке в оценке этого разр да и вызовет сбой в работе прибора , так как ни один из дев ти импульсов последовательности следуюндего разр да ие совпадет в этом случае с импульсами последовательности предыдуш;его разр да. Указанный недостаток легко устран етс  незначительным увеличением числа отводов схем задержек дополнительных разр дов с целью

возможности исправлени  возникшей ошибки при неправильном совпадении импульсов в предыдуш,ем разр де, а также последовательным соединением счетчиков дополнительных разр дов с целью осуществлени  переноса возможного импульса переполнени  из младшего разр да в более старщнй.

На основе предлагаемого устройства возможно построение измерител , работающего в любой позиционной системе счислени .

Предмет изобретени 

Цифровой измеритель интервалов времени, содержащий входной формирователь, триггер управлени , схему задержки с отводами, соединенными через схему сборки и ключ со счетчиком, отличающийс  тем, что, с целью

поБышени  точности измерени  без повышени  быстродействи  счетчика и увеличени  числа отводов схемы задержки, он содержит декады дл  оценки каждого из младших разр дов , состо щие из схемы совпадени , вентил , расширител  импульсов и генератора строба, причем вход схемы совпадени  соединен через расширитель со входом вентил  своего разр да и с выходом схемы сборки предыдущего разр да, а выход схемы совпадени  - с запирающим входом ключа и через генератор строба с управл ющим входом вентил  своего разр да, выход которого соединен со входом схемы задержки и отпирающим входом ключа последующего разр да,

при этом выходы ключей соединены со счетными входами соединенных последовательно счетчиков соответствующих разр дов.