Устройство для измерения временных интервалов

Устройство для измерения временных интервалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соаетсииз

Социалистнчесиик

Реслублнн

ОП ИСЛНИа

M3QSPa aVИя

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 900204 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) 3 а я вяено 30. 05 . 80 (21 ) 29 32026/! 6-2 1 с присоединением заявки J4 (23 ) Приоритет

Опубликовано 23.01 82 ° Бюллетень .% 3

Дата опубликования описания 23.01.32 (53}M. Кл.

G 01 R 23/00

Рвударвтвана11 квинтет

СССР аю uenas изобретений н вткрытнЯ (53} УДК 621. 317. .361(088.8) (72) Авторы изобретения

В.И.Смирнов и В.С.Сисенков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЗИ ИЗИЕРЕНИИ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано преимущественно в цифровых радиоэлектронных измерительных устройствах.

Известно устройство для измерения временных интервалоз, содержащее счетчики импульсов, генератор тактовой частоты и логические элементы (11

Однако устройство обладает невысоким быстродействием и низкой точностью измерения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения временных интервалов, содержащее генератор тактовой частоты, первый и второй суммирующие счетчики импульсов и элемент совпадения

И-НЕ, входы которого соединены с первыми входами первого и второго суммирующих счетчиков импульсов. Кроме того, это устройство содержит блок вывода информации, блок коммутации и триггер (21.

Недостатком этого устройства является невозможность повысить допустимую скорость счета выше скорости переключения триггера младшего разряда счетчика, который определяет максимальное быстродействие счетчика. Повышение скорости счета ограничивается применением однотипных

10 элементов, имеющих такое же время быстродействия, как и само устройство. Вывод информации со счетчикоф проводится через дополнительные эле. менты, например регистры сдвига. tS

При этом вывод информации проводится однократно, что может привести к пропаданию части информации в других блоках, а это приводит к уменьшению надежности измерения временного интервала.

Цель изобретения — повышение точности измерения временного интерва. а.

Поставл иная цель достигается тем, что в устройство для измерения временных интервалов, содержащее генератор тактовой частоть-.„первый и второй суммируюшие счет мки импульсов и элемент совпадения И-НЕ, входы которого соединены с первыми входами первого и второго суммирующих счетчиков импульсов, введены криотронный переключатель, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый элементы

И, блок управления счетом, блок генератора импульсов сдвига, блок установки нуля, последовательно соединенные третий, четвертый. пятый и шес-ой суммирующие счетчики импульсов., последовательно подключенные седьмой,. восьмой, девятый и десятый суммирующие счетчики импульсов и последовательно соединенные сумматор и блок информации, первый нь»ход блока управления счетом подключен через генератор тактовой частоты ко входу криотронного переключателя, каждый из двух выходов которого соединен с соответствующим входом элемента совпацения И вЂ” НЕ, выход которого подключен ко входам блока установки нуля и блока управления счетом, второй выход которого через блок генератора импульсов сдвига соединен с первыми входами каждого из двенадцати элементов И, первыи вход первого суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом третьего суммирующего счетчика имгульсов, к первому выходу первого сум— мирующего счетчика импульсов подключен второй вход первого элемента

И, второй выход первого суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом второго элемента И, выход блока установки нуля подключен ко вторым входам первого, второго, четвертого, шестого, восьмока импульсов.

На фиг. i приведена функциональная схема устройства для временных

Ы интервалов, на фиг. 2 — временная диаграмма его работы. устройство для измерения временных интервалов содерж т генератор го и десятого суммирующих счетчиков импульсов и к выходам второ-о, третьего, четвертого и пятого элементов

И, выход первого элемента И соединен с третьим входом четвертого суМмирующего счетчика импульсов, первый вход которого подключен ко второму входу пятого суммирующего сМетчика импульсов, первый выход четвертого суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом шестого элемента И„выход которого подключен к третьему входу шестого суммирующего счетчика импульсов, второй выход четвертого суммируюБ щего счетчика.импул=;.-. ов соединен со вторым входом третьего элемента И, первый выход шестого суммирующего счетчика импульсов подключен ко второму входу седьмого элемента И, вы О ход которого соединен со вторым входом первого суммирующего счетчика импульсов, второй выход шестого суммирующего счетчика импульсов подключен ко в-орому. входу восьмого элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего счетчика импульсов, со входом сумматора, с выходом девятого элемента

И и с третьим входом второго суммиН рующего счетчикa импульсов, первый вход которого подключен ко второму входу седьмого суммирующего счетчика импульсов, первый выход второго суммирующего счетчика импульсов сое"

2$ динен со вторым входом десятого ezfeмента И, vûõoä которого подключен к тре-ьему входу восьмого суммирующего счетчика импульсов, Второи выход второго суммирующего счетчика

И импульсов соединен со вторым входом четвертого элемента И, первый вход восьмого суммирующего счетчика импульсов подключен ко второму входу девятого суммируюшего счетчика импульсов, первый выход восьмого суммирующе"o счетчика импульсов соединен со вторым входом одиннадцатого элемента И, выход которого подключен к третьему входу десятого щ» суммирующего счетчика импульсов, второй выход восьмого суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом пятого элемента И, первый выход десятого суммирующего счетчика импульсов попключен ко второму входу девятого элемента И, второй выход десятого суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом двенадцатого элемента И, вь|ход которого подключен ко второму входу второго суммирующего счетчи900204

С поступлением импульса "Начало счета" 31 с блока 30 управления счетом, генератор 1 тактовой частоты вырабатывает импульсы 33 с частотой следования 1., которые поступают на криотронный переключатель 2. Криотронный переключатель 2 распределяет импульсы на четные 37 и нечетные

36 с частотой следования . Сум Я мирующие счетчики импульсов 4, 6, 8, 15, 17, 19, 5, 7, 16 и 18 проводят суммирование поступающих импуль.—

1 тактовой частоты, криотронный переключатель 2, элемент совгадения

И-НЕ 3, первый суммирующий счетчик 4 импульсов, третий суммирующий счетчик 5.импульсов, четвертый суммирующий счетчик 6 импульсов, пятый суммирующий счетчик 7 импульсов, шестой суммирующий счетчик 8 импульсов, первый элемент И 9, второй элемент И 10, третий элемент

И 11, ° шестой элемент И 12, седьмой элемент И 13, восьмой элемент И 14, второй суммирующий счетчик 15 импульсов, седьмой суммирующий счетчик 16 импульсов, восьмой суммирующий счетчик 17 импульсов, девятый суммирующий счетчик 18 импульсов, десятый суммирующий счетчик

19 импульсов, четвертый элемент

И 20, пятый элемент И 21, девятый элемент И 22, десятый элемент. И 23, одиннадцатый элемент И 24, двенадцатый элемент И 25, блок 26 установки нуля, сумматор 27, блок 28 генератора импульсов сдвига, блок

29 информации и блок 30 управления счетом.

На временной диаграмме работы устройства изображены: сигналы 31 начала и конца счета, сигнал 33 генератора 1 тактовой частоты с частотой

Fù, сигнал 32 блока 28 генератора импульсов сдвига, диаграммы работы

34 (») криотронного переключателя

2; сигнал 36 нечетных импульсов 35 (37 — четных импульсов) генератора

1 тактовой частоты с частотой следования †на одном из выходов криР с.2. отронного переключателя 2; сигналы

38-40 (41-43) — диаграммы работы счет-40 чиков 4, 6, 8, 5 и 7 (15, 17, 19, 16 и 18) и сигналы 44 и 45, поступающие на сумматор 27.

Устройство для измерения временных интервалов работает следующим 45 образом. сов в двоичной системе. На входы элемента совпадения И-НЕ З.поступают импульсы с частотой следования F

В результате инерционности элемента

И-НЕЗ, а также по логике его работы, сигнал на его выходе отсутствует до пропадания хотя бы одного импульса.

При поступлении импульса "Конец счета" 31 на вход генератора 1 тактовой частоты, суммирующие счетчики импульсов 4, 6, 8, 15, 17, 19, 5, 7, 16 и 18 прекращают суммирование поступающих импульсов.

Работа счетчиков в качестве циклического регистра сдвига происходит следующим образом. При поступлении сигнала "Конец счета" 31 триггеры од" ного счетчика оказались, например, в таких положениях: 4 в "0" состоянии 38, 6 в "1" состоянии 39, 8в "1" состоянии 40 ° Первый импульс сдвига 32 с блока 28 генератора импульсов сдвига поступает одновременно на все открытые входы логических элементов И 10 12 и 14 и переведет в "0" состояние триггер счетчика 6, сохранит в "1" состоянии триггер счетчика 8 и переведет в состояние триггер счетчика 4. Второй импульс сдвига 32 с блока 28 гене-. ратора импульсов сдвига поступает на открытые элементы И 9, 11 и 14 и переведет в "1 состояние триггер счетчика 6, в "0 состояние триггера счетчика 8 и сохранит "1" состояние триггера счетчика 4. Третий импульс сдвига 32 с блока 28 генератора импульсов сдвига поступает на открытые элементы И 9, 12 и 13 и сохранит "l" состояние, триггера счетчика б, переведет в ."1" состояние триггер счетчика 8 и в "0" состояние триггер счетчика 4.

Работа второго циклического регистра сдвига аналогична, причем информация с обоих регистров сдвиra поступает на сумматор 27 и передается на вход блока 29 информации.

Устройство для измерения временных интервалов позволяет повысить точность и надежность измерения временных интервалов, так как импульсы генератора 1 тактовой частоты более высокой частоты следования F чем максимальная частота быстродействия

c÷åò÷Hêå F разделяются криотронным переключателем 2 так, что на каждый регистр сдвига поступают импульсы

900204 с частотой следования не более частоты максимального быстродействия триггера счетчика импульсов младшего разряда

5 где n — количество счетчиков (в рассматриваемом на диаграммах случае n=2).

Разделение и порядок поступления импульсов зависит от количества применяемых криотронных переключателей, а также от количества и порядка счетчиков. Относительная погрешность дискретности gl0Kp измере" ния временных интервалов Ь равна

+ искр =" 1.и Р

"1 «с 2 =и.г 2. формула изобретения

Устройство для измерения временных интервалов, содержащее генератор тактовой частоты, первый и второй суммирующие счетчики импульсов где n=k+I; так как к — количество

29 криотронных переключателей, т.е. это положительное целое число, то погрешность дискретности уменьшится в (к+1) раз.

В качестве переключателей предлагается испольэовать джозефсоновские криотроны. Быстродействие их

-5 -I?, достигает 10 -10 с, а стабильность

-(.составляет в пределах 10 за дне

30 недели. При этом конструкция джоз ефс онов ских крис тронов б олее проста, чем обычных криотронов.

Устройство для измерения временных интервалов позволяет расширить частотный диапазон работы интегральных микросхем в и раз и может найти применение в радиолокации, например в высотомерах, а также в экспериментальной физике и других отраслях техники, где не требуется относительно большое быстродействие, но требуется высокая точность измерения временных интервалов. В данном.устройстве могут применяться

М вЂ” разрядные счетчики, тогда диапазоны измеряемых интервалов времени будФт ранНЬ1 и элемент совпадения И-11Е, нходы которого соединены с первыми входами первого и второго суммирующих счетчиков импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью, повышения точности измерения временного интервала, н устройство введены криотронный переключатель, двенадцать элементов И, блок управления счетом, блок генератора импульсон сдвига, блок установки нуля, последовательно соединенные третий, четвертый, пятый и шестой суммирующие счетчики импульсов, последовательно подключенные седьмой, восьмой, девятый и десятый суммирующие счетчики импульсов и последовательно соединенные сумматор и блок информации, первый выход блока управления счетом подключен через генератор тактовой частоты ко входу криотронного переключателя, каждый из двух выходов которого соединен с соответствующим входом элемента совпадения И-НЕ, выход которого подключен ко входам блока установки нуля и блока управления счетом, второй выход которого через блок генератора импульсон сдвига соединен с перными входами каждого из двенадцати элементов И, первый вход первого суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом третьего суммирующего счетчика импульсов, к первому выходу первого суммирующего счетчика импулЬсон подключен второй вход первого элемента И, второй выход первого суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом второго элемента И, выход блока установки нуля подключен ко вторым входам первого, второго, четвертого, шестого, восьмого и десятого суммирующих счетчиков импульсов и к выходам второго, третьего, четвертого и пятого элементов И> выход первого элемента И соединен с третьим входом четвертого суммирующего счетчика импульсов, первый вход которого подключен ко второму входу пятого суммирующего счетчика импульсов, первый выход четвертого суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом шестого элемента

И, выход которого подключен к тре— тьему входу шестого суммирующего счетчика импульсов, второй выход четвертого суммирующего счетчика

900204 импульсов соединен- со вторым входом третьего элемента И, первый выход шестого суммирукщего счетчика импульсов подключен ко второму входу седьмого элемента И выход которого соединен со вторым входом первого суммирующего -счетчика импульсов, второй выход шестого суммирующего счетчика импульсов подключен ко второму входу восьмого элемента 14

И, выход которого соединен с третьим входом первого суммирующего счетчика импульсов, со входом сумматора, с выходом девятого элемен" та И и с третьим входом второго сум- 1% мирующего счетчика импульсов, первый вход которого подключен ко второму входу седьмого суммирующего счетчика импульсов, первый выход второго суммирующего счетчика им- 20 пульсов соединен со вторым входом десятого элемента И, выход которого подключен к третьему входу восьмого суммирующего счетчика импульсов, второй выход второго суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом четвертого элемента И, первый вход восьмого суммирующего счетчика импульсов подключен.ко вто. рому входу девятого суммирующего счетчика импульсов первый выход восьмого суммирующего счетчика импульсов соединен.со вторым входом одиннадцатого элемента И, выход которого подключен.к третьему входу десятого. суммирующего счетчика импульсов, второй выход восьмого суммирующего счетчика -импульсов соединен со вторым входом пятого- элемента И, первый выход десятого сум- мирунзцего счетчика импульсов подключен ко второму входу девятого элемента И, второй выход десятого суммирующего счетчика импульсов соединен со вторым входом двенадцатого элемента И, выход которого подключен ко второму входу второго суммирующего счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 610306, кл. Н 03 К 2!/34, 29.03.7бе

2. Авторское свидетельство СССР

11 708253, кл. G 01 R 23/00, 01.04.7б (прототип).