Устройство для измерения интервалов времени

Устройство для измерения интервалов времени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство для измерения интервалов времени содержит генератор 1 образцовой частоты, два блока 2,3 совпадения, элемент ИЛИ-НЕ 5, счетчики 6, 13, 14 импульсов. D-триггеры 7, 8, 11, два нониусных генератора 9, 10, блок 18 цифрового отсчета. В устройство введены инвертор 4, D-триггер 12, RS-триггер 17, логический элемент ИЛИ-НЕ 16, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15. За счет введения новых элементов и образования новых связей достигается цель изобретения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 04 F 10/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ.ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4631964/21 (22) 03.01.89 (46) 07.05.91. БюлЛФ17 (72) М.M.ÈñàåBà и Г.Н,Овсянникова (53) 681;118.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1275362, кл. G 04 F 10/04, 1986. (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения. УстройстИзобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения коротких интервалов времени.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения ошибки грубого счета.

На фиг,1 приведена функциональная схема устройства для измерения интервалов времени; на фиг.2 — временные диаграммы его работы; на фиг.3 — временные диаграммы работы устройства при измерении импульсов длительностью менее 100 нс.

Выход генератора 1 импульсов соединен с первыми входами блоков 2, 3 совпадения и входом инвертора 4, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ,—

НЕ 5, выход которого соединен со счетным входом счетчика 6. Входные шины соединены с R-входами 0-триггеров 7 и 8 соответственно, их выходы подключены к входам нониусных генераторов 9 и 10 импульсов соответственно, и к С-входам 0- триггеров

11 и 12 соответственно, Выход нониусного генератора 9 подключен к счетному входу. Ж 1647510 А1 во для измерения интервалов времени содержит генератор 1 образцовой частоты, два блока 2. 3 совпадения, элемент ИЛИ вЂ” HE

5. счетчики 6, 13, 14 импульсов, 0-триггеры

7, 8, 11, два нониусных генератора 9, 10, блок 18 цифрового отсчета. В устройство введены инвертор 4, 0-триггер 12, RS-триггер 17, логический элемент ИЛИ вЂ” HE 16. логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

15. 3а счет введения новых элементов и образования новых связей достигается цель изобретения. 3 ил. счетчика 13 и к второму входу блока 2 совпадения, выход последнего подключен к Свходу триггера 7. Выход нониусного генератора 10 подключен к счетному входу счетчика 14 и второму входу блока 3 совпадения, выход последнего соединен с С-входом триггера 8. Прямой выход триггера 11 подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и к первому входу элемента ИЛИ-НЕ 16, Прямой и инверсный выходы триггера 12 подключены к вторым входам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 и элемента ИЛИ вЂ” HE 16. Выход последнего соединен с S-входом триггера 17, выход которого поступает на вход знака N< блока 18 цифрового отсчета, другие три группы его входов подключены к группам выходов счетчиков 6, 13, 14 соответственно. Третьи входы блоков 2 и 3 совпадения, входы установки нуля счетчиков 13. 14, R-входы триггеров 11. 12, 17 подключены к шине сброса

Генератор 1 образцовой частоты предназначен для формирования импульсов ста10 бипьной частоты, выполнен на микросхеме

К50ОЛП116.

0-триггеры 7, 8, 11, 12 и RS-триггер 17 выполнены на микросхеме К500ТМ131.

Триггеры 7, 8 предназначены для управления нониусными генераторами 9 и 10 и для управления триггерами 11 и 12. Триггеры 11 и 12 формируют вместе с логическим элементом,ИСКЛЮЩАЮЩЕЕ ИЛИ 15 временной интервал То, который заполняется на логическом элементе ИЛИ-НЕ 5 импульсами инвертированной последовательности генератора 1 образцовой частоты.

Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 15 выполнен на микросхеме

К50ОЛП 107.

Логические элементы ИЛИ вЂ” НЕ 16 и 5 выполнены на микросхеме.К500ЛЕ211.

Логический элемент ИЛИ-HE 18 вместе с RS-триггером 17 служит для регистрации ситуации, когда нониусный генератор 9 останавливается позднее, чем останавливается нониусный генератор 10.

Инвертор служит для инвертирования последовательности импульсов генератора

1 образцовой частоты.

Нониусные генераторы 9 и 10 предназначены для формирования последовательностей импульсов, эапускающихся приходом импульсов "Старт" и "Стоп" сооТветственно, и останавливаются при совпадении их фаз с фазой генератора образцовой частоты 1, выполнены на микросхеме К50ОЛМ105.

Счетчики 13, 14 и 6 предназначены для подсчета импульсов последовательностей, вырабатываемых нониусными генераторами 9 и 10 и генератором 1 образцовой частоты соответственно. Выполнены на микросхемах К500ИЕ136.

Блоки 2 и 3 совпадения предназначены для выделения моментов совпадения фаз нониусных генераторов 9 и 10 соответственно с фазой генератора 1 образцовой. частоты и выполнены на микросхеме К50ОТМ131, причем первый, второй и третий входы блока совпадения соответствуют, 0-, С- и R-входам триггера соответственно. Инверсный выход триггера соответствует выходу блока совпадения.

Блок 18 цифрового отсчета предназначен для обработки содержимого счетчиков

13, 14 и 6 с учетом состояния триггера 17.

Устройство для измерения интервалов времени работает следующим образом.

Перед началом измерения триггеры 11, 12 и 17, счетчики 13, 14 и 6 блоки 2 и 3 совпадения устанавливаются в исходное состояние сигналом "Сброс", По приходу старт-импульса триггер 7 запускает нониус15

55 ный генератор 9, счетные импульсы которого начинают поступать на счетный вход счетчика 13 и одновременно на блок 2 совпадения, где происходит выделение момента совпадения фаз. импульсов нониусного генератора 9 и импульсов непрерывно работающего генератора 1 образцовой частоты.

Сигнал, выработанный блоком 2 совпадения, закрывает триггер 7, который, в свою очередь, прекращает работу генератора 9 и запускает триггер 11.

По приходу стоп-импульса триггер 8 запускает нониусный генератор 10, импульсы которого начинают поступать на счетный вход счетчика 14 и блок 3 совпадения для выделения момента совпадения фаз импульсов генератора 1 образцовой частоты и генератора 10. Сигнал, выработанный блоком 3 совпадения, закрывает триггер 8, который, в свою очередь, прекращает работу генератора 10 и запускает триггер 12.

Сигналы триггеров 11 и 12 на логическом элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 15 формируют строб, который на логическом элементе ИЛИ-НЕ 5 заполняется импульсами генератора 1 образцовой частоты. Далее сигнал с логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 5 поступает на счетный вход счетчика 6.

Импульсы генератора 1 образцовой частоты подаются на вход логического элемента ИЛИ-HE 5 врез инвертор 4 дпя исключения зон неоднозначности при подсчете импульсов в счетчике 6.

Содержимое счетчиков 13, 14 и 6 преобразуется в блоке 18 цифрового отсчета в код, соответствующий величине измеряемого интервала.

Работу устройства поясняют временные диаграммы, приведенные на фиг.2 и 3.

Измеряемый интервал Тх (фиг.2а) задается старт- и стоп-импульсами (фиг.2б и фиг.2в соотэетственно) и представлен в виде выражения

Тх= Tf Т2+ То, (1) где Т вЂ” время работы генератора 9, количественно равняется числу его колебаний N1 эа этот интервал времени (фиг.2г), умноженному на его период;

T — время работы генератора 10, количественно равняется числу его колебаний Й2 за этот интервал времени (фиг.2д), умноженному не его период;

То — время между моментами совпадения фазы генератора 1 образцовой частоты с фазами нониусных генераторов 9 и 10, количественно равняется числу колебаний

No образцового генератора 1 (фиг.2е) за этот интервал времени (фиг.2ж), умноженному на период генератора 1.

; 6475i O

Разбиение измеряемого интервала времени на такие три интервала решило проблему стыковки грубой и точной шкал измерения, поскольку границы всех трех интервалов жестко связаны с фазами заполняющих их счетных импульсов, следовательно, при измерении интервала То отсутствует ошибка грубого счета. На фиг.З показан случай, который может встречаться при измерении коротких импульсов (менее

100 нс), В этом случае измеряемый интервал

Тх можно записать в виде

Тх=Т1- Г2- 4 (2)

Для регистрации этой ситуации в схеме устройства предусмотрены элемент ИЛИ—

НЕ 16 и триггер 17, с которых снимается сигнал, используемый для выбора формулы расчета величины измеряемого интервала.

Исходя из того, что период генератора

1 равняется х, периоды нониусных генераторов 9 и 10 выбраны равными т минус одну единицу счета, формула (1) приобретает вид

Tx= z (Ni - N2 + N o) - (N1 - N2). (3) а формула (2) приобретает вид

Тх = f(Ni N2- Np)-(Й1" N2). (4)

Вследствие того, что нониусные генераторы 9 и 10 идентичны и настроены на одну и ту же частоту, уменьшается дополнительная погрешность измерения, так как в формулы (3) и (4) входит разность счетных импульсов (Й1 - Й2), поступающих с этих генераторов.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения интервалов времени при r= 16 нс с. 16 нс в известном устройстве до + 2 нс.

Формула изобретения

Устройство для измерения интервалов времени, содержащее генератор образцовой частоты, выход которого подключен к первому входу первого и второго блоков совпадения, первый, второй и третий 0триггеры, логический элемент ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом

45 первого счетчика, второй счетчик, счетный вход которого подключен к выходу первого нониусного генератора, вход которого соединен с выходом первого триггера, и к второму входу первого блока совпадения, выход которого соединен с С-входом первого триггера, R-вход которого подключен к шине запуска, третий счетчик, счетный вход которого подключен к выходу второго нониусного генератора, вход которого соединен с выходом второго триггера, и к второму входу второго блока совпадения, выход которого соединен с С-входом второго 0-триггера, R-вход которого подключен к шине останова, а группы выходов первого, второго и третьего счетчиков подключены соответственно к первой, второй и третьей группам входов блока цифрового отсчета, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены четвертый 0-триггер и RS-триггер, инвертор, второй:логический элемент

ИЛИ-НЕ и логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, выход первого 0-триггера соединен с первым Свходом третьего О-триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ и с первым входом элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу четвертого О-триггера, первый С вЂ” вход которого соединен с выходом второго О-триггера, инверсный выход четвертого 0-триггера подключен к второму входу второго элемента

ИЛИ вЂ” НЕ, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, R-вход которого подключен к шине сброса, к R-входу третьего и четвертого О-триггеров, к входам установки нуля первого, второго и третьего счетчиков, к третьему входу первого и второго блоков совпадения, выход RS-триггера соединен с четвертым входом блока цифрового отсчета.

1647510

Риг. 1 сЕ оса

Составитель С.Кротова

Редактор Т.Зубкова Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор Л.Бескид >

Заказ 1649 Тираж 27б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарино, 101