SU901949A1 - Устройство дл контрол длительности импульсов - Google Patents

Description

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быт использовано дл  контрол  длительности импульсов. Известно устройство дл  измерени  длительности импульсов, содержащее генератор импульсов, стробоскопический блок, фильтр нижних частот, нагрузку, вычислитель, блок ввода-вы вода 1 . Недостатком известного устройства  вл етс  низкое быстродействие,обусловленное тем, что измерение длитель ности проводитс  не в реальном маештабе времени, а с использованием стробического способа. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  уст ройство дл  измерени  длительности импульсов, содержащее генератор импульсов , первую и вторую линии задержки , блок нагрузок и стробирующий блок 2. Недостаток известного устройства также состоит в низком быстродействии, обусловленном тем, что измерение длительности проводитс  не в реальном мг сштабе времени, а с использованием г.тробоскопического способа, требующе|-о многократного повторени  измерени  одного и того же импульса в различные моменты времени. Цель изобретени  - повышение быстроде1Тстви  устройства. Поставленна  цель достигаетс  ; тем, что в устройство дл  измерени  длительности импульсов, содержащее вычислитель, первый генератор импульсов , соединенный выходом через аттенюатор со входом первой линии задержки, первый выход которой соединен со входом объекта контрол , соединенного выходом со входом второй линии задержки, соединенной первым выходом со входом блока нагрузок, введены разветвитель, компаратор, преобразователь код-аналог,треть  лини  задержки, нормализатор, элемент И, генератор кодов и второй генератор импульсов, соединенный первым выходом через генератор кодов с первыми входами элемента И, вторым выходом - с первыми входами нормализатора, соединенного вторыми входами с выходами элемента И,третьими входами - со входами-выходами вычислител  и входами преобразовател  код-аналог, соединенного выходами с первыми входами компаратора, выход которого соединен со вторым входом элемента И и через третью линию задержки - с четвертым входом нормализатора, а второй вход - с выходом разветвител , соединенного пер выми и вторыми входами со вторыми вы ходами первой и второй линий задержк соответственно,а нормализатор содержит первый и второй дешифраторы,первы и вторые ключи,первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй триггеоы, элемент задержки,одновибратор генератор импульсов, первый и второй сда говые регистры, первые входы которых соединены с соответствующими выходами первого дешифратора, соединенного первыми входами со вторыми входами нормализатора, вторым входом - с пер вым входом нормализатору, четвертый вход которого соединен с первым входом второго триггера, соединенного первым выходом со вторым входом первого сдвигового регистра, вторым вхо дом - с третьим и вторым входами пер чого и второго сдвиговых регистров соответственно, с выходом второго де шифратора и первым входом второго триггера, соединенного выходом с соответствующими третьими входами нормализатора , вторым входом - с выходом первого элемента ИЛИ, соединенно го первым и вторым входами с соответ ствующими выходами первого сдвигового регистра, выходом - с первым входом первого ключа, соединенного вторым входом через генератор импуль сов, одновибратор и элемент задержки со вторым выходом первого триггера, выходом - с четвертым входом первого сдвигового регистра и третьим входом второго сдвигового регистра, соединенного выходами с первыми входами соответствующих вторых ключей, выходы которых соединены через второй элемент ИЛИ с соответствуюа ими треть ими входами нормализатора, а вторые входы - с соответствующими выходами S S4 второго дешифратора, соединенного входами с соответствующими третьими входами нормализатора. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства;на фиг, 2 - блок-схема нормализатора. Устройство содержит первый генератор 1, аттенюатор 2, первую линию 3 задержки, объект контрол ,вторую линию 5 задержки, блок 6 нагрузок, разветвитель 7 компаратор 8, преобразователь 9 код-аналог,вычислитель 10,, интерфейсные шины 11, нормализатор 12, третью линию 13 задержки , элемент И 1, второй генератор 15 импульсов, генератор 16 кодов. Нормализатор 12 содержит первый 17 и второй 18 сдвиговые регистры, первый дешифратор 13 первый ключ 20, первый триггер 21, элемент ИЛИ 22, второй триггер 23, элемент 2 j задержки, одновибратор. 25, генератор 2б импульсов, второй дешифратор 27, вторые ключи 28, второй элемент ИЛИ 29. Устройство работает следующим образом . Генератор 1 импульсов выполнен в виде импульсного сильноточного электронного ускорител  (ИСЗУ),который выбран из группы ускорителей (например, высоковольтные ускорители, линейные резонансные ускорители,линейные индукционные ускорители, циклические ускорители, ускорители многозар дных ионов и др), относительно прост в аппаратурной реализации и обеспечивает необходимые выходные параметры импульсных сигналов. Калиброванный ступенчатый аттенюатор 2 представл ет собой отрезок линии передачи с регулируемыми потер ми , которые измен ютс , например, путем введени  поглощающей пластины заданного профил  или воздействи  внешнего пол  на транспортируемый пучок электронов. Линии 3,5 и 13 задержки представл ют собой отрезки линий передачи заданной длины. Врем  задержки линии определ етс  ее длиной и соответствует времени распространени  сигнала вдоль линии передачи. Информационные выходы линий 3 и 5 задержки расположены в начале линий (у входа линий 3 и 5 ближайшего к генератору 1 импульсов) и представл ют , например, направленные ответвители с заданными коэффициентами св зи и коэффициентами направленности . Линии задержки 3 и 5 распредел ют по времени прихода сигналы, поступающие на информационный вход компаратора 8 дл  их последующего аппаратурного анализа в непересекающиес  интервалы времени и при соответствующем выборе длины линий 3 и 5 образуют каналы измерени  с .разделением по времени. Генератор 15 представл ет собой метрологический генератор импульсов . На первом выходе генератор 15 выдает непрерывную последовательнос коротких синхроимпульсов с высокостабильной частотой повторени  F.1-. На временной оси t импульсы о синхронизации точно устанавливают границы элементарных интервалов вре мени TQ, Одновременно на втором вых де генератор 15 выдает непрерывную периодическую последовательноЬть (с периодом, равным 2Т) пр моуголь ных импульсов противоположной пол р ности и одинаковой длительности (пр скважности 2). Импульсы длительнос ти Тд соответствуют длительности элементарных сигналов, эквивалентны символам (элементам) параллельного т-разр дного двоичного кода. Величина интервала времени Т со ответствует цене - (в единицах времени ) младшего разр да числового т-разр дного двоичного кода. Сигнал . снимаемый со второго выхода генератора -15. предназначен дл  формирова ни  синхронных выходных сигналов генератора 16 кодов. Сигнал,снимаемый Спервого выхода генератора 15, предназначен дл  синхронного съема в конце каждого интервала длительно ти Тр парафазных сигналов т-разр дного параллельного кода, поступающи с выхода многовходового элемента 14 на входы дешифратора 19 кодов (фиг.2). Генератор 16 кодов представл ет собой генератор кодовых комбинаций инкрементного числового т-разр дного двоичного кода. Комбинации кода периодически повтор ютс  с периодом Т , Сигналы, соответствующие разр дам генерируемого кода на m выходах генератс а 16, по форме повтор ют выходные (на выходах соответствующих разр дов) сиг налы двоичного счетчика, работающего по методу счета единичных прираще 9 « НИИ, равных длительности элементарного интервала времени Т (счетчик времени).При этом методе полна  сетка эталонных интервалов времени (ffls ,1,2...) образуетс  путем суммировани  одного эталона времени Т,. Полное врем  цикла преобразовани  , где Т - врем  одного такта .кодировани . Величина Т определ етс  (задаетс ) интервалом времени аппаратурного анализа объекта исследовани ,а величина TQ - заданной точностью измерени  интервалов времени. Генератор 16 кодов- работает в синхронном режиме, и моменты перехода выходных сигналов строго фиксированы моментами совпадени  с границами интервалов Т. Сигналы на каждом из выходов с номером (где 6 1,2...,т) формируютс  по методу без перехода к нулю. Переход из одного состо ни  в другое сигнала вида мендр на выходе с номером С происходит на гран1 цах соответствующих интервалов времени Тр , (где g 1,2.„ ,т). Набор m символов 0,1 j в каждой кодовой комбинации генерируемого кода соответствует числовому эквиваленту пор дкового номера j интервала времени Т; jT (где j 0,1,...2 -1). Начальному интервалу Тд соответствует кодова  комбинаци , состо ща  из одних нулей, а конечному интервалу Т - кодова  комбинаци , состо ща  из одних единиц. Конечна  комбинаци  предшествующего цикла генерации кода и начальна  комбинаци  последующего цикла, расположены на соседних интервалах оси текущего (реального) времени, что обеспечивает равномерное разбиение оси реального времени t интервалами Т. Генератор 1б кодов обеспечивает формирование кольцевой (циклической) кодовой измерительной шкалы времени с шагом дискретности, равным Т,,, и интервалом однозначного отсчета (при дешифрации кода) по шкале sWl т мени, равным Т . TO Многоаходовый элемент И 1 рабоает в асинхронном режиме и при оступлении управл ющего сигнала лоическо о уровн  единица с выхода омпаратора 8 переходит в открытое осто ние и разрешает прохождение игнала с выходов генератора на со .,.

. 90 ответствующие входы дешифратора 19 кодов нормализатора 12 пам ти (фиг.2)

Двухканальный преобразователь 9 код-аналог содержит первый и второй буферные регистры кодов уровней сравнени  и первый и второй преобразователи код-аналог. Входы буферных регистров  вл ютс  соответствующими входами преобразовател  9, а выходы через соответствующие преобразователи код-аналог подключены к первому и-второму выходам преобразовател  9.

В соответствии с заданным режимом работы одиночный короткий импульсный сигнал с выхода генератора 1 импульсов проходит последовательно через аттенюатор 2, линию 3 задержки , объект k контрол , линию 5 задержки и поступает на вход блока 6 нагрузок.

Блок 6 нагрузок может работать в одном из следующих режимов: холостого хода, короткого замыкани ,согласованном с заданным входным импедансом . Например, при анализе элементов матрицы передачи четырехполюсника блок 6 обеспечивает режим работы,при котором падающий сигнал отражаетс  от его входа и проходит весь путь в обратном направлении.

Анализируемый сигнал при распространении как в пр мом, так и в обратном направлении отйетвл етс  информационными выходами линий 3 и 5 и через разветвитель 7 последовательно .во времени поступает на информационный вход двухпорогового компаратора 8. Двухканальный преобразователь 9 код-аналог программно по командам от вычислител  10 устанавливает первый (нижний) и второй (верхний) пороговые уровни, которые фиксируютс  до тех пор, пока в соответствии с рабочей программой не поступ т команды на установку новых значений пороговы уровней. Пороговые уровни задают начало и конец отсчета длительности импульса. Компаратор 8 может быть использован в однопоррговом режиме анализа, который задаетс  установкой только нижнего или только верхнего порогового уровн .

Режиму нижнего порогового уровн  соответствует логика сравнени , задаваема  строгим неравенством;анализируемый сигнал равен или больше заданного нижнего порогового уровн .

Режиму верхнего порогового уровн  соответствует логика сравнени , за .9. 8

даваема  строгим неравенством: анализируемый сигнал равен или меньше заданного верхнего порогового уровн . Режиму двухпорогового сравнени 

) соответствует логика сравнени , задаваема  одновременным выполнением двух строгих неравенств: анализируемый сигнал равен или больше нижнего порогового уровн  или меньше верхнеO го порогового уровн .

В каждом цикле измерени , соответствующем запуску генератора 1 импульсов , на выходе компаратора 8 вырабатываетс  сигнал логического уров$ н  единица, который одновременно поступает на управл ющий вход многовходового элемента И 1 и на вход линии 13 задержки. Сигнал логическа  единица открывает элемент 14

о и пропускает через него сигналы

параллельного т-разр дного двоичного кода, поступающие на разр дные входы элемента 1 с соответствующих выходов генератора 16 кодов. Управл емый выходным сигналом компаратора 8 элемент 14 выполн ет функцию устройства считывани  и обеспечивает выборку (считывание) на заданного упор доченного набора всех возможных числовых эквивалентов параллельного т-разр дного двоичного кода тех и только тех числовых эквиваленJOB , позиции которых на элементарных интервалах Т совпадают по времени

. с единичными состо ни ми сигнала,поступающего с выхода компаратора 8 на управл ющий вход элемента 14.Сигналы считанных комбинаций кода с разр дных выходов элемента 14 поступают

0 на парафазные входы дешифратора 19 (фиг.2) нормализатора 12.

Дешифратор 19 однозначно преобразует входные кодовые комбинации п раллельного т-разр дного кода в еыj ходные сигналы позиционного единичного унитарного) кода. В конце каждого интервала вход (С) дешифратора 19 поступает стробирующий синхросигнал с первого выхода генератора 15. Накопленные по каждому разр дному входу сигналы, соответствующие символам J0,1 m-разр дного кода, поступают на комбинационную схему дешифратора, и на соответствующем выходе вырабатываетс  сигнал логического уровн  - единица. Сигнал 1 с выхода дешифратора 19 параллельно поступает на соответствующий пор дковому номеру числового эквивалента кода разр дный вход регистра 18 сдвига и регистра 17 сдвига.

Входы регистра 18 открыты в течение всего интервала времени измерени  Т. Входы регистра 17 управл ютс  сигналом на входе (V) и открыты в течение интервала времени задержки линии 13 задержки, который соответствует началу измерени , В каждом цикле измерени  лини  13 задержки обеспечивает выделение начала отсчет времени, фиксиру  интервал времени задержки, достаточной дл . записи в регистр 17 нескольких символов Jl унитарного кода, совпадающих по времени с начальным интервалом сигнала релейной функции, поступающей на вход линии 13 задержки с выхода компаратора 8, Зарегистрированна  регистром 17 последовательность символов однозначно устанавливает начало М-разр дного;унитарного кода, зарегистрированного в одноименном цикле измерени  регистром 18. В каждом цикле измерени  содержимое регистров 17 и 18 однозначно фиксирует результат измерени , проведенного в реальном масштабе времени. Символ J1 в соответствующем разр де регистров 17 и 18 эквивалентен элементарному интервалу TQ в заданных единицах измерени  времени, например,в пикосекундах;

Генератор 1 импульсов работает в режиме однократных или редко повто ,р ющихс  импульсов, которые асинхронны по отношению к моменту начала каждого,цикла генерации кода генератора 16 кодов. Это положительно отражаетс  на точности процесса измерени , однако приводит к тому,что в каждом новом цикле измерени  начало интервала измерени , отсчитываемое по переднему фронту сигнала, поступающего на информационный вход компаратора 8, сдвигаетс  по случайному закону, вследствие чего необходимой оказываетс  нормализаци  результата измерени . В каждом последовательном цикле измерени  результаты измерени , зафиксированные и регистре 18, размещаютс  в. разр дах регистра так, что заполненные разр ды оказываютс  сдвинуты относительно разр да с первым пор дковым номером на некоторое случайное число разр до Это число .равно пор дковому номеру младшего разр да, содержащего текущу запись символов l.e регистре 17, и

на единицу меньше количества шагов (тактов) , на которое необходимо циклически сдвинуть (нормализовать) в сторону младших разр дов информацию, записанную в регистрах 17 и 18,чтобы совместить начало цикла генерации (нулева  кодова  информаци ) генератора 1б с первым (начальным) разр дом регистров 17 и 18, Компенсаци 

начального сдвига (нормализаци ) производитс  по управл ющему сигналу, поступающему с выхода линии 13 задержки на вход R-триггера 23 управлени  в соответствии с информацией,

записанной в регистре 17. Сигнал 1 со входа от линии 13 устанавливает в нуль триггер 23, При этом сигнал О с пр мого выхода триггера 23 поступает на вход (V) регистра 17

и запрещает запись последующих данных измерени , а сигнал 1 с инверсного выхода через врем  Т задержки элемента 2 задержки поступает на вход одновибратора 25 и запускает

его. Дл  этого задержка сдвига регистра 17 на величину Т необходима дл  возможности осуществлени  полного цикла записи величины измер емого интервала времени в регистр 18

в унитарном коде, например 000011,,,, после чего возможна нормализаци  за счет сдвига этого кода. Одновибратор 25 вырабатывает запускающий импульс, длительность которого соответствует

периоду цикличности регистров 17 и 18, Импульс с выхода одновибратора 25 поступает на вход тактового генератора 26 и разрешает его работу в течение длительности импульса, обес-,

печива  поиск начала интервала измерени  в пределах всех разр дов регистра 17. Тактирующие импульсы с выхода генератора 2б через открытый в исходном состо нии ключ 20 поступают на

входы (с) регистров 17 и 18 кольцевого (циклического) сдвига и сдвигаХ т содержимое регистров 17 и 18 в сторону младших разр дов до тех пор, пока младший разр д регистра.17, содержащий

запись единицы, не совпадает с его первым (начальным) разр дом. Совместна  работа инверсного первого выхода и пр мого последнего выхода регистра 17 и логического элемента ИЛИ 22,вы- .

Claims (2)

1. Экспресс-информаци . Сери  Контрольно-измерительна  техника, № 20, 1976, с. 13-21, рис.1.

I

2. Экспресс-информаци . Сери  Контрольно-измерительна  техника, №. 25, 1976, с. 25-29, рис. 3 (прототип ) .