CS252759B1

CS252759B1 - Time interval to voltage converter

Info

Publication number: CS252759B1
Application number: CS854921A
Authority: CS
Inventors: Bohumil Federmann
Original assignee: Bohumil Federmann
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS492185A1

Abstract

Podstata řešení spočívá v tom, že prv ní vstupní svorka je spojena se vstupem prvního tvarovacího obvodu, druhá vstupní svorka je spojena se vstupem druhého tva rovacího obvodu. Výstupní svorka prvního tvarovacího obvodu je spojena se spouštěcím vstupem klopného obvodu a dále je spojena se synchronizačním vstupem řídícího obvodu. Výstup^druhého tvarovacího obvodu je spojen s uvolňovacím vstupem řízeného zdroje kon stantního proudu, výstup klopného obvodu je spojen s blokovacím vstupem řízeného zdroje konstantního proudu a se vstupem ří dícího obvodu, jehož výstup je spojen s jednou svorkou kondenzátoru, jehož druhá svorka je uzemněna a dále je spojen se vstupní svorkou vzorkovacího zesilovače. Výstup řídícího obvodu je spojen se zapi sovacím vstupem vzorkovacího zesilovače a blokovacím vstupem klopného obvodu. Re ferenční vstup vzorkovacího zesilovače je spojen s referenční svorkou. Výstup vzor kovacího zesilovače je spojen s výstupní svorkou a výstup řídícího obvodu se vstup ní svorkou vzorkovacího zesilovače.The essence of the solution lies in the fact that the first input terminal is connected to the input of the first shaping circuit, the second input terminal is connected to the input of the second shaping circuit. The output terminal of the first shaping circuit is connected to the trigger input of the flip-flop circuit and is further connected to the synchronization input of the control circuit. The output of the second shaping circuit is connected to the release input of the controlled constant current source, the output of the flip-flop circuit is connected to the blocking input of the controlled constant current source and to the input of the control circuit, the output of which is connected to one terminal of a capacitor, the other terminal of which is grounded and is further connected to the input terminal of the sampling amplifier. The output of the control circuit is connected to the write input of the sampling amplifier and the blocking input of the flip-flop circuit. The reference input of the sampling amplifier is connected to the reference terminal. The output of the sampling amplifier is connected to the output terminal and the output of the control circuit to the input terminal of the sampling amplifier.

Description

Vynález se týká převodníku časového intervalu na napětí metodou zastavení pily určeného pro měření délky trvání periody, zpoždění, fáze nebo strmosti elektrického signálu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a time-to-voltage converter with a saw stop method for measuring the duration, delay, phase or steepness of an electrical signal.

—6—6

Pro Časy 10 s se doposud používá měření pomocí čítače nebo převod pomocí nabíjení kondenzátoru. Pro Časy řádově 10“^ s je nutno používat převodu pomocí vzorkování na časy 10 s až 10~⁶ s, při němž se využívá některé z metod pro tyto časy.For Times 10 s, counter measurement or conversion by capacitor charging has been used up to now. For times of the order of 10 ^ ^ s, it is necessary to use a conversion by sampling to times of 10 s to 10 ~ ⁶ s, using one of the methods for these times.

Nevýhodou měření pomocí vzorkování je složitost vlastního zapojení a velké nároky na výběr použitých součástek. Dále je zapotřebí velký počet měřených period, proto se toto měření nedá použít pro jednorázové nevratné děje.The disadvantage of measurement by sampling is the complexity of the wiring and the high demands on the selection of used components. Furthermore, a large number of measured periods is required, therefore this measurement cannot be used for one-time irreversible events.

Uvedené nevýhody zcela odstraňuje převodník časového intervalu na napětí metodou zastavení pily složený z tvarovacích obvodů, klopného obvodu, řízeného zdroje konstantního proudu, kondenzátoru, vzorkovacího zesilovače a řídícího obvodu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že první vstupní svorka je spojena se vstupem prvního tvarovacího obvodu, druhá vstupní svorka je spojena se vstupem druhého tvarovacího obvodu, výstupní svorka prvního tvarovacího obvodu je spojena se spoužtěeím vstupem klopného obvodu a dále je spojena se synchronizačním vstupem řídíoího obvodu, výstup druhého tvarovacího obvodu je spojen s uvolňovacím vstupem řízeného zdroje konstantního proudu, výstup klopného obvodu je spojen s blokovacím vstupem řízeného zdroje konstantního proudu a se vstupem řídícího obvodu, jehož výstup je spojen s jednou svorkou kondenzátoru, jehož druhá svorka je uzemněna a dále je spojen se vstupní svorkou vzorkovacího zesilovače, výstup řídícího obvodu je spojen se zapisovacím vstupem vzorkovacího zesilovače a blokovacím vstupem klopného obvodu, přičemž referenční vstup vzorkovacího zesilovače je spojen s re252 759 ferenční svorkou, dále je výstup vzorkovacího zesilovače spojen s výstupní svorkou a výstup řídícího obvodu se vstupní svorkou vzorkovacího zesilovače.These drawbacks are completely eliminated by the time-to-voltage converter by the stopping method consisting of forming circuits, a flip-flop, a constant current source, a capacitor, a sampling amplifier, and a control circuit according to the invention, wherein the first input terminal is connected to the input of the first a second input terminal is coupled to an input of the second shaping circuit, an output terminal of the first shaping circuit is coupled to a flip-flop input of the flip-flop and further coupled to a control circuit sync input, the second shaping circuit output is coupled to a controlled constant current source the output of the flip-flop is connected to the blocking input of the controlled constant current source and the input of the control circuit, the output of which is connected to one terminal of the capacitor, the other terminal of which is grounded and further connected to the input the sampling amplifier terminal, the control circuit output is coupled to the sampling amplifier write input and the flip-flop blocking input, the reference amplifier reference input is coupled to the re252 759 ferrule terminal, the sampling amplifier output is coupled to the output terminal, and the control circuit output to the sampling terminal input amplifiers.

Pokrok dosažený vynálezem spočívá v tom, že značná zkracuje potřebný počet měřených period pro získání naměřené hodnoty a zároveň umožňuje zvýšení přesnosti při měření velmi krátkých časů bez extrémních nároků na použité elektronické prvky.The progress achieved by the invention is that it greatly shortens the number of measurement periods required to obtain the measured value, while at the same time permitting an increase in the accuracy of the measurement of very short times without extreme demands on the electronic elements used.

Zavedením prvního Časového intervalu je možno zaručit používání převodu pomocí nabíjení kondenzátoru konstantním proudem pro časy až 10 ⁷ s bez velkých nároků na výběr použitých součástek. Zásadní změnou je zde způsob odečítání napětí na kondenzátoru, kde u dosud používaných metod je tato hodnota pro nulový interval nulová a dále je úměrná velikosti intervalu, kdežto u tohoto vynálezu platí nepřímá úměra mezi měřeným intervalem a výstupním napětím. Dále je možno měřit i jednorázové průběhy.By introducing the first time interval, it is possible to guarantee the use of the transmission by charging the capacitor with a constant current for times of up to 10 ⁷ s without a great demand on the choice of used components. A fundamental change here is the method of reading the capacitor voltage, where in the methods used so far, this value for the zero interval is zero and is proportional to the magnitude of the interval, while in the present invention there is an inverse relationship between the measured interval and the output voltage. It is also possible to measure one-off courses.

Předložený vynález je znázorněn na přiloženém výkrese, který představuje blokové schéma konkrétního převodníku časového intervalu na napětí metodou zastavení pily určeného k měření časového intervalu až do jednotek ns.The present invention is illustrated in the accompanying drawing, which is a block diagram of a particular time-to-voltage converter by a saw stop method designed to measure a time interval up to ns.

Převodník časového intervalu na napětí metodou zastavení pily je složen z tvarovacích obvodů, klopného obvodu, řízeného zdroje konstantního proudu, kondenzátoru, vzorkovacího zesilovače a řídícího obvodu. První vstupní svorka 8 je spojena se vstupem prvního tvarovacího obvodu J. Druhá vstupní svorka 2 je spojena se vstupem druhého tvarovacího obvodu 2. Výstupní svorka prvního tvarovacího obvodu J je spojena se spouštěcím vstupem 10 klopného obvodu 2 a dále je spojena se synchronizačním vstupem 11 řídícího obvodu 2» Výstup druhého tvarovacího obvodu 2 je spo jen s uvolňovacím vstupem 12 řízeného zdroje 4 konstantního proudu. Výstup klopného obvodu J je spojen s blokovacím vstupem 13 řízeného zdroje 4 konstantního proudu a se vstupem řídicího obvodu 2» jehož výstup je spojen s jednou svorkou kondenzátoru J, jehož druhá svorka je uzemněna a dále je spojen se vstupní svorkou 14 vzorkovacího zesilovače 6. Výstup řídicího obvodu 5 je spojen se zapisovacím vstupem 15 vzorkovacího zesilovače 6 a blokovacím vstupem 16 klopného obvodu Referenční vstup 17 vzorkovacího zesilovače 6 je spojen s referenční svorkou 18. Dále je výstup vzorko•5 252 759 vacího zesilovače 6 spojen s výstupní svorkou 19 a výstup 20 řídícího obvodu 2 ^3e vstupní svorkou 14 vzorkovacího zesilovače 6.The time-to-voltage converter by the saw-stop method consists of forming circuits, a flip-flop, a controlled constant current source, a capacitor, a sample amplifier, and a control circuit. The first input terminal 8 is connected to the input of the first forming circuit J. The second input terminal 2 is connected to the input of the second forming circuit 2. The output terminal of the first forming circuit J is connected to the trigger input 10 of the flip-flop 2 and further connected to the synchronization input 11 of the control The output of the second shaping circuit 2 is associated only with the release input 12 of the controlled constant current source 4. The output of the flip-flop J is connected to the blocking input 13 of the controlled constant current source 4 and the input of the control circuit 2 whose output is connected to one terminal of the capacitor J, the other terminal of which is grounded and further connected to the input terminal 14 of the sampling amplifier. the control circuit 5 is connected to the sampling input 15 of the sampling amplifier 6 and the flip-flop blocking input 16 The reference input 17 of the sampling amplifier 6 is connected to the reference terminal 18. Further, the output of the sample amplifier 5 5 252 759 is connected to the output terminal 19 and output 20 2 control circuit ^3e input terminal of sampling amplifier 14 6th

Vstupní signály jsou přivedeny na vstupní svorky 8 a j), odkud jsou vedeny na vstupy tvarovacích obvodů I a 2, které je upraví pro další zpracování. Pomocí uvolňovacího vstupu 12 řízeného zdroje 4 konstantního proudu dojde k jeho odblokování a započetí nabíjení kondenzátoru 2·The input signals are applied to the input terminals 8 and j), from where they are routed to the inputs of the forming circuits I and 2, which adjust them for further processing. By means of the release input 12 of the controlled constant current source 4, it is unblocked and the charging of the capacitor 2 starts.

Přes spouštěcí vstup 10 klopného obvodu 2 dojde k jeho spuštění a po konstantním čase klopný obvod 2 svým výstupem přes blokovací vstup 13 řízeného zdroje 4 konstantního proudu zastaví nabíjení kondenzátoru 2· Tento stav je registrován i v řídícím obvodu 2» který zablokuje pomocí vstupu 16 klopný obvod 2» tia zamezí dočasně jeho opětovné spuštění přes jeho spouštěcí vstup 10. Pomocí zapisovacího vstupu 15 vzorkovacího zesilovače 6 dojde k zapsání hodnoty ze vstupní svorky 14. dále se odečte referenční napětí z referenčního vstupu 17. čímž se na výstupní svorce 19 objeví časový rozdíl mezi první vstupní svorkou 8 a druhou vstupní svorkou 2. převedený na napětí.Through the trigger input 10 of the flip-flop 2 it starts and after a constant time the flip-flop 2 stops its charging through the blocking input 13 of the constant current source 4 to charge the capacitor 2. This state is registered in the control circuit 2 The tia circuit 2 temporarily prevents it from being restarted via its trigger input 10. By means of the write input 15 of the sampling amplifier 6, the value from the input terminal 14 is written. Furthermore, the reference voltage is subtracted from the reference input 17. between the first input terminal 8 and the second input terminal 2, converted to voltage.

Řídící obvod 2 Ρθ čase potřebném pro zápis a zpracování napětí ze vstupní svorky 14 pomocí blokovacího vstupu 16 klopného obvodu 2 « svého výstupu 20 spojeného se svorkou kondenzátoru 2 zastaví klopný obvod 2» řízený zdroj 4 konstantního proudu a kondenzátor 2 vrátí do výchozí polohy, což je podmíněno synchronizačním vstupem 11 tak, aby v čase měření byly všechny obvody dostatečně uklidněny.The control circuit 2 časeθ of the time required to write and process the voltage from the input terminal 14 by the latch input 16 of the flip-flop 2 «of its output 20 connected to the capacitor terminal 2 stops the flip-flop 2» controlled constant current source 4 and return the capacitor 2 to its initial position. it is conditioned by the synchronization input 11 so that all circuits are sufficiently calm at the time of measurement.

Celý převod se na výstupní svorce 19 projeví tak, že dojde-li ke spuštění klopného obvodu 3 přes spouštěcí vstup 10 ve stejném čase jako k uvolnění řízeného zdroje 4 konstantního proudu přes vstup 12. dosáhne napětí na kondenzátoru 2 právě takové hodnoty, jaká je na referenční svorce 18, což se projeví na výstupní svorce 19 jako nulová hodnota;The entire conversion on the output terminal 19 is such that when the flip-flop 3 is triggered via the trigger input 10 at the same time as the controlled constant current source 4 is released through the input 12, the voltage at the capacitor 2 reaches exactly a reference terminal 18, which is reflected at the output terminal 19 as a zero value;

Pokud dojde k uvolnění na uvolňovacím vstupu 12 v jiném čase jako spuštění na spouštěcím vstupu 10, má to za následek nárůst napětí na kondenzátoru 2i^a tím i na vstupní svorce 14 na jinou hodnotu než je na referenční svorce 18. což se projeví na výstupní svorce 19 jako převod časového intervalu na napětí. Tento převod je velmi lineární až do času řádově ns, navíc v čase zablokování přes blokovací vstup 13 je nabíjení kondenzátoru 2Releasing on the release input 12 at a different time as triggering on the trigger input 10 will result in a voltage increase at the capacitor 2i ^and thus at the input terminal 14 to a value other than the reference terminal 18. as reflected in the output terminal 19 as a conversion of time interval to voltage. This conversion is very linear up to the time of the order of ns, in addition at the time of blocking via blocking input 13 is charging the capacitor 2

252 759252 759

- 4 dostatečně ustáleno, což se příznivě projevuje i na linearitě a přesnosti převodu již u malých hodnot napětí na výstupní svorce 19. poněvadž napětí na svorce kondenzátoru £ a vstupní svorce 14 dosahuje svých největších hodnot.4 is sufficiently stable, which also has a positive effect on the linearity and accuracy of the conversion even at low values of the voltage at the output terminal 19, since the voltage at the capacitor terminal 8 and the input terminal 14 reaches its highest values.

Vynález je možno využít při měření dynamických vlastností všech druhů integrovaných obvodů, tranzistorů a diod. Dále je možné jej využít při měření fázového posuvu napětí na vedení, při měření přechodových dějů v elektrických obvodech apod.The invention can be used to measure the dynamic properties of all kinds of integrated circuits, transistors and diodes. It can also be used for measuring phase shifts of voltage on lines, measuring transient processes in electrical circuits, etc.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Time-to-voltage converter by the stopping method consisting of forming circuits, flip-flop, constant current source controlled, capacitor, sampling amplifier and control circuit, characterized in that the first input terminal (8) is connected to the input of the first forming circuit (1), the second input terminal (9) is connected to the input of the second forming circuit (2), the output terminal of the first forming circuit (1) is connected to the trigger input (10) of the flip-flop (3), and further connected to the synchronization input (5), the output of the second shaping circuit (2) is coupled to the constant input release (12) of the constant current source (4), the output of the flip-flop (3) is coupled to the constant current blocking input (13) of the constant current and input of control circuit (5), whose output (20) is connected to one terminal of capacitor (7), the other terminal of which is grounded and further connected to the input terminal (14) of the sampling amplifier (6), the output of the control circuit (5) is coupled to the write input (13) of the sample amplifier (6) and the blocking input (16) of the flip-flop (3). (6) is coupled to the reference terminal (18), the output of the sampling amplifier (6) is coupled to the output terminal (19), and the output (20) of the control circuit (5) to the input terminal (14) of the sampling amplifier (6).