Цифровой измеритель отношения временных интервалов

Цифровой измеритель отношения временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является сокращение времени измерения. В цифровом измерителе отношения временных интервалов цель достигается за счет введения регистров 2,3,4,5, сумматоров 6,7, делителя 8, регистра 9, формирователей 10, 11 импульсов синхронизации, шины 16 запроса, шины 21 синхронизации. Цифровой измеритель отношения временных интервалов также содержит многоканальный генератор 1, формирователь 12, элемент 13 задержки, триггер 14 управления, шину 15 управления, шину 17 запуска, входные шины 18, 19, шину 20 результата. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 04 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к втоеском свидкткльстам

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4301623/24-21 (22) 08.09.87 (46) 07.08.89. Бюл. И 29 (71) Пензенский политехнический институт (72) С.Б.Демин (53) 681.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1381419, кп. G 04 F 10/04, 23.09.85 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 1322223, кл. G 04 F 10/04, 26.02.86. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ, ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

„„ЯО„„! 499312 (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является сокращение времени измерения. В цифровом измерителе отношения временных интервалов цель достигается за счет введения регистров

2, 3, 4, 5, сумматоров 6, 7, делителя 8, регистра 9, формирователей 10, 11 импульсов синхронизации, шины 16 запроса, шины 21 синхронизации. Цифровой измеритель отношения временных интервалов также содержит многоканальный генератор 1, формирователь 12, элемент 13 задержки, триггер 14 управления, шину 15 управления, шину .

17 запуска, входные шины 18, 19, шину 20 результата. 2 ил.

1499312

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к измерительным преобразователям отношения временных интервалов в код.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На фиг.1 приведена структурная схема цифрового измерителя отношения временных интервалов; на фиг.2 временная диаграмма работы измерителя.!

Цифровой измеритель отношения вре менных интервалов содержит многоканальный генератор 1 импульсов, регистры 2-5, сумматоры 6 и 7, цифровой делитель 8, регистр 9, формирователи 10 и II импульсов синхронизания, шину 15 управления, шину 16 за,проса, шину 17 запуска, входные шины 18 и 19, шину 20 результата и ши." ну ?1 синхронизации.

Шина 15 управления подключена к входу управления многоканального reнератора 1, выход которого. соединен с информационными входами регистров

2 -5, вход синхронизации регистра 2 соединен с первым выходом первого формирователя 10 импульсов синхрони

30 зации, второй выход которого соединен с входом синхронизации регистра

4, информационные вьг,оды которого соединены с первыми входами суммато- 35 ра 6, вторые входы которого соедине-.. ны с информационными выходами регистра 2, входная шина 18 подключена к первому входу первого формирователя

r"ìïóëüñoâ синхронизации, входная шина 19 соединена с первым входом вто40 рого формирователя 11 импульсов синхронизации, второй вход которого сое-,. динен с. вторым входом первого формирователя 10 импульсов синхронизации

45 ции, формирователь 12 импульсов, элемент 13 задержки, триггер 14 управле- 20 ными входами сумматора 7, вторые информационные входы которого соединены с информационными выходами регистра 3, 3, вход синхронизации которого соединен с первым выходом второго формирователя 11 импульсов синхронизации, информационные выходы сумматоров 6 и 7 соединены с соответствующими входами делителя 8, информационный выход которого соединен с информационными входами регистра 9. выход которого соединен с шиной 20 результата измерителя, шина 21 синхронизации которого соединена с вторым выходом элемента 13 задержки.

Цифровой измеритель отношения временных интервалов работает следующим образом, Перед началом работы регистры 2, 3, 4, 5 и 9 устанавливаются в исходное нулевое состояние, а триггер 14 управления — в исходное единичное состояние, при этом входы входных бло ков 10 и 11 заблокированы.

Перевод измерителя в режим работы производится по цифровому сигналу

"Разрешение" (фиг.2а), поступающему на вход управления многоканального генератора 1 импульсов по шине 15 управления.

На и выходах многоканального генератора 1 импульсов формируется высокостабильная опорная измерительная сетка частот f<,...,Åä соответствую ft щих длительностей Т,...,Тг,, Т =2 Т, где n — разрядность генератора, частоты на выходах которого возрастают по двоичному закону в сторону увеличения порядково номера его разрядов.

В вертикальном срезе опорная сетка частот представлена в виде текущего кода N гце i — число тактов преобразования (фиг.2ж, к). и инверсным выходом триггера 14 управления, прямой выход которого соединен с шиной 16 запроса измерителя, шина 17 запуска соединена с первым,. входом триггера 14, второй вход кото- 50 рого соединен с входом синхронизации регистра 9 и выходом элемента 13 задержки, вход которой соединен с вы-.. ходом формирователя 12, вход котороI î соединен с вторым выходом второго формирователя 11 импульсов синхронизации и входом синхронизации регистра 5, информационные выходы которого соединены с первыми информационПо шине 16 запроса измерителя с инверсного выхода триггера 14 управления выставляется цифровой сигнал

"Запрос" (фиг,2л). Через время Ср реакции пользователя по шине 17 запуска подается цифровой импульсный сиг— нал "Запуск" (фиг.2м), по которому производится переключение триггера

14 управления в противоположное нулевое логическое состояние. Зто приводит, соответственно к снятию по шине 16 сигнала "Запрос" и разблокированию входов формирователей 10 и

5 14993

11 импульсов синхронизации измерителя.

При поступлении искомых временных сигналов Т и Т2, представленных цифровыми импульсными сигналами (фиг.2б, a) на входы первого и второго формирователей 10 и 11 импульсов синхронизации по входным шинам 18 и 19 на их разноименных выходах формируют- 10 ся соответствующие по длительности раэнополярные сигналы. По фронтам сформированных сигналов временных интервалов в регистры 2, 4, 3 и 5 записываются соответствующие коды N„, 15 выставляемые по выходам многоканального генератора 1 импульсов.

Так, при поступлении временных импульсов Т на вход первого формирователя 10 по переднему фронту (О - 1) 20 временного сигнала (фиг.2г) по его первому выходу производится запись и-разрядного кода в первый регистр

2, который будет выставлен на выходах генератора 1 импульсов: 25

N(=N (1)

Производится кодирование переднего фронта искомого временного интервала Т» относительно цифровой измерительной шкалы, Кодирование зад- 30 него фронта искомого переменного интервала Т производится по инверсному сигналу по другому выходу формирователя 10 при смене его полярности, т.е. по переднему фронту (О - 1) этого сигнала. Запись кода производится в третий регистр 4 по выходам многоканального генератора 1 импульсов:

40 щего кода отношения 1 = т, (8) который в следующий момент проходит на и-разрядную выходную шину 20 и Аор-. формирует сигнал "Код отношения временных интервалов", Одновременно выполняется переключение триггера 14 управления в исходное (единичное) состояние, при котором производится блокирование входов .формирователей

11й = (2)

Аналогичные преобразования (1) и (2) фронтов другого искомого временного интервала Т2 выполняются при

его поступлении по второй входной шине 19 на вход второго формирователя 45

11, По его сигналам, по их передним фронтам производится запись соответствующих п-разрядных кодов

1=2 (3)

N4 N1=4 (4) 5Р выставленных в соответствующие моменты на выходах многоканального генератора импульсов.

Таким образом, в результате коди-, рования фронтов искомых временных ин- 55 тервалов Т,, Т2 относительно п-раз-,. рядной измерительной сетки взвешенных частот в первом, втором, третьем и четвертом регистрах 2-5 будут записаны соответственно коды фаз этих интервалов. Nq N N, Ид (например

N, =l l l1; Ng=1110; N =1011; Ng=1001, фиг.2ж-к).

С выходов первого, третьего и второго, четвертого регистров 2, 4 и

3, 5 коды N„ N и N, N4 поступают на входы соответственно первого и второго сумматоров 6 и 7. Здесь производится вычисление размерности искомых временных интервалов Т1 и Tq на основе операции логического вычитания, а именно:

Ng=N< — N =Ò< f; (5)

Нь=N< — N4 =Т2f, (6) где f=l/Т, — частота дискретизации.

1.

Вычисленные и-разрядные коды N и N 4, длительности искомых временных интервалов Т и Т2 поступают на входы комбинационного делителя 8. В блоке производится вычисление отношения кодов временных интервалов на основе логического деления по модулю

N5 7 f 1Т( (7) (Ng(Т2 Т2

Результирующий код N отношения временных интервалов поступает на входы п-разрядного пятого регистра 9 измерителя, выполняющий роль выходного буферного элемента, По положительному фронту (О - 1) временного сигнала Т по второму выходу второго формирователя ll запускается формирователь 12 импульсов.

На его выходе формируется цифровой импульсный сигнал (фиг ° 2е), который проходит на вход элемента 13 задерж-.: ки.

Этот сигнал формирователя задерживается элементом 13 задержки на время выполнения преобразований (2), (4), (5),...,(7) блоками 4 — 8 иэмери3 "45 67 "73 время распространения сигналов через

j-е блоки измерителя (фиг.2л). Производится запись в пятый регистр 9 вычисленного в делителе 8 реэультирую7.,1499312

10 и 11 измерителя и выставлению на его шине 16 сигнала "Запрос" (фиг.2м) подтверждающий момент окончания полного цикла преобразований (1) — (8), Через время С Я» + ьq по другому выходу элемента 13 задержки выставляется цифровой импульсный сигнал (фиг,2н), который проходит на шину

21 синхронизации и формирует сигнал 10

Синхронизация", IIa этом полный цикл преобразования заканчивается и устройство находится в режиме ожидания выполнения .. очередного цикла преобразования, ко- 15 торый выполняется без изменения согласно рассмотренного. Измеритель мо-. жет быть принудительно остановлен (режим блокирования работы) при снятии по шине 15 управления сигнала 20

"Разрешение" (фиг.2а).

Требуемая точность измерения отношения временных интервалов устанавливается выбором соответствующей частоты дискретизации 2=1/Т интервалов. 25

Высокое быстродействие преобразования измерителя достигаетСя использованием параллельно-последовательного табличного метода вычисления (5)-"(7) выполняемого в блоках 6-8 измерителя, 30 которые могут быть выполнены на программируемых логических матрицах ПЗУ или РПЗУ (постоянные или репрограммируемые запоминающие устройства). Это одновременно позволяет повысить его ::адежность за счет однородности струкструктуры (элементной базы), упростить процессы настройки и контроля, уменьшить номенклатуру комплектующих„ 40

Формула изобретения

Цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий много- 45 канальный генератор, импульсов, элеменч задержки, формирователь, триггер управления, первый вход которого соецинен с шиной запуска, о т.л и— ч а ю шийся тем, что, с целью 50 повышения быстродействия, в него введены пять регистров, два формирователя импульсов синхронизации, два сумматора, делитель по модулю, шина запроса соединена с прямым выходом триггера управления, инверсный выход которого соединен с соответствующими входами первого и второго формирователей импульсов синхронизации, первые выходы которых соединены соответственно с входами синхрони зации первого и второго регистров, первая входная шина соединена с первым входом первого формирователя им-. пульсов синхронизации, второй выхоц которого соединен с входом синхронизации третьего регистра, информационные входы которого соединены с информационными входами первого, второго, четвертого регистров и выходом многоканального генератора импульсов, вход которого соединен с шиной управления измерителя, вторая входная шина которого соединена спервым входом второго формИрователя импульсов синхронизации, второй вход которого соединен с входом формирователя и входом синхронизации четвертого регистра, информационные выходы первого и третьего регистров соединены с ооответствующими входами первого сумматора, информационные выходы второго и четвертого регистров соединены с соответствующими входами второго сумматора, информационные выходы первого и второго сумматоров соединены с соответствующими входами делителя по модулю, выход которого. соединен с информационными входами пятого регистра, вход синхронизации которого соединен с вторым входом триггера управления и выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом формирователя, второй выход 4 емента задержки соединен с шиной синхронизации измерителя, шина результата которого соединена с информационным выходом пятого регистра, 1499312

Составитель В.Котов

Редактор Л.Гратилло Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 4691/46 Тираж 363 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гаг.:рина,101