Измеритель времени задержки импульсов

 

Изобретение относится к измерительнЬй технике. Цель изобретения - повышение быстродействия измерения. Измеритель времени задержки импульсов содержит первый генератор 1 импульсов , элемент ИЛИ 2, второй генератор 3 импульсов, блок 4 задержки, блок 5 стробирования, выходную шину 6, амплитудный компаратор 7, делитель 8 напряжения, электронный ключ 9.С целью повьшения быстродействия измерения в измеритель введены элемент И 10, счетчик 11 циклов, элемент ИЛИ 12, счетчик 13 тактов, дешифратор 14, блок 15 управления, третий и четвертьм генераторы 16, 17 импульсов, второй блок 18 задержки, триггер 19, блок 20 измерения задержки. Блок 5 стробирования предназначен для запрета прохождения падакнцих импульсов на вход внешнего запуска генератора 3 импульсов fe цикле измерения. Блок 15 управления предназначен для: управления переключением электронного ключа 9, управления блоком 5 стробирования , пepeкJШ)чeния реверсивного счетчика 21 из режима сложения в ре жим вычитания и наоборот. В описании приведены примеры реализации блока 5 стробирования и блока 15 управления. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (51)4 С 04 F 10/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиа.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4192326/24-21 (22) 11.02.87 (46) 30.08.88. Бюл. ш 32 (72) P P. Урманчеев и О.И. Миндлин (53) 681.11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1231481, кл. G 04 F 10/04„ 1986. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ

ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретенияповышение быстродействия измерения.

Измеритель времени задержки импульсов содержит первьй. генератор 1 импульсов, элемент ИЛИ 2, второй генератор 3 импульсов, блок 4 задержки, блок 5 стробирования, выходную шину

6, амплитудный компаратор 7, делитель

8 напряжения, электронный ключ 9.С целью повышения быстродействия измерения в измеритель введены элемент

И 10, счетчик 11 циклов, элемент ИЛИ

12 счетчик 13 тактов, дешифратор 14, блок 15 управления, третий и четвертый генераторы 16, 17 импульсов, второй блок 18 задержки, триггер 19, блок 20 измерения задержки. Блок 5 стробнрования предназначен для запрета прохождения падающих импульсов на вход внешнего запуска генератора 3 импульсов в цикле измерения. Блок 15 управления предназначен для: управления переключением электронного ключа 9, управления блоком 5 стробирования, переключения реверсивного счетчика 21 из режима сложения в режим вычитания и наоборот. В описании приведены примеры реализации блока 5 стробирования и блока 15 управления.

4 ил.

1420598 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении времени задержки сигнала в пассивных электрических ценя"

Цепью изобретения является повышение быстроцействия измерения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема измерителя времени задерж- 10 ки импульсов; на фиг. 2 — функциональ" ная схема блока стробирования; на фиг. 3 — функциональная схема блока управления; на фиг. 4 — диаграмма работы измерителя. 15

Измеритель (фиг. 1) содержит пер" . вый генератор 1 импульсов, элемент

ИЛИ 2, второй генератор 3 импульсов, блок 4 задержки, блок 5 стробирования, выходную шину 6, амплитудный 20 компаратор 7, делитель 8 напряжения, электронный ключ 9, элемент И 10, счетчик 11 циклов, элемент ИЛИ 12, счетчик 13 тактов, дешифратор 14,блох

15 управления, третий и четвертый 25 генераторы 16, 17 импульсов, второй блок 18 задержки, триггер 19, блок 20 измерения задержки, который содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик 21, блок 22 переписи, ин- 30 ,цикатор 23, Генератор 1 импульсов, элемент

ИЛИ 2, генератор 3 импульсов, блок 4 задержки, амплитудный компаратор 7, блок 5 стробирования и элемент И 10

35 соединены последовательно. Первый выход блока 4 задержки соединен с выходной шиной 6 устройства, а, второй выход — с вторым входом блока 5 стробирования. Первый и второй выходы делителя 8 напряжения подключены соответственно к первому и второму входам электронного ключа 9, выход которого соединен с вторым входом амплитудного компаратора 7. Выход генера45 тора 1 импульсов соединен с первыми входами счетчика 11, циклон, блока 20 измерения задержки, триггера 19, элемента ИЛИ 12 и с входом блока 18 задержки. Первый выход дешифратора 14 подключен к вторым входам триггера 19 -О л элемента ИЛИ 12, выход триггера 19 соединен с вторым входом элемента И

I0. Выход элемента И 10 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 2. Выход элемента ИЛИ 12 подключен к первому входу счетчика 13 тактов, второй вход которого соединен с выходом счетчика !

1 циклов, Второй вход счетчика 1 1 циклов соединен с выходом генератора

3 импульсов. Первый, второй, третий выходы счетчика 13 тактов подкпючены соответственно к первому, второму и третьему входам дешифратора. 14. Второй, третий, четвертый, пятый выходы дешифратора 14 подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому входам блока 15 управления. Выходы генераторов импульсов

16, 17 подключены соответственно к пятому и шестому входам блока 15 управления.

Первый выход блока 15 управления соединен с управляющим входом электронного ключа 9, второй выход " с третьим входом блока 5 стробирования, третий и четвертый выходы - соответственно с вторым и третьим входами блока 20 измерения задержки. Выход блока 18 задержки соединен с четвертым входом блока 20 измерения задержки.

Блок 5 стробирования состоит (фиг. 2) иэ первого инвертора 24,двух элементов И-НЕ 25, 26 второго инвертора 27, согласующего каскада 28.Согласующий каскад 28 выполнен в ниде эмиттерного повторителя, согласованного с волновым сопротивлением исследуемого тракта. Второй выход блока

4 задержки соединен с входом инвертора 24, выход которого соединен с первым входом элемента Й-НЕ 25> на второй вход которого подается сигнал с четвертого выхода блок 15 управления. Первый выход элемента И-НЕ 25 соединен с первым входом элемента

И-НЕ 26, второй вход которого соединен с выходом амплитудного компаратора 7. Выход элемента И-НЕ 26 соединен с входом инвертора 27, выход которого соединен с входом согласуюего каскада 28, выходом подключенного к первому входу элемента И 10.

Блох 15 управления (фиг. 3) предназначен для управления переключением

| электронного ключа 9 (подключения уровня "0,5" или "0,25" с выхода делителя 8); управления блоком 5 стробирования (включение режимов "Измерение" или "Калибровка" ); переключения реверсивного счетчика 21 из режима сложения в режим вычитания и наоборот и состоит из элементов И 29 32, элементов KIH 33-36.

Первый вход элемента И 29 соединен с первым выходом дешифратора 14,.

1420598 1 Ч . 1

2 т - "ccA второй вход — с выходом генератора ,16. Первый вход элемента И 30 соединен с третьим выходом дешифратора

14 ° второй вход — с выходом генератора 17. Первый вход элемента И 31 соединен с четвертым выходом дешифратора 14, второй вход — с выходом генератора 17. Первый вход элемента

И 32 соединен с вторым выходом дешифратора 14, второй; вход — с выходом генератора 16. Первый вход элемента

ИЛИ 33 соединен с первым выходом дешифратора 14, второй вход — с вторым выходом дешифратора 14. Первый вход .элемента ИЛИ 34 соединен с вторым выходом дешифратора 14, второй вход— с третьим выходом дешифратора 14.

Первый вход элемента ИЛИ 35 соединен с выходом элемента И 29, второй вход — с выходом элемента И 30. Выход элемента ИЛИ 35 соединен с первым входом реверсивного счетчика 20. Первый вход элемента ИЛИ 36 соединен с выходом элемента И 31, второй вход — с выходом элемента И 32.

Генераторы 1, 16, 17 импульсов представляют собой автоколебательные импульсные генераторы.

Генератор 3 импульсов предназначен для формирования длительности и амплитуды импульсов и задержки их относительно запускающих импульсов.

Он должен удовлетворить следующим требованиям: длительность импульса

0,1-1,0 мкс,обеспечение режима внешнего запуска, наличие устройства точной фазной привязки. формируемых импульсов относительно запускающих, обеспечении задержки 1-100 мкс.

Блок 4 задержки предназначен для создания задержки импульсов в цепи обратной связи импульсного генератора, состоящего из соединенных в коль" цо генератора 3, блока 4 задержки, амплитудного компаратора 7, блока 5 стробирования, элемента И 10, элемента ИЛИ 2. Блок 4 задержки реализуется последовательньм соединением линий задержки по типовой схеме. Выходной каскад блока 4 задержки должен быть согласован с волновым сопротивлением исследуемого тракта.

Ф

Блок 5 стробирования предназначен .для запрета прохождения падающих импульсов на вход внешнего запуска генератора 3 импульсов в цикле измерения.

Устройство работает следующим образом.

Импульс (фиг. 4а) генератора 1 устанавливает исходное состояние счет5 чика 11 циклов, реверсивного счетчика

21, триггера 19 и через элемент ИЛИ

12 счетчика 13 тактов, На выходах дешифратора 14 устанавливаются "0"

10 (фиг. 4, e — р). Блок 15 управления запрещает прохождение импульсов с генераторов 16, 17 на вход реверсивного счетчика 21 (фиг. 4с,т) и подключает к амплитудному компаратору

7 выход "О, 25" делителя 8 напряжения, а "О" на втором выходе блока

15 управления (фиг.4Ф) переводит по третьему входу блок 5 стробирования в режим калибровки.

О

В режиме "Калибровка" инвертор 24 не пропускает стробирующий импульс, поступающий на второй вход блока 5, поэтому на выходе блока 5 стробиро25 вания присутствуют как отраженный, так и падающий импульсы, которые через элементы И 10 и ИЛИ 2 поступают на вход генератора 3. При этом на второй вход элемента И 10 поступает разрешающий сигнал ("1") с выхода триггера 19. Принцип построения генератора 3 выбран таким, что при выполнении условия где 2 — время задержки исследуемого тр тракта;

„- время задержки генератора 3, 40 генератор запускается только первыми импульсами из пары, поступающей на

его вход, т.е. только падающими импульсами. Поэтому задержка генератора

3 выбирается заведомо больше величины

2, . На первом такте счетчика 13

45. тактов в автогенераторе, состоящем из генератора 3, блока 4 задержки, амплитудного компаратора 7, блока 5 стробирования, элемента И 10 и элемента ИЛИ 2, циркулирует падающий им50 пульс. Это означает, что в кольцо ававтогенератора не входит исследуемый тракт. Так как импульсы не поступают на счетные входы реверсивного счетчика 21, первый такт является холостым. Он предназначен для того, чтобы . после окончания четырех тактов измерения (когда счетчик тактов обнуляется) запретить прохождение счетных

5 14205 импульсов на входы реверсивного счетчика 21.

Счетчик 11 циклов снитает количество падающих импульсов, циркулирующих в автогенераторе. При поступлении

5 и-го импульса счетчик 11 формирует на своем выходе (фиг. 4w) первый импульс переполнения, который, поступая на второй вход счетчика 13 тактов, переводит его в состояние 001 (фиг. 4а- ).

На этом заканчивается первый такт работы устройства.

На втором выходе дешифратора 14 устанавливается "1" (фиг. 4м), которая через блок 15 управления разрешает прохождение на суммирующий вход реверсивного счетчика 21 тактовых импульсов с генератора 16 (фиг. 4с), одновременно "1" на первом выходе (фиг. 4 ) блока 15 управления подключает к амплитудному компаратору 7 выход "0 5" делителя 8 напряжения, а

"0" на втором выходе блока 15 управления (фиг.4ф) оставляет блок 5 стро- 25 бирования в режиме "Калибровка".

Во втором такте счетчика 13, также как и в первом такте, в автогене-

Ф раторе циркулируют падающие импульсы.

В кольцо автогенератора не входит ис- Sp о,g следуемый тракт. Период Т„„ „на втором такте определяется соотношением где, <» 2,Я, ле, 7 „ - времена запержки элемента ИЛИ 2, генератора

3, блока 4 задержки„ исследуемого тракта, амплитудного компаратора 7, блока 5 и элемента И 10 соответственно.

После появления на выходе счетчика

11 (фиг.4ж) третьего импульса переполнения счетчик 13 тактов переходит в состояние 011 (фиг.4и-n). На этом заканчивается третий такт работы устройства.

В третьем такте импульсы генератора 16 (фиг. 4т) поступают на вход обратного счета блока 20 измерения лов. л л л ëo 5 ь 3 4Ф 1 + 45 + " э

KAh

,, 7, Я „,,.-, Я,1 — времена

n оЯ 35 задержки элемента ИЛИ 2, генератора

3, блока 4 задержки, амплитудного компаратора 7, блока 5 стробйрования и элемента И 10 соответственно.

После появления на выходе счетчика 11 (фиг. 4w) второго импульса переполнения, счетчик 13 тактов переходит в состояние 010 (фиг.4и-n). На

Этом заканчивается второй такт работы устройства, Во втором такте импульсы генератора 16 (фиг. 4е) поступают на вход

1, прямого счета блока 20 измерения задержки (вход +1 реверсивного счето,s 50 чика 21 ) ° Количество N „HMiI éü ñoÂ, поступающих на вход прямого счета счетчика 21, равна

o,g п ° Т „ „ кМ -—

Tтмкт f6 I 55 где Т, — период тактовых импульсов

tAKò1 генератора 16; и — емкость счетчика 11 цик98 6

В третьем такте работы устройства на третьем выходе дешифратора 14 (фиг.4н) устанавливается "1", которая через блок 15 управления разрешает прохождение íà вычитаюший вход реверсивного счетчика 21 тактовых им" пульсов с генератора 16 (фиг. 4т).

Блок 15 управления включает режим

"Измерение" по третьему входу блока

5 стробирования (фиг.4ф), а срабатывание амплитудного компаратора 7 по уровню "0,5" (фиг. 4у) .

В режиме "Измерение" стробирующий импульс с второго выхода блока 4 задержки проходит через инвертор 24 и элемент И-НЕ 25 блока 5 стробирования и далее поступает на первый вход элемента И-НЕ 26, на второй вход которого поступает пара импульсовпадающая и отраженная с выхода амплитудного компаратора 7. Полярности импульсов на входах элемента И-НЕ 26 такие, что на его выход проходит только отраженный импульс, который через инвартор 27, согласукцций каскад 28 поступает на выход блоха 5 стробирования. С выхода блока 5 отраженный импульс через элементы И 10 и ИЛИ 2 поступает на вход генератора 3. В это время на втором входе элемента И 10 находится разрешающий сигнал, который поступает на него с выхода триггера 19..

Таким образом, в третьем такте счетчика 13 тактов в автогенераторе циркулируют отраженные импульсы.уровень срабатывания амплитудного компа1! И ратора 7 остается 0,5

Период Т,„ „ в третьем такте опрео,5 деляется соотношением

+ + $n„+" + S +

0,5 лдпя л изм " Э т

1420598

В четвертом такте работы устройства на четвертом выходе дешифратора

14 (фиг.4о) устанавливается "1", которая через блок 15 управления разрешает прохождение на суммирующий вход реверсивного счетчика 21 тактовых импульсов с генератора 17 (фиг.4с) °

Блок 15 управления включает режим

"Измерение" по третьему входу блока

5 стробирования (фиг.4ф)9 а срабаты-: вание амплитудного компаратора 7— по уровню "0,25" (фиг. 4 9). В четвертом такте в автогенераторе циркулирует отраженный импульс аналогично третьему такту. Уровень срабатывания амплитудного компаратора 7 "О 25". о,

t . Период Т „ м в четвертом такте оп-

3" ределяется соотношением

После появления на.выходе счетчи,ка 11 (фиг.4х) четвертого импульса переполнения счетчик 13 тактов переходит в состояние 100 (фиг.4и- л).

На этом заканчивается четвертый такт работы устройства

В четвертом такте импульсы генератора 17 (фиг. 4c) поступают на вход прямого счета. блока 20 измерения задержки (вход "+1" реверсивного счет-. чика 21) .

Количество Б к „импульсов9 поступающих на вход прямого счета счетчика 21, равно

ОХ 0,5 Кол 9 0,25

КЛЛ 9

042f п Тимм

ТС4КТ 17 у иЬм

Измеритель времени задержки импульсов, содержащий последовательно соединенные первый генератор импульсов, первый элемент ИЛИ, второй генератор импульсов, блок задержки, амплитудный компаратор и блок стробирования, первый выход блока задержки

55 подключен к клемме исследуемого трак, та, второй выход блока задержки соединен с вторым входом блока стрсбирования, первый и второй выходы делителя напряжения соединены соответствен7 задержки (вход "-1" реверсивного счетчика 21) . Количество N импульИэм сов, поступающих на вход обратного счета счетчика 21, равно о,5

D5 и. 9„

И 3 таКТ 15

О,2Ь

Т изм 42 + g + .9 +2 " + ° + + ï л n q n>,25 л где Т вЂ” период тактовых импульсов

ТаКТ 1Т. генератора 17. . В пятом такте работы устройства на пятом выходе дешифратора 14 (фиг. 4о) устанавливается "1", которая через блок 15 управления разрешает прохождение на вычитающий вход реверсивного счетчика 21 тактовых импульсов с генератора 17 (фиг.4T)

Блок 15 управления включает режим

"Калибровка" по третьему входу блока

5 стробирования (фиг.4з)9 а срабатыванне амплитудного компаратсра 7 — по уровню "0 25" (фиг.4Ф). В пятом такте в автогенераторе циркулирует падающИй импульс аналогично первому такту. Уровень срабатывания амплитудного компаратора 7 — "0,25".

Период Т „„ в пятом такте спреде0,25 ляется соотношением: к л "2+ ""Ý+ " + " + ""5 + о °

После появления на выходе счетчика

11 (фиг.4х) пятого импульса переполнения счетчик 13 тактов переходит в состояние 101 (фиг. 4и-л}, на первом выходе дешифратора 14 (фиг. 4 t ) устанавливается "1", которая через вто= рой вход элемента ИЛИ 12 устанавливает счетчик 13 снова в состояние

000, кроме того, 11 с выхода де.шифратора 14 поступает íà П-вход триггера 19 и устанавливает его в состояние "0" (фиг.4з). "0" с .=.,ыхсда

25 триггера 19 поступает на второй вход элемента И 10 и запрещает циркулирование импульсов в цепи автсгенератора.

На этом заканчива" òñÿ полный цикл

3p измерения.

Количество.импульссв9 псступа .Тщнх на вход обратного счета счетчика 2 >, на пятом такте равно

0,25 и Т

35 л Т

К окончанию пятого т.:,нкла на реверсивном счетчике 21 записывается . слс которое переписывается в индикатор импульсом опроса (фиг. 4к) 9 поступающим с йпока 18 задержки.

Формула изобретения

От деш. И

0m сен, rt дтдешЛ, 0т сенл7

0m дешл4

0л7 сеи. 17

00т деиа14

От сею, Е

0т ecg.й

0m Йщй и Рюд

ОСО ЮРОЮ

Уклад

ИиРО0m gee@. A

0m дсш.A

Цгиа. Ю

9 1420 но с первым и вторым входами электронного ключа, выход которого соединен с вторым входом амплитудного компаратора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, в него введены счетчик циклов, счетчик тактов, второй элемент ИЛИ, дешифратор, блок управления, третий и четвертый генераторы импульсов блок измерения задержки, второй. блок задержки, RC триггер, элемент И, при этом выход первого генератора импульсов подключен к первым. sxopaM счетчика циклов, .блока измерения задержки, S-входу триггера, через второй элемент ИЛИк второму входу счетчика тактов и через второй блок задержки - к второму входу блока измерения задержки, первый выход дешифратора подключен к R-входу триггера и второму входу второго элемента ИЛИ, выход триггера подключен к второму входу элемента И, 598 10 выход элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу счетчика тактов, вто рой вход которого подключен к выходу счетчика циклов, второй вход счетчика циклов подключен к выходу второго генератора импульсов, выходы счетчика тактов подключены к соответствующим входам дешнфратора, выходы дешифратора, sa исключением первого, подключены к соответствующим входам блока управления, выходы третьего и четвертого генераторов импульсов подключены соответственно к пятому и шеста" му входам блока управления, .первый выход блока управления подключен к третьему входу электронного ключа, второй выход - к третьему входу блока стробирования, третий и четвертый выход - соответственно к третьему-и четвертому входам блока измерения задержки.

1420598

Ь iс» св iч ест м 3f ъ -> ьс N и X са сэ g л Q. зс

Составитель С. Кротова

Техред М. Ходанич Корректор М Ыароши

Редактор М. Циткина

Заказ 4330/54.

Подписное

Тираж 373

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4