SU911454A1

SU911454A1 - Time interval measuring device

Info

Publication number: SU911454A1
Application number: SU802897280A
Authority: SU
Inventors: Валерий Львович Чураков
Original assignee: Предприятие П/Я В-2769
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1980-03-24
Publication date: 1982-03-07

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ(54) DEVICE FOR MEASURING TIME INTERVALS

1one

Изобретение относитс к радиоизмерительной технике.This invention relates to a radio measuring technique.

Известно устройство регистрации моментов времени, содержащее регистрирующий механизм, кольцевой счетчик , схему объединени и линии задержки , через которые выходы кольцевого счетчика подключены к схеме объединени , выход которой соединен с регистрирующим механизмом l Однако данное устройство не обеспечивает достаточной точности. A device for recording moments of time is known, comprising a registering mechanism, a ring counter, a combining circuit, and delay lines through which the outputs of the ring counter are connected to a combining circuit whose output is connected to a registering mechanism. However, this device does not provide sufficient accuracy.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл измерени временных интервалов, содержаще счетчик,подключенный через цифроаналоговый преобразователь к входу перестраиваемого генератора, второй счетчик импульсов , включенный на выходе первой схемы совпадени , блок управлени , генератор стандартных импульсов , соединенный с входом схемы совпадени , формирователи, генераторThe closest in technical essence to the present invention is a device for measuring time intervals, comprising a counter connected via a digital-to-analog converter to the input of a tunable generator, a second pulse counter connected at the output of the first coincidence circuit, a control unit, a standard pulse generator connected to the coincidence circuit input , shapers, generator

квантующих импульсов, причем в состав блока управлени вход т дополнительные схемы совпадени и триггеры 2.quantizing pulses, and the control unit includes additional coincidence circuits and triggers 2.

Известное устройство также не обеспечивает достаточной точности.The known device also does not provide sufficient accuracy.

Цель изобретени - повышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство, содержащее The goal is achieved by the fact that the device containing

10 триггер, перестраиваемый генератор, опорный генератор, два счетчика, два блока сравнени и блок управлени , введены арифметический вычислитель , блок оперативной пам ти,блок 10 trigger, tunable generator, reference generator, two counters, two comparison blocks and a control block, an arithmetic calculator, a random-access memory block, a block are entered

IS очередности, блок подстройки частоты и четыре регистра, первые входы каждогс ( из которых соединены с четырьм выходами блока подстройки частоты, п тый выход которого соединен с The sequence IS, the frequency control block and the four registers, the first inputs each (of which are connected to the four outputs of the frequency control block, the fifth output of which is connected to

20 первым входом блока управлени ,первый выход которого соединен со вторыми входами регистров, а второй выход подключен к первому входу блока 3 подстройки частоты, второй вход кот рого соединен с входом первого счет чика и выходом опорного генератора, а третий вход которого подключен к выходу перестраиваемого генератора , вход которого через регул тор соединен с выходами триггера, вход которого соединен с входной шиной, первым входом второго счетчика и вт рым входом блока управлени ,третий вход которого соединен с первым выходом арифметического вычислител , второй выход и первый вход которого подключен к блоку оперативной пам ти , третий выход блока управлени подключен к первому входу блока оче редности, а четвертый выход блока уп равлений соединен со вторым входом второго счетчика, третий вход котор го подключен к выходу перест0аиваемого генератора, а выход соединен с вторым, входом арифметического вычис лител , третий вход которого подключён к выходу блока очередности, остальные входы арифметического вычис лител соединены соответственно с выходами регистров, третьи входы вт рого и четвертого из которых соединены с третьим выходом арифметического вычислител , причем выход isTop го регистра соединен с первым входо первого блока сравнени , выход четв того регистра соединен с первым вхо дом второго блока сравнени , вторые входы блоков сравнени соединены с выходом первого счетчика, а выходы блоков сравнени соединены со вторым и третьим входами блока очер ности. На чертеже приведена структурна электрическа схема устройства. Устройство содержит триггер 1, регул тор 2, перестраиваемый генера тор 3, блок k подстройки частоты, опорный генератор 5, регистры 6-9 арифметический вычислитель 10, блоки 11 и 12 сравнени , счетчики 13 и 1, блок 15 управлени , блок 16 оперативной пам ти, блок 17 очередности . Входной сигнал подан на входную шину 18. Устройство работает следующим образом. Входной сигналi соответствующий какому-либо событию, поступает на вход триггера 1, который через регул тор 2 измен ет частоту генерато 3. Блок k подстройки частоты подстр ивает частоту генератора 5 под частоту генератора 3 по частоте и по фазе, причем частоту генератора 5 выбирают равной по номиналу или в целое число раз ь мие частоты генератора 3. После очередного срабатыани триггера 1 блок t начинает раоту с определени точного коэффициента пропорциональности, дл чего одсчитывают периоды генератора 3 за нтервал времени, равный определенному количеству периодов генератора 5, отсюда: где THZ -период генератора 3; Na -количество периодов генератора 3; -количество периодов генератора 5; -период генератору 5, ХОТЯ заранее известно, что где К - номинальный коэффициент пропорциональности - целое число. Действительный коэффициент прор порциональности tr запоминаетс в , NI регистре 6, а в регистр 7 записываетс нуль. Блок 11 сравнивает содержимое счетчика 13, который непрерывно подсчитывает (периоды генератора 5 с содержимым регистра 7, как только произойдет совпадение кодов регистра 7 и счетчика 13 блока 11 через блок 17, который разносит по времени обращение к вычислителю 10, запускает его. В вычислителе 10 происходит добавление к содержимому регистра 7 действительного козффициента Пропорциональности хран щегос в регистре 6, сумма снова записываетс в регистр 7 и ожидаетс новое срабатывание блока 11, при каждом срабатывании которого указанные операции повтор ютс , однако счетчик 13 считает периоды генератора 5 только до определенного числа Q, затем счет начинаетс с нул ,поэтому суммирование p/N к содержимому регистра 7 производитс по модулю Q , т.е. 1- . 1 где L. 1 содержимое регистра i-TOM шаге; исходное.состо ние регистра 7; Ь2,3....20 by the first input of the control unit, the first output of which is connected to the second inputs of the registers, and the second output is connected to the first input of the frequency adjusting unit 3, the second input of which is connected to the input of the first counter and the output of the reference oscillator, and the third input is connected to the output of the tunable generator, whose input through the regulator is connected to the trigger outputs, the input of which is connected to the input bus, the first input of the second counter and the second input of the control unit, the third input of which is connected to the first output of the arithmetic A second computer, the second output and the first input of which is connected to the RAM, the third output of the control unit is connected to the first input of the sequencing unit, and the fourth output of the control unit is connected to the second input of the second counter, the third input is connected to the output of the perennially generated generator and the output is connected to the second, the input of the arithmetic computation, the third input of which is connected to the output of the sequence block, the remaining inputs of the arithmetic computation are connected respectively to the outputs of the registers, The second inputs of the second and fourth ones are connected to the third output of the arithmetic calculator, the isTop register's output is connected to the first input of the first comparison unit, the fourth register output is connected to the first input of the second comparison unit, the second inputs of the comparison blocks are connected to the output of the first counter , and the outputs of the comparison units are connected to the second and third inputs of the blackening unit. The drawing shows a structural electrical circuit of the device. The device contains trigger 1, controller 2, tunable generator 3, frequency adjustment block k, reference oscillator 5, registers 6-9 arithmetic calculator 10, comparison blocks 11 and 12, counters 13 and 1, control block 15, operational memory block 16 ti, block 17 sequence. The input signal is fed to the input bus 18. The device operates as follows. The input signal i corresponding to any event enters the input of trigger 1, which through regulator 2 changes the frequency of generator 3. The frequency adjustment block k adjusts the frequency of generator 5 to frequency of generator 3 in frequency and phase, and the frequency of generator 5 is chosen equal to at face value or as an integer, frequency of generator 3 frequency. After the next triggering of trigger 1, block t starts the process of determining the exact proportionality coefficient, for which periods of generator 3 are calculated for the time interval equal to CB number generator periods 5, hence: where THZ-period generator 3; Na is the number of periods of the generator 3; -number of periods of the generator 5; -period generator 5, although it is known in advance that where K - the nominal coefficient of proportionality - an integer. The actual ratio prop ratio tr is stored in the NI register 6, and zero is written to register 7. Block 11 compares the contents of counter 13, which continuously counts (periods of the generator 5 with the contents of register 7, as soon as the codes of register 7 and counter 13 of block 11 coincide through block 17, which spreads the time to the calculator 10, starts it. In calculator 10 the real proportional coefficient stored in register 6 is added to the contents of register 7, the amount is again written to register 7, and a new operation of block 11 is expected, each time the specified operations are triggered are repeated, however, the counter 13 counts the periods of the generator 5 only up to a certain number Q, then the counting starts from zero, therefore the summation of p / N to the contents of register 7 is performed modulo Q, i.e. 1 - 1 where L. 1 is the contents of the register i-TOM step; initial. state of register 7; f2,3 ....

Таким образом, формируетс числова последовательность, синхронна с частотой генератора 3, затем блок подстраивает фазу этой числовой последовательности к фазе генератора 3 дл чего выполн ютс следующие действи .Thus, a numerical sequence is formed that is synchronous with the frequency of the generator 3, then the block adjusts the phase of this numerical sequence to the phase of the generator 3 for which the following actions are performed.

.Так как периоды генератора 3 и числовой последовательности, с одной стороны, и период генератора 5.Увеличенный К раз, с другой стороны, не равнь i другу, то фаза генератора 5 пер щаетс по отношению к фазам числом. юследовательности и генератора 3 -ПOЛьзy это, блоком подсчитываетс количество периодов генератора 5 между совладени ми его фазы с фазой генератора 3 и фазой числовой последовательности. Полученное число делитс на число периодов генератора S, подсчитанное между двум ближайшими совпадени ми его фазы с фазой генератора 3, полученное частное блок t использует дл коррекции (добавлени или вычитани ) содержимого регистра 7 Таким образом получаетс синфазна и синхронна числова последовательность частоте генератора 3. Совпадение фазы генератора 5 с фазой генератора 3 определ етс блоком k как первое попадание переднего фронта импульса частоты генератора 5 под длительность импульса генератора 3, а совпадение фазы числовой последовательности с фазой генератора 5 определ е с как приближение содержимого регистра 7 к определенному целому числу с заранее заданной точностью, это устанавливаетс с помощью вычислител 10 и блока 15- Така же числова последовательность формируетс дл частоты генератора 3 ДО ее из(менени входным сигналом, но дл этого используютс регистр 8, где хранитс коэффициент пропорциональностиSince the periods of the generator 3 and the numerical sequence, on the one hand, and the period of the generator are 5. Increased K times, on the other hand, are not equal to each other, the phase of the generator 5 is transmitted to the phases with a number. The sequence and generator 3 -POLZY, this, the unit calculates the number of periods of generator 5 between the combination of its phase with the phase of generator 3 and the phase of the numerical sequence. The resulting number is divided by the number of generator periods S, calculated between the two closest matches of its phase with generator phase 3, the resulting private block t uses for correcting (adding or subtracting) the contents of register 7. phases of generator 5 with phase of generator 3 is determined by block k as the first hit of the leading edge of the frequency generator pulse 5 under the duration of the generator 3 pulse, and the coincidence of the phase is numerically The sequence with the generator phase 5 is defined as approximation of the contents of register 7 to a specific integer with a predetermined accuracy; this is determined by calculator 10 and block 15. The same numeric sequence is generated for the frequency of the generator 3 before it from but this is done using register 8, where the proportionality factor is stored

п P

Ь- и регистр 9, где хранитс соб1B- and register 9, where sob1 is stored

ственно числова последовательность.proper number sequence.

При помощи вычислител 10, блока 16 и блока 15 рассчитываетс момент изменени частоты генератора 3, использу факт равенства сдвига фаз той и другой числовой последовательности от фазы генератора 5 вмомент изменени частоты.Using the calculator 10, block 16 and block 15, the instant of a change in the frequency of the generator 3 is calculated using the fact that the phase shift of one and the other numerical sequence from the phase of the oscillator 5 is equal to the time of the frequency change.

Блок 15 совместно с вычислителем 10 анализирует параметры до и послеBlock 15 together with the calculator 10 analyzes the parameters before and after

входного сигнала и блок 10 настраиваетс на вычисление по соответствующей формуле. Один момент времени определ етс последовательным запоминанием значений числовой последовательности , отличающихс от целого числа на величину погрешности в блоке 16 оперативной пам ти. Другой момент времени определ етс как ближайшее к целому числу значение последовательности, но при этом числ . периодов генератора 3, отсчитанное счетчиком от момента начала входного сигнала до другого момента, должно быть меньше периода числовой последовательности, который определ етс как частное от делени наибольшего сдвига фазы на перемеи(ение фазы за один период генератора 3Результат получаетс в числе периодов генератора 3.the input signal and block 10 is adjusted to the calculation using the appropriate formula. One point in time is determined by successively storing the values of a numerical sequence that differ from an integer number by the amount of error in the memory block 16. Another point in time is defined as the sequence value closest to an integer, but the numbers are also. The periods of generator 3, counted by the counter from the beginning of the input signal to another moment, must be less than the period of the numerical sequence, which is defined as the quotient of dividing the largest phase shift by interlace (phase phase per generator period 3). The result is obtained among the periods of generator 3.

1(спользу образцовый генератор1 (exemplary generator

5 с частотой 1 МГц и генератор 35 with a frequency of 1 MHz and generator 3

.-.-3.-.- 3

той же частоты и стабильностью 10 получают точность определени момента времени пор дка 3 нсек:the same frequency and stability 10 get an accuracy of determining the moment of time in the order of 3 nsec:

Таким образом, использу предлагаемое устройство, можно определить временные интервалы с точностью единиц наносекунд, использу сравнительно низкочастотные генераторы.Thus, using the proposed device, it is possible to determine time intervals with nanosecond accuracy using relatively low-frequency generators.

Claims

Invention Formula

A device for measuring time intervals, comprising a trigger, a tunable generator, a reference generator, two counters, two comparison units and a control unit, characterized in that, in order to improve measurement accuracy, an arithmetic calculator, a RAM memory block, a priority block, a block are entered into it frequency adjustments and four registers, the first inputs of each of which are connected to the four outputs of the frequency adjustment block, the fifth output of which is connected to the first input of the control unit, the first output of the last connection n with the second inputs of registers, and the second output is connected to the first input of the frequency control unit, the second input of which is connected to the input of the first counter and the output of the reference oscillator, and the third input is connected to the output of the tunable generator, the input of which through the regulator is connected to the trigger outputs, the input of the latter is connected to the input bus, the first input of the second meter and the second input of the control unit, the third input of which is connected to the first output of the arithmetic calculator, the second output and the first connection of which to the memory unit, the third output of the control unit is connected to the first input of the sequence block, and the fourth output of the control unit is connected to the second input of the second counter, the third input of which is connected to the output of the tunable generator, and the output is connected to the second input of the arithmetic calculator, the third input connected to the output of the block of sequence, the remaining inputs of the ario calculator are connected respectively to the outputs of the registers, 8 third outputs of the second and fourth of which are connected to the third output house arithmetic calculator, the output of the register is connected to a first input of the first comparator .bloka fourth register output connected to a first input of the second comparator block, the second inputs of the comparator are connected to the output of the first counter and the comparison block outputs are connected to second and third inputs of the next block. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR 1 559217, cl. G 04 F 10/00, Oi.09.7t.

2. Authors certificate of the USSR f 656018, cl. From 04 F 10/00, 03/23/77.