SU866723A1 - Устройство дл задержки импульсов - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной и импульсной технике и может быть использовано для точной задержки импульсных сигналов, а также для формирования интервалов времени в широком диапазоне величин с большой точностью, например, маркерных меток в осциллографии или старт-стопных отметок в измерителях временных интервалов.

Известно устройство, в котором для. задания задержки используется метод сравнения дискретных чисел - времяэедающего (в рабочем счетчике) и управляющего фиксированного(в управляющем счетчике)1 Выходной импульс вырабатывается в момент равенства этих чисел [1 ].

Однако в этом устройстве возникает необходимость привязки задерживаемого импульса к одному из импульсов квантовой последовательности,имеет· место недостаточная точность установки требуемой задержки, обусловленная ограниченным значением периода внутренней последовательности импульсов,

Известно устройство формирования времени задержки, содержащее кольцо рециркуляции, образованное линией задержки с элементом ИЛИ на входе, усилителем и блокирующим элементом,а также счетчик импульсов и дешифратор [21

Однако это устройство имеет недос— таточную точность и большую дискретность устанавливаемой задержки.Кроме того, при установке требуемой задержки имеет место изменение начальной задержки устройства, величина которой велика й включает в себя задержку элементов в последовательной цепи от вкЬда до выхода устройства (в том числе и линию зедержедИ

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее элемент ИЛИ, элемент НЕТ, две линии за-, держки, два усилителя, переключа тель, счетчик, дешифратор, блок измерения периода [з].

Известное устройство имеет большую начальную задержку в цепи входвыход. Эта задержка является суммой задержек элементов этой цепи:элемента ИЛИ, линии задержки,счетчика, дешифратора, регулируемой задержки, усилителя. Основными элементами,определяющими эту задержку, являются линия задержки, счетчик, дешифратор. Величина задержки линий задержки выбирается близкой к периоду рециркуляции в первом кольце и существенно больше задержки остальных элементов. При установке требуемого значения задержки в устройстве, когда, образуется . второе кольцо рециркуляции,на выходе устройства присутствует импульс с периодом, равным периоду рециркуляции. Этот импульс воздействует на внешний объект, запускаемый с известного устройства задержки. Поскольку в общем случае период рециркуляции не равен периоду запускающих известное устройство, а значит и внешний объект импульсов, то возможна перегрузка внешнего объекта по частоте запуска во время установки величины задержки.

Кроме того, для условий применения, когда необходимо знать точную величину задержки между двумя последовательно задаваемыми значениями задержки, известное устройство неудобно в использовании, так как необходимы ручные операции, связанные с созданием 35 условий для возбуждения второго кольца, установкой регулируемой линии задержки на нужное значение и вычислением разности периодов рециркуляции.

Применение в таких условиях возможно, например, в стробируемых измерителях временных интервалов,когда отсчет интервала производится за два такта, в первом - отсчет начала ин- ⁴⁵ тервала, а во втором - конца. В этом случае устройство задержки обеспечивает перемещение стробирующего импульса в эти точки интервала, а затем определяется величина интервала как 50 разность задержек начала и конца интервала .

Второй вариант такого применения формирование перемещаемых по сигналу маркерных меток в осциллографии и 55 определение временного интервала между этими метками как разности их задержек относительно начала сдвига.

Большая начальная задержка, отсутствие блокировки выходного сигнала во время установки задержки в устройстве и неудобство, связанное с при5 менением в режиме последовательного задания двух значений задержки и вычисления разности между ними являются недостатками известного устройства, ограничивающими его функциональные

Ю возможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет устранения известных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что.в устройство для задержки импульсов, содержащее регулируемую линию задержки, линию задержки, счетчик, выходы которого соединены с входами дешифратора, элемент ИЛИ, дополнитель20 но введены датчик задержки, триггер, вход установки в единицу которого соединен -с выходом элемента ИЛИ, а выход - с первым входом управления генератора импульсов и через регулируемую линию задержки, второй вход управления генератора импульсов - с счетным входом счетчика й через первый вход первого элемента И - с первым входом перезаписи с установочных входов счетчика, тактовым входом триггера, первым входом второго элемента И, через первый вход третьего элемента И, линию задержки - с измерительным входом бЛока измерения разности периодов и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен „с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с первым входом блока управления и шиной ’’Вход, а второй вход - с первым выходом блока управления и через второй вход второго элемента И - с шиной Выход”, второй вход блока управления соединен с шиной Пуск , третий вход с выходом конца измерения блока измерения разности периодов, а второй выход - с вторым входом третьего элемента И и через формирователь - с третьим входом элемента ИЛИ, третий выход блока управления соединен с входом управления блока измерения разности периодов, а четвертый выход с вторым входом перезаписи с установочных входов счетчика и входом управления датчика задержки, выходы старших разрядов которого соединены с установочными входами счетчика, а выходы младших разрядов - с входами управления регулируемой линии задерж5 866723 · 6 ки, выход дешифратора соединен с вторым входом первого элемента И и входом запрета счета в счетчике.

На чертеже изображена функциональная схема устройства. 5

Устройство задержки импульсов содержит регулируемую линию 1 задержки, линию 2 задержки, счетчик 3, выходы которого соединены с входами дешифратора 4, элемент ИЛИ 5, дополни- ю тельно введенные датчик 6 задержки, триггер 7, вход установки в единицу которого соединен с выходом элемента ИЛИ 5, а выход - с первым входом управления генератора 8 импульсов й <5 через регулируемую линию 1 задержки, второй вход управления генератора 8 импульсов - с счетным входом счетчика 3 и через первый вход первого элемента И 9 - с первым входом перезапи- ₂₀ си с установочных входов счетчика 3, тактовым входом триггера 7, первым входом второго элемента И 10 и через первый вход третьего элемента И 11, линию 2 задержки - с измерительным _2S входом блока 12 измерения разности периодов и первым входом элемента ИЛИ 5, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И 13, первый вход которого соединен с первым входом блока 14 управления и шиной Вход, а второй вход - с первым выходом блока 14 управления и через второй вход второго элемента И 10 - с шиной ’’Выход.

Второй вход блока 14 управления соединен с шиной Пуск, третий вход - с выходом конца измерения блока 12 измерения разности периодов, а второй выход - с вторым входом третьего элемента И 11 и через формирователь 15 - с третьим входом элемента ИЛИ 5.

Третий выход блока 14 управления соединен с входом управления блока 12 измерения разности периодов, а четвер-⁴⁵ тый выход - с вторым входом перезаписи с установочных входов счетчика 3 и входом управления датчика 6 задержки, выходы старших разрядов которого соединены с установочными входами ⁵⁰ счетчика 3, а выходы младших разрядов - с входами управления регулируемой линии 1 задержки.

Выход дешифратора. 4 соединен с вторым входом первого элемента И 9 и ⁵⁵ входом запрети счета в счетчике 3.

Устройство задержки импульсов работает следующим образом.

В датчик 6 задержки заносится два числа, соответствующие началу и” концу временного интервала, в котором осуществляется задержка. При задании задержки от нуля одно из чисел равно нулю.

Устройство работает в режиме передачи задерживаемого сигнала с входной шины на выходную ( режим а) и в режиме рециркуляции сигнала в устройстве и определения разности задержки между двумя заданными значениями задержки, представленными в виде некоторых двоичных чисел (режим б),

В режиме б при одном из чисел, равном нулю, изменяя второе число, с высокой точностью производится установка заданного значения задержки. Переход в режим б производится командой Пуск, а выход из режима б на режим а - автоматический, по появлению сигнала Конец измерения разности периодов.

В исходном состоянии устройство работает в режиме а. Рассмотрим работу в этом режиме.

На первом выходе блока 14 управления в этом режиме - уровень логической 1, а на втором выходе - уровень логического 0. Сигналом с первого выхода разрешено прохождение сигнала через второй 10 и четвертый 13 элементы И, а с второго - блокирован третий элемент И 1 1.

Входной импульс через четвертый элемент И 13, элемент ИЛИ 5 взводит триггер 7. С его выхода положительный перепад поступает на первый вход управления генератора 8 импульсов,создавая условия для его запуска.

Генератор 8 импульсов работает в ждущем режиме и генерация в нем возникает только при поступлении уровня логической 1 на оба управляющих входа. При подаче хотя бы на один вход управления уровня логического 0 генерация прекращается.

Разрешающий перепад на второй управляющий вход генератора 8 импульсов поступает через время, равное величине задержки в регулируемой лирик 1 задержки. С этого момента времени на выходе генератора 8 импульсов появляется импульс с периодом . Далее, в зависимости от кода в старших разрядах датчика 6 задержки, возможны два варианта работы устройства.

Вариант 1. Код в старших разрядах отличен от нуля, что соответствует условию Т_г. Тогда в счетчик 3 через установочные входы записан код, отличный от нуля, который на выходе дешифратора 4 создает уровень логического О. Этим уровнем блокируется 5 прохождение импульса через первый элемент И 9, в а счетчике 3 разрешается счет импульсов с выхода генератора 8 импульсов. Счетчик 3'работает на вычитание, счет - по срезу импуль- Ιβ са. По И-му импульсу, соответствующему числу в старших разрядах датчика 6 задержки, произойдет обнуление счетчика 3« Это состояние счетчика 3 дешифрируется дешифратором 4. Выход- 15 ной сигнал его уровнем логической I разрешит прохождение И +1тго импульса через первый элемент И 9 и запретит счет в счетчике 3.

η + 1-й импульс проходит на шину 20 Выход поступает на счетчик 3 и производит перезапись в него кода с установочных входов, а по срезу перебрасывает триггер 7. Выходной сигнал триггера 7 срывает генерацию в 25 генераторе 8 импульсов. Уровень логического 0 с выхода дешифратора 4 снимает запрет счета в счетчике 3 и блокирует первый элемент И 9.

С приходом следующего запускаю- 30 щего импульса цикл повторяется.

Задержка выходного сигнала составит величину -К сЛ⁺ИТ_г , где К - число, заданное в младших раз-ядах датчика 6 задержки, Д-fc - весовой35 коэффициент младшего разряда кода.

Параметры регулируемой линии задержки выбраны в соответствии с весовыми коэффициентами кода, поступающего на ее управляющие входа, й вы- ₄₀ полняется условие: весовой коэффициент ее старшего разряда составляет 0,5 т_а.

В этом случае задержка в устройстве задается двоичным числом с весом ₄₃ младшего разряда,равным &t.

Например, для пятиразрядной регулируемой линии ! задержки с Δί ^s 1 нс, весовой коэффициент пятого разряда составит 16 нс, а период повторения . импульсов генератора 8 импульсов следует взять 32 нс (6-й разряд кода); тогда в седьмом разряде цбеспечивается весовой коэффициент 6 4, нс, в восьмом - 128 нс и т.д.,т.е. \ дискретом в 1 нс обеспечится задержка импульса ⁵⁵ до микросекундного диапазона и более.

Вариант 2. Код в старших разрядах равен нулю, что соответствует условию В этом случае с дешифратора 4 уровнем логической 1 запретится счет в счетчике 3 и разрешится прохождение первого же импульса с генератора 8 импульсов на шину Выход. Этим импульсом подтвердится нулевое состояние счетчика 3 и срезом сбросится триггер 7, что сорвет генерацию в генераторе 8 импульсов. Величина задержки обеспечивается в соответствии с приведенной выше формулой. Рассмотрим работу устройства в режиме б, По команде Пуск, с привязкой к паузе запускающих импульсов на первом выходе блока 14 управления появляется уровень логического 0, который блокирует прохождение запускающего импульса с шины Вход через четвертый элемент И 13 и прохождение рециркулирующего импульса на шину Выход. На втором выходе блока 14 управления появится уровень логической 1 которым разрешится прохождение импульса через третий элемент И 1 1 и замкнется кольцо рециркуляции, а из перепада 0-1 формирователь 15 сформирует одиночный импульс, который через элемент ИЛИ 5 взведет триггер 7.

Далее работа триггера 7 регулируемой линии 1 задержки, генератора 8 импульсов, элемента И 9, счетчика 3 и дешифратора 4 подобна описанной выше в режиме а (вариант 1) или а (вариант 2) в зависимости от кода с датчика 6 задержки. Импульс с выхода первого элемента И 9 через третий элемент И 11, линию задержки 2, элемент ИЛИ 5 вновь взводит триггер 7, обеспечивая рециркуляцию импульса в кольце, образованном элементами:триггер 7,регулируемая линия 1 задержки, .генератор 8 импульсов, первый элемент И 9, третий элемент И 11, линия 2 задержки, элемент ИЛИ 5.

Период рециркуляции в кольце равен

Т “ U+ Ц, где t₀ - начальная задержка кольца при управляющем коде с датчика 6 за держки,равном нулю, t - заданное значение задержки, соответствующее текущему коду с датчика 6 задержки.

Линия 2 задержки обеспечивает· выдержку на время установления переходных процессов в триггере 7 и генераторе 8 импульсов после сброса триггера 7 и*срыва колебаний в генераторе 8 импульсов. Величина задержки может быть достаточно малой при высоком быстродействии указанных элементов.

866723 10

Период рециркулирующих импульсов измеряется в блоке 12 измерения разности периодов, где он запоминается по окончании измерения, когда формируется сигнал конца первого полу- 5 цикла измерения. Этот сигнал поступает в блок 14 управления и по его появлению выдается команда в датчик 6 задержки· и счетчик 3 на смену кода, а в блок 12 измерения разности пе- »0 риодов - на переключение его в режим вычитания. На время, равное длительности переходных процессов, связанных со сменой кода, разрывается кольцо рециркуляции путем формирова- 15 ния отрицательного импульса на втором выходе блока 14 управления. Кольцо вновь запускается по срезу этого импульса и блок 12 измерения разности периодов, работая в режиме вычита- 20 ния, определяет разность периодов рециркуляции импульсов в кольце при первом и втором значений кода с датчика 6 задержки.

По концу измерения разности, с 25 выхода блока 12 измерения разности периодов в блок 14 управления выдается сигнал об окончании второго полуцикла измерения. .Блок 14 управления переводится в состояние, соответст- ₃₀ вующее режиму работы а, и устройство начинает работать в режиме а.

В блоке 12 измерения разности периодов фиксируется величина, показывающая точное значение задержки между двумя последовательно заданными в датчике 6 задержки кодами.

~^Т2. >1 ~ J 240 где , Т ₂ - период рециркулирующих импульсов в первом и втором полуцикле соответственно, “обеспечиваемая устройством задержка, соответствующая первому и второму числам 45 с датчика 6 задержки.

При необходимости для точного обеспечения требуемого интервала времен'ной задержки коды в датчике 6 задержки могут корректироваться. Тогда ₅₀ погрешностью кода временной задержки будет определяться погрешность блока 12 измерения разности периодов (десятые или сотые доли процента) и дискретностью регулируемой линии 1 за-₅₅ держки (единицы и доли наносекундД

Код, фиксируемый на выходе датчика 6 задержки при выходе из режима ’’б, определяется условиями примене ния устройства и устанавливается в соответствии с требованиями с блока 14 управления.

Как видно из функциональной схемы и принципа работы, предлагаемое устройство имеет меньшую начальную задержку выходного сигнала по отношению к входному, так как из цепи вход выход исключены элементы, имеющие наибольшую задержку - линия задержки, счетчик, дешифратор . Введенные в эту цепь элементы И 9, 10 и 13, триггер и генератор 8 импульсов имеют задержку, сравниваемую с одним из перечисленных элементов известного устройства, например, счетчиком.

В режиме б выход данного устройства блокирован, что исключает попадание на него импульсов с частотой, соответствующей периоду рециркуляции.

В режиме последовательного задания двух значений задержки и вычисления разности между ними операции в данном устройстве выполняются автоматически по команде Пуск, что исключает неудобство пользования этим режимом.

Предлагаемое устройство·задержки импульсов может быть полностью выполнено на цифровых интегральных микросхемах, что упрощает его конструкцию и повышает технологичность.

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР

№ А14733, кл. Н 03 К 13/04, 27.OJ.72.

2.Патент США № 3277381 кл. 328-56, 1966.

3.Авторское свидетельство СССР № 529550, кл. Н 03 К 5/13 06.01.75 (прототип).

/% ,-внмЛ