Чисельний вимірювач відношення часових інтервалів

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть исполь зовано как автономный прибор, а также D составе информационно-измерительных комплексов Цель - повышение быстродействия. Цифровой измеритель отношения временных интервалов содержит первый генератор импульсов 1, блок 2 преобразования временных интервалов счетчики 4,9,12 импульсов, преобразователь кодов 6, управляемые делители 7,8 частоты, коммутатор 10, элемент И 15, элемент ИЛИ 17 Введение генератора импульсов 3, элемента И 5, триггеров 11,14,16 и элемента И-НЕ 13 позволяет повысить быстродействие устройства за счет уменьшения периода импульсов генератора, используемого для определения отношения. 1 ил ел с Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано как в качестве автономного прибора, так и в качет с ве измерительного устройства в различных информационно-измерительных комплексах Целью изобретения является повышение быстродействия На чертеже приведена функциональная схема цифрового измерителя отношения временных интервалов Цифровой измеритель отношения временных интервалов содержит первый генератор импульсов 1, блок 2 преобразования временных интервалов, к третьему входу которого подключен выход первого генератора импульсов 1, второй генератор импульсов 3, первый счетчик импульсов 4, суммирующий вход которого соединен с первым выходом блока 2 второй элемент И 5, преобразователь кодов 6, первый упразляемый делитель частоты 7, к входам коэффициента деления которого подключены выходы счетчика импульсов 4, второй управляемый делитель частоты 8, вход сброса которого соединен со вторым выходом блока 2 и с первым входом сброса управляемого делителя частоты 7, тактовый вход которого соединен с выходом элемента И 5 и с тактовым входом управляемого делителя частоты 8, к входам коэффициента деления которого подключены выходы преобразователя кодов 6, второй счетчик импульсов 9, вычитающий вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты 8, коммутатор 10, к первому тактовому входу которого подключен первый выход управляемого делителя частоты 7, вторые выходы которого соединены с информационными входами счетчика импульсов 9 к суммирующему вхо W ел 1723562 ные интервалы и какими они могут быть по ду которого подключен третий выход блока длительности. 2, четвертый выход которого соединен со На чертеже приведен пример выполневходом сброса счетчика импульсов 9, перния блока 2 для случая произвольного повый триггер 11, третий счетчик импульсов 12, к суммирующим входам которого под- 5 ступления временных интервалов, при этом ключены соответствующие первые выходы выдача разрешения на определение отнокоммутатора 10, элемент И-НЕ 13, второй шения временных интервалов производитвход которого соединен с единичным выхося после окончания обоих временных дом триггера 11, второй триггер 14, нулевой интервалов. Блок 2 преобразования вревыход которого подключен к третьему входу 10 менных интервалов содержит триггер 24, элемента И-НЕ 13, выход которого соедиэлемент И-НЕ 25, первый вход которого сонен с входом записи информации счетчика единен с тактовым входом триггера 24 и со импульсов 9 и с тактовым входом триггера вторым входом блока 2, триггер 26, инфор14, первый элемент И 15, второй вход котомационный вход которого соединен с инрого соединен с выходом (это выход заема) 15 формационным входом триггера 24 и с счетчика импульсов 9 и с тактовым входом источником единичного сигнала 20, элемент триггера 11, третий триггер 16, единичный И-НЕ 27, к первому входу которого подклювыход которого подключен к входу сброса чен единичный выход триігера 24, элемент триггера 11, нулевой выход которого соедиИ-НЕ 28, первый вход которого соединен с нен с входом сброса триггера 14, со вторым 20 третьим входом блока 2 и со вторым входом входом элемента И 5 и со входом сброса элемента И~НЕ 25, выход которого подклютриггера 16, информационный вход которочен к первому выходу блока" 2, второй выход го соединен с единичным выходом триггера которого соединен с выходом элемента И14, с первым входом элемента И 15, со втоНЕ 27, ко второму входу которого подклюрым тактовым входом коммутатора 10 и со 25 чей единичный выход триггера 26, триггер вторым входом сброса управляемого дели29, нулевой выход которого подключен к теля частоты 7, элемент ИЛИ 17 к первому четвертому выходу блока 2, первый вход ковходу которого подключен третий выход торого соединен с входами сброса триггекоммутатора 10, вторые выходы которого ров 24, 26 и 29, вход установки в единичное соединены с входами преобразователя ко- 30 положение триггера 29 соединен с тактовым дов 6, первую входную шину 18, которая входом триггера 26, со вторым входом элеподключена ко второму входу блока 2 и к мента И-НЕ 28 и с четвертым входом блока входам сброса коммутатора 10 и счетчика 2, к третьему выходу которого подключен импульсов 12. вторую входную шину 19, ковыход элемента И-НЕ 28. торая соединена с четвертым входом блока 35 Управляемый делитель частоты 7 (8) 2, источник 20 единичного сигнала, который предназначен для деления частоты импульсоединен с информационными входами сов, поступающих на тактовый вход, на чистриггеров 11 и 14, шину сброса 21, которая ло, код которого находится на входах подключена к третьему входу элемента ИЛИ коэффициента деления (D-входах). При ко17, второй вход которого соединен с выхо- 40 эффициенте деления, равном N, управляедом элемента И 15, шины результата 22, к мый делитель частоты 7 выдает на выход в которым подключены выходы счетчика импаузу после N-ro импульса, поступившего пульсов 12, сигнальную шину 23, которая на тактовый вход, импульс длительностью соединена со входом сброса счетчика имт.и7. а управляемый делитель частоты 8 пропульсов 4, с выходом элемента ИЛИ 17 и с 45 пускает на свой выход N-й импульс, поступервым входом блока 2, выход генератора пивший на тактовый вход. импульсов 3 подключен к первому входу Счетчик импульсов 12 предназначен элемента И 5, к первому входу элемента для определения значения разрядов отноИ-НЕ 13 и к тактовому входу триггера 16. шения. При выражении отношения в угло50 вых единицах и при интервале - делимом, Блок 2 преобразования временных инвсегда меньшем интервала - делителя, разтервалов предназначен для преобразоваряды отношения можно представить как дения сигналов временных интервалов в сятки градусов, единицы градусов и десятки последовательности импульсов и для выраминут. ботки сигналов, разрешающих работу от- 55 При необходимости, увеличив число дельных элементов цифрового измерителя разрядов счетчика 12, можно получить отноотношения временных интервалов. Блок 2 шение с необходимой точностью наприпреобразования временных интервалов вымер, до угловой секунды. полняется в каждом конкретном случае в Коммутатор 10 предназначен для перезависимости от того, как поступают временключения импульсной последовательности, 1723562 окончания определения отношении временвыдаваемой управляемым делителем частоных интервалов ты 7, D соответствующий разряд счетчика импульсов 12 и для изменения коэффициенТриггеры 11 и 14 работают по передним та деления управляемого делителл частоты фронтам импульсов, поступающих на ихтак8 и соответствии с разрядом счетчика 12, в 5 товые входы, триггеры 16, 24 и 26 работают который направляются импульсы управляепо задним фронтам импульсов (перепадам мого делителя частоты 7. 1-0), поступающих на их тактовые входы. У На первый вход блока 2 преобразовавсех триггеров входы сброса (R-входы) имения временных интервалов подзется имют приоритет перед тактовыми входами. пульс, устанавливающий блок 2 в исходное 10 Предварительно рассмотрим работу положение, па второй-сигнал первого вреблока 2 преобразования временных интерменного интервала Ті (интервала-делителя), валов. на третий - сигнал с выхода генератора В исходном положении, при отсутствии импульсов, с помощью которого осущестсигналов временных интервалов на втором вляется преобразование временных интер- 15 и четвертом входах блока 2, триггеры 24, 26 валов в последовательность импульсов, на и 29 находятся в нулевом положении, на четвертый вход ~ сигнал второго временновыходах элементов И-НЕ 25, 27 и 28 имеютго интервала Тг (интервала - делимого). ся единичные сигналы и, следовательно, на первом, втором, третьем и четвертом выхоБлок 2 преобразования временных интервалов на первый выход выдает последо- 20 дах блока 2 имеются единичные сигналы. вательность импульсов, соответствующую При поступлении сигнала временного по длительности первому временному ининтервала на шину 18 или 19, на второй или тервалу, на второй выход-сигнал, разрешачетвертый вход блока 2 открывается элемент ющий определение отношения временных И-НЕ 25 или 28 и на его выходе образуется интервалов (т.е. сигнал о том, что окончи- 25 последовательность импульсов нулевого лись оба временных интервала), на третий уровня, соответствующая импульсам геневыход - последовательность импульсов, соратора 1 и поступающая на первый и третий ответствующую длительности второго вревыходы блока 2. менного интервала, па четвертый выход При поступлении сигнала временного сигнал, разрешающий определение кода 30 интервала на шину 19 устанавливается в длительности второго временного интерваединичное положение триггер 29 и на четла. вертом выходе блока 2 появляется нулевой Счетчики импульсов 4,12 по суммируюсигиап. щему входу и счетчик импульсов 9 по вычиВ момент окончания сигнала временнотающему входу работают от передних 35 го интервала на шине 18 или 19 по его зафронтов (перепадов 0-1) импульсов, постуднему фронту устанавливается в единичное пающих на эти входь;. В счетчик импульсов положение триггер 24 или 26, и на выходе 9 при поступлении нулевого сигнала на вход элемента И-НЕ 25 или 28 устанавливается записи информации записывается код, наединичным сигнал, соответственно единичходящийся на его информационном (D) вхо- 40 ный сигнал устанавливается и на первом де, независимо от того, что на его (третьем) выходе блока 2. суммирующем или вычитающем входе могут После окончания обоих временных индействовать в это время перепады сигнала тервалов, т.е. в момент, когда в единичном 0-1. положении окажутся и триггер 24, и триггер Вход сброса счетчиков 4, 9 имеет при- 45 2&, срабатывает элемент И-НЕ 27 и на его оритет перед всеми остальными входами. выходе и, соответственно, на втором выходе На выходе счетчика 9 (выходе заема) появблока 2 устанавливается нулевой сигнал. ляется единичный сигнал при нулевом соПри поступлении импульса на первый держимом счетчика и при отсутствии вход блок 2 устанавливается в исходное поимпульса на его вычитающем входе. 50 ложение. На шину 18 подается сигнал первого Цифровой измеритель отношения вревременного интервала Ті (интервала-делименных интервалов работает следующим теля), на шину 19 подается сигнал второго образом. временного интервала Тг (интервала-делиВ исходном состоянии при отсутствии мого), нз шину 21 подается импульс тогда, 55 сигналов временных интервалов на шинах когда необходимо установить цифровой из18 и 1S блок 2 преобразования временных меритель отношения временных интерваинтервалов находится в исходном положелов в исходное состояние. нии, на его первом, втором, третьем и четНа шины 22 выдается код значения отвертом выходах имеются единичные ношения на шину 23 - импульс в момент сигналы, счетчики импульсов 4 и 9 находят 1723562 ся в нулевом положении, счетчик 9 удерживается е нулевом положении единичным Liitналом с чеівертого выхода блока 2, управляемые делители частоты 7 и 8 находятся в исходном положении, на первом выходе 5 управляемого делителя частоты 7 имеется нулевой сигнал, и импульсы на этот выход не выдаются, на вторых выходах управляемого делителя частоты 7 находится нулевой код, на выходе управляемого делителя час- 10 тоты 8 имеется единичный сигнал, и импульсы на этот выход не выдаются, управляемые делители частоты 7 и 8 удерживаются в исходном положении единичным сигналом со второго выхода блока 2, триггер 11 находит15 ся в нулевом положении и единичным сигналом с нулевого выхода удерживает в нулевом положении триггеры 14 и 16, коммутатор 10 находится в исходном положении, в счетчике импульсов 12 записан результат предыдущего определения отно- 20 шения временных интервалов, на выходе счетчика импульсов 9 отсутствует единичный сигнал, так как имеется единичный сигнал на его вычитающем входе с выхода управляемого делителя частоты 8, на выхо- 25 дах преобразователя кодов 6 находится код числа "36", элемент И 5 открыт единичным сигналом с нулевого выхода триггера 11. Установка цифрового измерителя отношения временных интервалов в исходное положение производится подачей импульса на шину 21 После включения питания коммутатор 10 может оказаться не в исходном положении и не будет установлен в него импульсом с шины 21, но это не ведет к сбою R работе, так как коммутатор 10 устанавливается в исходное положение при появлении сигнала временного интерзала на шине 18. После включения питания может оказаться в единичном положении триггер 11 или триггеры 11 и 14, в этом случае или второй после включения питания, или первый импульс генератора 3 устанавливает их в нулевое положение и весь цифровой измеритель отношения временных интервалов оказывается в исходном положении 30 35 40 45 При появлении на шине 18 сигнала временного интервала подтверждается исходное положение коммутатора 10 (или, если 50 интервал появляется после включения питания, коммутатор 10 устанавливается в нулевое положение) и устанавливается в нулевое положение счетчик импульсов 12 Блок 2 начинает преобразовывать этот временный 55 интервал в последовательность импульсов нулевого уровня выдаваемых на первый выход-блока 2, с которого они поступают на суммирующий вход счетчика 4 подсчитывающего их число В момент окончания сигна 8 ла временного интервала на шине 18 на первом выходе блока 2 устанавливается единичный сигнал, в блоке 2 при этом, как указывалось ранее,устанавливается в единичное положение триггер 24 В счетчике импульсов 4 в момент окончания сигнала временногоинтервала на шине 18 находится двоичный код числа Ni, пропорционального длительности интервала -делителя (Ni -= T I / T G L гдеТєі - период импульсов генератора 1), поступившего на шину 18. При появлении сигнала временного интервала на шине 19 устанавливается в единичное положение триггер 26 и исчезает единичный сигнал на четвертом выходе блока 2, вследствие чего разрешается работа счетчика импульсов 9 по суммирующему и вычитающему входам, и, кроме того, блок 2 преобразует этот временной интервал в последовательность импульсов нулевого уровня, выдаваемых на третий выход блока 2, с которого они поступают на суммирующий вход счетчика 9. подсчитывающего их число (на вычитающем пходе счетчика 9 находится единичный сигнал с выхода управляемого делителя частоты 8, который удерживается в исходном положении единичным сигналом со второго выхода блока 2) В момент окончания сигнала временного интервала на шине 19 на третьем выходе блока 2 устанавливается единичный сигнал, в блоке 2 при этом устанавливается в единичное положение триггер 26. В счетчике импульсов 9 D момент окончания сигнала временного интервала на шине 19 находится двоичный код числа N2, пропорционального длительности интервала - делимого (N2 = Тг/TGi), поступившего на шину 19. После окончания сигналов обоих временных интервалов (в момент, когда в блоке 2 окажутся в единичном положении и триггер 24, и триггер 26) на втором выходе блока 2 появляется сигнал нулевого уровня и разрешается работа управляемых делителей частоты 7 и 8, В этот момент на выходе управляемого делителя частоты 8 появляется нулевой сигнал, коэффициент деления управляемого делителя частоты 8 установлен равным числу "36" Коэффициент деления управляемого делителя 7 установлен равным числу Ni, каждзя доля отношения Тг/Ті (импульс с выхода управляемого делителя частоты 7) J этом случае будет эквивалентна десяти угловым градусам Таким образом в данном устройстве обеспечивается повышение быстродействия по сравнению с прототипом за счет того что для определения собственно отношения использован второй генератор имеющий 723562 более высокую частоту чем первый генератор, используемый для квантования временных интервалов, її за счет того, что частота второго генератора выше, чем возможная частота генератора в прототипе, так 5 как перепись кода из управляемого делителя частоты в вычитающий счетчик производится не в паузу импульсов генератора, а в течение выделенных периодов импульсов генератора. 10 В данном устройстве допустимый минимальный период импульсов генератора, с помощью которого определяется отношение, может быть на 1/3 меньше, чем у прототипа, соответственно, частота генератора 15 заявляемо! о устройства может быть «ьа 1,5 раза выше, чем в прототипе. Кроме того, заявляемое устройство проще в эксплуатации, так как не содержит времязадающих элементов, содержащихся в 20 формирователе импульсов прототипа, которые имзют большой разброс параметров и потому требуется их подбор при наладке, чтобы избежать нарушения установленных временных соотношений при работе уст- 25 ройства-прототипа. Формула изобретения Цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий червый генератор импульсов, блок преобразования 30 временных интервалов, к третьему входу которого подключен выход первого генератора импульсов, первый счетчик импульсов, суммирующий вход которого соединен с первым выходом блока преобразования 35 временных интервалов, преобразователь кодов, первый управляемый делитель частоты, к вуодам коэффициента деления которого подключены выходы первого счетчика импульсов, второй управляемый делитель 40 частоты, вход сброса которого соединен с первым входом сброса первого управляемого делителя частоты и с вторым выходом блока преобразования временных интервалов, второй суетчик импульсов, к суммирую- 45 щему в^оду которого подключен третий выход блока преобразования временных интервалов, четвертый выход которого соединен со входом сброса второго счетчика импульсов, к вычитающему входу которого 50 подключен выход второго управляемого делителя частоты, входы коэффициента деления которого соединены с выходами преобразователя кодов, коммутатор, к первому тактовому входу которого подключен 5Ь первый выход первого управляемого делителя частоты вторые выходы которого соединены с информационными входами 10 второго счетчика импульсов, третий счетчик импульсов, к суммирующим входам разрядов которого подключены соответствующие первые выходы коммутатора, вторые выходы которого соединены с входами преобразователя кодов, первый элемент И, элемент ИЛИ, ко второму входу которого подключен выход первого элемента И, первую входную шину, которая соединена со вторым входом блока преобразования временных интервалов, со входом сброса третьего счетчика импульсов и со входом сброса коммутатора, третий выход которого подключен к nepDoму входу элемента ИЛИ, вторую входную шину, которая соединена с четвертым входом блока преобразования временных интервалов, выходные шины, к которым подключены выходы третьего счетчика импульсов, сигнальную шину, которая соединена с выходом элемента ИЛИ. с входом сброса первого счетчика импульсов и с первым входом блока преобразования временных интервалов, источник единичного сигнала, шину сброса, которая подключена к третьему входу элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения быстродействия, в него введены второй генератор импульсов, второй элемент И, первый, второй и третий триггеры и элемент И-НЕ, выход которого подключен к входу записи второго счетчика импульсов и к тактовому входу второго триггера, информационный вход которого соединен с источником единичного сигнала и с информационным входом первого триггера, тактовый вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов и со вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, с информационным входом третьего триггера, со вторым тактовым входом коммутатора и со вторым входом сброса первого управляемого делителя частоты, тактовый вход которого соединен с тактовым входом второго управляемого делителя частоты и с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго генератора импульсов, с первым входом элемента И-НЕ и с тактовым входом третьего триггера, единичный выход которого подключен к входу сброса первого триггера, нулевой выход которого соединен со вторым входом второго элемрнта И, с входом сброса третьего триггера и со входом сброса второго триггера, нулевой выход которого подключен «третьему входу элемента И-НЕ. второй вход которого соединен с единичным выходом первого триггера. 1723562 Редактор Т.Орловская Составитель Р.Матвеева Техред М.Моргентал Корректор С Черни Заказ 1064 Тираж 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 Гагарина, 101