Устройство для измерения времени задержки переключения элементов

Устройство для измерения времени задержки переключения элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для измерения малых величин времени задержки. Цель изобретения - расширение номенклатуры исследуемых объектов. Устройство содержит задающий генератор 1, триггер 2, элементы И-НЕ 3 и 4, неинвертирующкй элемент Ь, элемент НЕ 8, элемент ИЛИ 10, формирователь 11 импульсов стандартной длительности и амплитуды. Введение блока 5 коммутации, инвертирующего элемента 7, элемента НЕ 9 и селективного измерителя 12 напряжения позволяет преобразовать импульсный сигнал в сигнал с черезпериодной временной модуляцией с последуюш.им измерением амплитуды составляющей спектра , обусловленной временем задержки переключения в исследуемом элементе. Использование технического решения позволяет получить технико-экономический эффект, заключающийся в возможности измерения малых времен задержки переключения элементов - до десятка пи косекунд. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. с S

СО}ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5}) 4 G 04 F 10/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4030232/24-21 (22) 03.03.86 (46) 07.05.88. Бюл. У 17 (72) В.Б.Немировский, О.И.Воронин, М.N.Áàðàøêîâ и Н.Н.Оглоблин (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 531123, кл. G 04 F 10/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 1262443, кл. С 04 F 10/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение может быть использовано для измерения малых величин времени задержки. Цель изобретения— расширение номенклатуры исследуемых объектов. Устройство содержит задающий генератор 1, триггер 2, элементы

И-НЕ 3 и 4, неинвертирующий элемент элемент HE 8, элемечт ИЛИ 10, формирователь 11 импульсов стандартной длительности и амплитуды, Введение блока 5 коммутации, инвертирующего элемента 7, элемента НЕ 9 и селективного измерителя 12 напряжения позволяет преобразовать импульсный сигнал в сигнал с черезпериодной временной модуляцией с последуюшим измерением амплитуды составляющей спектра; обусловленной временем задержки переключения в исследуемом элементе. Использование технического решения позBoy;iBT получить технико-экономический эффект, заключающийся в возможности измерения малых времен задержки пеЯ реключения элементов - до десятка пикосекунд. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1394700

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использованс,пля ь измерения малых величин времени задержки переключения инвертирующих и неинвертирующих элементов.

Целью изобретения является расширение номенклатуры исследуемых обч.ектов, которая обусловлена возможностью измерения времени задержки переключе- i0 ния как в неинвертирующих, так и в инвертирующих элементах, На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения времени задержки переключения элемен — I5 тов.

Устройство содержит задающий гене ратор 1, триггер 2 со счетным входом, элементы И-HE 3 и 4, блок 5 коммутации, неинвертирующий 6 и инвертирующий 7 элементы, элементы HF, Я и 9 с эталонной задержкой, элемент ИЛИ 10, формирователь 11 импульсов стандартной длительности и амплитупы, селек тивный измеритель 12 напряжения. Блок 25

5 коммутации содержит переключатели

13-26, причем выход задающего генератора 1 соединен со счетным входом триггера 2 и первыми входами элементов И-НЕ 3 и 4, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инвертированным выходами триггера 2, выход элемента ИЛИ 10 соединен с входом формирователя 11, элементом

НЕ 9, неинвертирующим элементом и селективным измерителем 12 напряжения, выход элемента И-НЕ 3 соединен с первым входом блока 5 .коммутации, второй и третий входы которого соединены соответственно с входом и выходом неинвертирующего элемента 6, четвертый и пятый входы соединены соответственно с входом и выходом инвертирующего элемента 7, шестой, седьмой, восьмой и девятый входы блока 5 сое45 динены с входами и выходами первого и второго элементов НЕ 8 и 9 гоответственно, а выход блока 5 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ 4, выход формирователя 11 соединен с входом селективного измерителя 12 напряжения °

Устройство работает следующим образом.

Существуют пять режимов работы устройства: измерение времени распространения сигнала в устройстве; измерение времени задг.ржки переклк;челия исследуемor о неинвертирующего элемента из состояния 1 в сос н ве тояние "0"; измерение времени задержки переключения исследуемого неинвертирующего элемента из состояния 0" в состояние 1 измерение времени задержки переключения исследуемого инвертирующего элемента из сос-.ояния 1 в состояние 0 измерение времени задержки переключения исследуемого инвертирующего элемента из состояния "0 в состояние 1

В режиме измерения времени распространения сигнала в устройстве сигнал с задающего генератора 1 поступает на счетный вход триггера 2 и соответствующие входы элементов И-HF. 3 и 4. Переключатели 13-26 блока 5 находятся в положении, показанном на чертеже.

На вход элемен га ИЛИ 10 поступают два сигнала одинаковые по частоте, но гдвинутые относительно друг друга на величину Т, == 1/F, где Т вЂ” период сигнала, снимаемого с задающего генератора 1. За счет разного времени распространения сигнала ло двум каналам устройства, обусловленного наличием в одном из каналов элементов

IE 8 и 9, на выходе элемента ИЛИ 10 получается импульсная последовательность с черезпериодной модуляцией с периодами Г„ и Т, причем Т„ т

--1 2

à — и Т вЂ” Т = где

9 разность времени задержки распространения сигнала в двух каналах; Т„ период исходной импульсной последовательности.

За счет разного времени переключения и порога срабатывания элементов, входящих в состав устройства, импульсы этой последовательности могут отличаться друг от друга по амплитуде и длительности, поэтому в устройстве использован формирователь 11 импульсов стандартной дли-: тельнссти и амплитуды, в качестве которого может быть использован формирователь коротких импульсов.

На выходе формирователя 11 получается последовательность черезпериодной модуляции с имггульсами постоянной длительности и амплитуды с сохранением чередования периодов Т и

1394 ОО т — 2А», . F, — — sin7ln- - r-„

Т 2

Fo

cos27n--t.

При этом

j 2sin --"-2ТО

20 где Б гн»и», "Ca». = — +

2 2

2Аи . и

A„= — — sin — n -"Т, 2 Т, величина сдвига импульса вправо длительностью,; величина сдвига импульса влево длиTP$IbHOCTbI0 » дискретная частота. (6) г г»и

"cB»», = — ——

2 2 рощается:

1 иш

И=2иш-Р

20 То

2А

А 1»» Т

50 причем

О» с

ЗТ

+ t +

О! где

ЭТ»

Т . Сигнал характерен тем, что импульсы имеют одинаковую амплитуду А, длительность Ги, а каждый четный (условно) период Г, меньше нечетного периода на малую величину 2», «Т, .

Описанные сигналы можно представить в виде суммы двух импульсных сигналов: импульсной последовательности F с неизменным периодом Т длительностью импульса ои, и другой импульсной последовательности Р, разнополярных импульсов длительностью каждого », сдвинутых относительно друг друга на длительность импульса

Си, следующих друг за другом с периодом 2 Т

Спектр импульсной последовательности с черезпериодной временной модуляцией есть сумма спектров последовательностей Р и Р„ . Спектр импульсной последовательности Р имеет вид

S = — —" + -- sinllmF соз27тпР о tn=i

Спектр импульсного сигнала F найдем, используя теорему о сдвиге колебаний во времени 30 (-"c "cas e-3»1" ca»». ) (2) спектр импульсной последовательности Р-„ длительностью импульса Т, периодом 2Т и амплитудой А;

Спектр S, учитывая, что », « Т имеет вид

А 2A

S- = - + — -соз2ип- -t. (3) Подставляя значения S.-„, 7, c g»», у в выражение (2), получим

Au - 2А», Fa

ЯА, = (—" + cos27in- -t) >

T„„„. 2Т 2. г

l11lc >< u и им

О (0 — 0 ) — (4) Общий спектр импульсной последовательности с черезпериодной временной модуляпией найдем как сумму спектров

SОи Sì:

А7,„.=- 2A

S =----+ — sin7lmF ». cos27imF t +

os l» Т й»11 О и

0 (5)

2А», . Р,> F, +, — — sin%i n — „cos2ii n t, Т 2 " 2 где А — амплитуда импульсов; ьи - длительность импульсов» т — период илпульсного сигнала; временной сдвиг между сигналами в двух каналах устPOIICTBß.

В спектре S присутствуют составляющие А„ с частотами - -и где

Г

2 и = 1, 3, 5..., амплитуды-которых пропорциональны глубине модуляции

Для индексов и близких значению

То скважности »1 = -, выражение (6) упвремя задержки переключения эталонного элемента

8 из состояния "О" в состояние "1"; время задержки переключения эталонного элемента 9

5 1=9

l I ll из cGHTGB i"ÿ i : сэ .:То яние т 0 разность задержек пере>-,лю

O чеиия элементов 3 и ?>, Годставляя значение f. R (? ), по-лучим

Н:-". вы;(оде форь?проватет я 11 с псмс щью (елективного измерителя 12 напряжения измеряют амплитуду А„гх сос"тавляющей спектра выходи".,Hо сигнала.

Для измерения времени задержки пе.реключения ггсследуемогс неинвертирующего элемента 6 из состояния "1" в

«о состояние 0 t., замыкают контакты переключателей 13 и 15 блока 5, раз-Мтт?»(а«а т т(О?? так i »i Пс рвт(?»Ю»;а» ЕЧЯ f (l все остальные перекл?ачатели находятся в положении, показанном на чертеже. В этом случае исследтуем ?й неипвертирующий элемент 6 оказывается подключенным между элементом И-HF. 3

«О и элементом НЕ 8. Амплитуда Л„ составляющей спектра выходного сигнала, обусловленная наличием разного времени распространения сигнала в двух каналах, равна

«о 2А «а а> «о

A,, = --(+?т + :.„„+ t +t, ), (9)

-о

Величина време.ни задержки t„., о .ределяется выражением, полученньгм пуг>ь?ражения (8) va (9):

{О

fñ А - Аы? —,, (10)

-хн 2А о

- „? 00 f3

>I ТТ

>а«. "с . ",с:,та / из состояния 0 в

l l l l

Of

"о тоянне 1 Hpeìe>«è задержки

-а>т>ы,(а>а коHт.-. кты переключателей 16 и i 8 (»пека 5 и pe>çêûêà?«>ò контакты перскл>ачателей 17 и 19, все остальные

;: "= ". -;:-.«а ...-. тели наход"-. T ñ >. в 3«оложе нии, .: >казанном ira чертеже. Исследуемый ин .; „-т>.ру>а>>тий« ",ëe..ieHò 1 оказывается

-В; -.Юч::Иит.>,::«Ежпу ЭЛЕМЕНТ: —.:-: И-НЕ э. н=.> >,. нтоь? НЕ 9 вместо элем нта НЕ 8. о« .".«?тл««3:уды А„eucтавляющей спектра сигнала в этом случае определяется выр -1_#_e " .нeiм

> Т

« ?Т °, О> «Q

А,:= = — (+ .в ->- -.. ->- t, ) ..,,(?2) эт.„.

-а

OI

8eJ» .чина времени задержки t,.„определяется выражением, полученным г?",?тек > ьт»?т? тан»тя в?,>раже ния (,,) из (1 2) оа А„— А>а о> — — — + с . (13) х««2 I> O 3T>

Для измерения времени задержки переключения исследуемого инвертиТТ ;Т р ующе г о элеме н та / из состояния I

ll в состояние 0 (t „„) замыка>ат контакть пеэеключателей 23 и 25 блока 5 и размь>кают к нтакты переключателей . «

2<> и 26, все остальные переключатели находятся в положении, показанном на чертеже. Иссле,-,узмый инверткруюций элемент 7 оказьгвается включенным между элементом НЕ 8 и элементом

ИП>> 10 вместо элем -..òl НЕ 9. В этом случае

«(>

«О AM — »rlQ „ г., -ха 2А о

«О c!i j

Амплитуда А я составляющей спектра " измеряется селективным измерителем 12 напряжения на выходе форгтирователя 11, Для измерения времени задержки переключения исследуемого неинвертиру«ащего элемента 6 из состояния "0" в состояние "1" (t ) замыкают кон-. такты переключателей 21 B 22 блока э и размыкают контакты переключателя 20, все остальные перекл?ачатели находятся в положении, показанном на чертеже, Исследуемый элемент 6 оказывается подключенным между элементом НЕ 8 и элементом НЕ 9. В этом случае о« о«А т« — А»а хт«2А

Для измерения времени задержки перектвачения исследуемого инвертируФ о р г«у л а и з о б р е т е н и я

1, Y c TpG?eTBo для измерения вре . ени задержки переключения элементов, содержащее задающий генератор.„ выход которого соединен сс счетным входом триггера и первыми входами

>I D pHîãî и второго элеме>? тов И-НЕ, вторые входы когорых соединены соответственно с прямым и инвертированным выходами триггера, неинвертиру>ахтий элемент, первый элемент НЕ, элемент Игц«, выход которого сс>еди.ен е входом форь«ирователя импульсе стандартной длительности и амп>?нтх де?. с х л и ч а ?а щ е е я тем, что, с целью рас>тл«ренкя номенк.:>а уры исследуемых объe>(voH в него

139 200 являются соответственно шестым и седьмым входами блока коммутации, второй контакт двенадцатого и первый контакт четырнадцатого переключателей являются соответственно восьмым и девятым входамн блока коммутации, второй контакт четырнадцатого переключателя соединен с вторым контактом тринадцатого переключателя, который является выходом блока коммутации.

Составитель И,Мазуров

Техред 1f.Äèäûê

Редактор А.Ворович

Корректор М.Пожо

Заказ 2220/44 Тираж 373

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 введены блок коммутации, второй элемент НЕ, инвертирующий элемент и селективный измеритель напряжения, при этом выход первого элемента И-НЕ сое5 динен с первым входом блока коммутации„ второй и третий входы которого соединены соответственно с входом и выходом неинвертирующего элемента, четвертый и пятый входы — соответст- 10 венно с входом и выходом инвертирующего элемента, шестой, седьмой, восьмой и девятый входы блока коммутации соединены с входами и выходами первого и второго элементов НЕ соответственно, а выход блока коммутации соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ, выход формирователя импульсов стандартной длительности и амплитуды соединен с входом селективного измерителя напряжения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а- 25 ю щ е е с я тем, что блок коммутации содержит четырнадцать переключателей, при этом первые контакты первого и второго переключателей соединены и являются первым входом блока коммутации, второй контакт первого переключателя, являющийся вторым входом блока коммутации, соединен с первым контактом девятого переключателя, второй контакт которого соединен с первыми контактами шестого, седьмого и вос:мого переключателей, второй контакт которого соединен с. первыми контактами одиннадцатого двенадцатого и десятого переключателей, второй контакт которого,. являющийся третьим входом блока коммутации, соединен с первым контактом третьего переключателя, второй контакт которого соединен с вторым контактом второго и первыми контактами пятого и четвертого переключателей, Второи контакт KOTopoI о, являющиися четвертым входом блока коммутации, соединен с вторым контактом одиннадцатого переключателя, второй контакт шестого переключателя, являющийся пятым входом блока коммутации, соединен с вторым контактом одиннадцатого переключателя, вторые контакты пятого и седьмого переключателей