рециркуляционный измеритель длительности импульсов

Формула изобретения

Рециркуляционный измеритель длительности импульсов, содержащий два элемента задержки и счетчик числа циркуляций, отличающийся тем, что в него дополнительно введены первый и второй компараторы, два элемента задержки и два резистора, причем вход устройства соединен с первым входом первого компаратора через первый элемент задержки и со вторым входом первого компаратора через последовательно соединенные первый резистор и второй элемент задержки и соединенный с ними параллельно второй резистор, а первый выход первого компаратора через третий элемент задержки соединен с первым входом второго компаратора, второй выход первого компаратора соединен со вторым входом второго компаратора непосредственно, первый выход второго компаратора соединен через четвертый элемент задержки со входом устройства, второй выход второго компаратора через счетчик соединен с выходом устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах для цифрового измерения (преобразования) длительности коротких импульсов.

Известен рециркуляционный измеритель длительности импульсов (авт. св. СССР N 699486, кл. G 04 F 10/04, 1976), содержащий логический элемент ИЛИ, элемент совпадения и счетчик, причем входной импульс подается на один из входов элемента ИЛИ с входа через последовательно включенные элементы задержки на элемент совпадения, на выходе которого входной импульс короче входного на величину, задаваемую задержкой второго элемента задержки. Укороченный импульс элемента совпадения поступает на вход счетчика числа циркуляций и на второй вход элемента ИЛИ.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для дискретного измерения длительности импульсов (авт. св. СССР N 708293, кл. G 04 F 10/04, 1980), содержащее элемент, выполняющий функции формирователя и логического ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента совпадения И, счетчик, два элемента задержки, причем вход первого из них подключен к выходу элемента совпадения И, а выход - к первому входу элемента ИЛИ. Входом устройства является второй вход элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу второго элемента задержки, а выход второго элемента задержки подключен ко второму входу элемента совпадения И.

Недостатком описанных устройств является большая погрешность, поскольку импульсы, прошедшие через элемент задержки, изменяют свою форму, что определяет неоднозначность их фиксации при укорочении. Эта неоднозначность сильно зависит от температуры и требует тщательного подбора второго элемента задержки при замене логических элементов. Кроме того, к недостаткам устройства можно отнести невозможность измерения длительности импульсов нестандартной амплитуды, малый диапазон длительностей измеряемых импульсов и отсутствие плавной регулировки величин дискрета. Перечисленные недостатки обусловлены использованием логических элементов, которым для надежной работы требуются импульсы стандартного уровня.

Задачей изобретения является разработка устройства, обеспечивающего улучшение точностных характеристик, обеспечение возможности плавной подстройки величины дискрета и возможности измерения длительности импульсов с амплитудой нестандартного уровня, расширение диапазона длительности измеряемых импульсов при сохранении простоты схемы.

Поставленная задача решается тем, что в рециркуляционный измеритель длительности импульсов, содержащий два элемента задержки и счетчик числа циркуляций, согласно изобретению дополнительно введены два компаратора два элемента задержки, и два резистора, причем вход устройства соединен с первым входом первого компаратора через первый элемент задержки и со вторым входом первого компаратора через последовательно соединенные первый резистор и второй элемент задержки и соединенный с ними параллельно второй резистор, а первый выход первого компаратора через третий элемент задержки соединен с первым входом второго компаратора, второй выход первого компаратора соединен со вторым входом второго компаратора непосредственно, первый выход второго компаратора соединен через четвертый элемент задержки со входом устройства, второй выход второго компаратора через счетчик соединен с выходом устройства.

В известных устройствах измерения длительности импульсов, реализующих комбинацию способа последовательного счета и способа прогрессирующих совпадений, используется логический элемент ИЛИ, который одновременно осуществляет функцию формирования импульсов, прошедших через элемент задержки, и элемент совпадения, с помощью которого осуществляется укорочение рециркулирующих импульсов на дискретную величину, определяемую элементом задержки. Отличительным признаком является использование двух компараторов. На первом компараторе с использованием двух резисторов и двух элементов задержки построен формирователь с привязкой к постоянной части фронтов импульсов, а на втором компараторе - элемент совпадения с учетом длительности фронтов импульсов. Реализация на компараторе элемента совпадения возможна лишь при наличии прямого и инверсного выходов первого компаратора, а наличие двух выходов второго компаратора позволяет исключить на входе логический элемент ИЛИ, заменив его монтажным ИЛИ. Одновременно осуществляется возможность плавной подстройки дискрета в пределах длительности фронтов импульса.

На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу измерителя.

В устройстве первый вход компаратора 1 через первый элемент задержки 2 соединен со входом устройства, а второй вход компаратора 1 соединен со входом устройства через последовательно соединенные второй элемент задержки 3 и резистор 4 и соединенный с ними параллельно резистор 5. Первый выход компаратора 1 через третий элемент задержки 6 соединен с первым входом компаратора 7, второй вход компаратора 7 соединен со вторым выходом компаратора 1 непосредственно. Первый выход компаратора 7 соединен через четвертый элемент задержки 8 со входом устройства, а второй выход компаратора 7 - с входом счетчика 9. Выход счетчика 9 соединен с выходом устройства.

Работает измеритель следующим образом.

Импульс t_x (фиг 2,а), длительность которого подлежит измерению, на входе устройства (фиг. 1) разветвляется и через элемент задержки 2 поступает на первый вход компаратора 1 (фиг 2,б) с задержкой t_зад1 (длительность задержки соответствует длительности фронтов пришедших импульсов), на второй вход компаратора 1 сигнал подается ослабленным через резистор 5 и параллельно ослабленным и задержанным через резистор 4 и элемент задержки 3 (фиг. 2,в). Выходной импульс компаратора 1 появляется через время задержки самого компаратора в момент равенства мгновенных амплитуд на первом и втором входах. Этому моменту соответствует определенная точка на переднем фронте измеряемого входного импульса, уровень которой не зависит от его амплитуды /Карпов Н.Р. Рециркуляционный измерительный преобразователь коротких временных интервалов в код //Приборы и техника эксперимента, 1980, N 2 с. 101-103./. Регулировка уровня привязки переднего фронта производится изменением потенциала на втором входе компаратора 1.

Точка привязки к постоянной части заднего фронта измеряемого входного импульса определяется величиной резистора 4 и длительностью задержки (t_зад2) элемента задержки, величина t_зад2 = 2t_зад1. Сформированные на выходах компаратора 1 импульсы подаются на входы компаратора 7 (фиг. 2,г). На первый вход компаратора 7 импульс подается через элемент задержки 6 с первого выхода компаратора 1 (фиг. 2,г сплошная линия), а на второй вход компаратора 7 с инверсного второго выхода компаратора 1 - непосредственно (фиг. 2,г пунктирная линия). Величину задержки T, создаваемой элементом задержки 6, выбирают исходя из требуемой величины дискрета, которая может подстраиваться на величину длительности фронтов импульсов путем изменения потенциала на втором входе компаратора 7.

В момент равенства мгновенных амплитуд на первом (фиг. 2,д пунктирная линия) и втором (фиг. 2,г пунктирная линия) входах компаратора 7, на его первом и втором выходах формируется импульс, временной интервал которого t_x-T (фиг. 2,е). Со второго выхода импульс фиксируется счетчиком, а с первого выхода поступает на вход устройства с задержкой T, создаваемой элементом задержки 8 (фиг. 2,ж). Длительность задержки выбирают не меньше максимально возможного измеряемого интервала.

Далее процесс циркуляции импульса происходит аналогично, причем его длительность в каждом цикле обращения уменьшается на величину T. Когда длительность импульса обращения становится меньше величины T, определяющей дискретность преобразования, происходит срыв процесса циркуляции. В счетчик будет записано N = t_x/T.

Предлагаемый рециркуляционный измеритель длительности импульсов позволяет улучшить точностные характеристики, поскольку осуществляется формирование рециркулирующих импульсов. Обеспечиваются возможность плавной подстройки величины дискрета и возможность измерения длительности импульсов с амплитудой нестандартного уровня, расширение длительности измеряемых импульсов при сохранении простоты схемы.