JPS5810929A - カウンタ用ゲ−ト回路 - Google Patents

カウンタ用ゲ−ト回路

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JPS5810929A
JPS5810929A JP57109122A JP10912282A JPS5810929A JP S5810929 A JPS5810929 A JP S5810929A JP 57109122 A JP57109122 A JP 57109122A JP 10912282 A JP10912282 A JP 10912282A JP S5810929 A JPS5810929 A JP S5810929A
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JP
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signal
gate
input
circuit
counter
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ウイリアム・グラント・ウイルク
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/135Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of time reference signals, e.g. clock signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K21/00Details of pulse counters or frequency dividers
    • H03K21/02Input circuits
    • H03K21/026Input circuits comprising logic circuits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Channel Selection Circuits, Automatic Tuning Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カウンタ、特にユニバーサル・カウンタ忙好
適なゲート回路に関する。
ユニバーサル・カウンタは、印加した未知の電気信号の
周波数、周期、パルス幅、パルス立上がり又は立下がり
時間、住起する電気現象間の時間及びパルス総数等の電
気的@特性の決定に使用する汎用計測器である。基本的
忙は、これらM特性の大半は、先ず入力未知信号を最適
レベルに変換し、次にレベル変化点(transiti
ons )の数又は隣り合ったレベル変化点間の時間を
測定することKよって決定されるものである。この測定
には、カウンタ回路を予定の正確な時間ゲートし、信号
を所定回路に伝達し同期させることKより所望の測定な
行なう必要がある。従来は、このために複雑なゲート及
び計数構成を必要とすると共和、複数信号路間の遅延時
間の整合を必要とした。
したがって、本発明の目的の1つは、新規なカウンタ用
ゲート回路を提供することである。
本発明の他の目的は、数種の入力信号源からカウンタへ
デジタル信号の分配及び同期を行なうための簡単なゲー
ト構成及び制御回路を提供することである。
本発明の更に他の目的は、最少ゲート数で′高速信号路
を形成することKより高周波動作が可能なカウンタ用ゲ
ート回路を提供することである。
本発明の別の目的は、多数の信号路間の遅延整合を不要
とするカウンタ用ゲート回路な提供することである。
本発明のその他の目的は、2個のフリップフロッグ(F
F)と2個のゲート・パンケージで構成でき、部品点数
が少なく1価格、占有面積及び消費電力の低減ないし節
約が可能な簡単なゲート制御回路を提供することである
本発明のその他の目的、特長、作用効果は、添付図面を
参照して以下の説明V*めげ当業者には容易KMi解で
きるであろう。
本発明のカラ/り用ゲート回路は、内me号源を含む数
種の人力信号源からのデジタル信号を1対の計数回路の
一方又は両方へ加えると共に同期させ、複数の計数又は
計時測定を可能和する。第1の同期FFは、第1又は第
2人力値号及びアーミング(動作準備)信号に応じて第
1ゲートを開き、第1人力値号を1対のカウンタ回路の
一方へ通過させる。第2同期FFは、第1同期FFの出
力と$2人力力値に応じて第2ゲートを開き、第2人力
値号を1対のカウンタ回路の他方へ通過させる。この回
路構成により、信号路間の遅延整合な不要にする。カウ
ンタ回路内VC1g積した計数値は例えばプロセッサに
より演算して、各種測定結果を得る。
以下、添付図を参照して本発明によるカウンタ用ゲート
回路な具体的Ka明する。
第1図は本発明による2チヤンネル(CH)!エバーサ
ル・カウンタ用ゲート制御回路を示し、この回路は、第
1pk’囮、第1ゲートH1第2FFα4及び第2ゲー
トαeを含み、デジタル信号を同期してゲートし、計数
及び計時測定を行な−う。本実施例では、BCL(エミ
ッタ結合ロジック)及び市販の最新の部品を使用する0
図では一端が電圧Vy K接続された多数のプルダウン
抵抗Pを使用しているが、これらは周知であるので詳述
することは避ける。試作し試験した本実施例においては
抵抗Pは7sΩであり、VTは+2.7ボルトである。
CHAの信号路は、入力端■、相補出力大、ムを発生す
る**増幅器として動作するORゲートの、オン時にベ
ース接地増幅器として動作するトランジスタースイッチ
34、前述した第1ゲートα2及びカウンタの初段FF
(ホ)を含む。このカウンタは、リップル・カウンタで
あるのが好ましい。
同様c、cHBの信号路は、入力端(至)、相補出力B
、Bを発生するORゲート021、トランジスタ・スイ
ッチ(財)、前述した第2ゲート(161及び他のカウ
ンタ段の初段FF(至)より成る。
この好適実J11例ノcHA及ヒCH13ノF’FQI
α尋、(2)、(至)は、すべて正方向(下から上へ向
かう)エツジ(レベル変化)トリガ型のD型FFである
後述の説明から明らかとなるように、同期FFQI。
Iのトリガに使用するエツジ極性(方向)は、カウンタ
段のFF(イ)、(3Iのトリガに使用するエツジと逆
極性であることが必要である。このl性反転は、ゲー)
 Q3 、α8により信号を反転することにより行なう
。勿論、FF(ハ)、(至)を負方向(上から下へ向か
う)エツジ・トリガとし、ゲー) 03 、 Q6’を
非反転としても同一結果が得られる。
制御ロジック・ユニット(CLU)(4(Iは、複数の
劃−論理信号を発生してゲート制御回路の動作モードを
決める。このCL U (4(11は、ハードウェア結
線のロジック@ゲートであるのが好ましく、そのロジッ
ク状態は制御パネルのスイッチで制御してもよい。或い
は、CLU(4(Nを更に高級なマイクロプロセッサ等
にしてもよい。CLU(4Gで発生した各種論理状態及
び論理信号並びKそれらのゲート制御回路への作用は、
次のとおりである。
811m1信号■を抵抗Cを介してトランジスタ(42
1のベースに印加し、そのオン−オフ状態を制御する。
トランジスタ(4aは、図の例ではPNP型であるので
、論理低レベルでオンとなり高レベルでオフとなる。ト
ランジスタゆがオンとなると、これかに’ i” (1
1)のクロック入力端へ高速B信号を通過させる直列素
子となる。この信号路は、他に3個のORゲート■、m
、(41Gと負入力ANDゲートωとt含む。
制御信号Wを他の抵抗Cを介してトランジスタa′IJ
ノペースに印加し、そのオン・オフ状態を制御する。制
御1IIII信号線の抵抗Cは、実質的に等しく約1に
Ωであるのが好ましい。トランジスタ5)は、オン状態
において、グー) (441、(461、(財)及び−
を介してFFQ(lのクロック端子へ至る高速A信号路
の直列素子となる。
制御信号Xを抵抗Cを介してNPN )ランジスタ(ロ
)のベースに印加する。これは、論理高レベルでオンと
なり、負入力ANDゲート艶の一方の入力ヲ高レベルに
プルアップ(引き上げ)してディスエーブルC無出力と
)する。
アーミング信号である制御信号GATEyORケートω
を介してFFQ(lの0人力に印加する。GAT]13
佑号が低レベルのとき、FFQ(lはアーミングされる
。D入力が低しペルモあればこれがFF(IQf)Q出
力に現われ、グー)03t−エネーブル(有田力と)し
FFQ4)をアーミングする。この動作については、特
定例に基いて後述する。
次に、制御信号Yを抵抗Cを介してトランジスタ(財)
のベースに印加し、そのオン・オフ状態を制御する。更
Kまた、インバーター及び抵抗Cの直列回路を介してト
ランジスタI2のベースに印加し、そのオ/・オフ状態
を制御する。Y信号が低レベルのとキ、トランジスタ(
2)はオン、トランジスタfiりはオフであり、B入力
信号が抵抗(ロ)及びワイヤードORゲート−を介して
貴人力ANDゲー)(161とFF(14のクロック端
子とに印加される。Y信号が高レベルのときは、トラン
ジスタ(2)はオフ、トランジスタ臼はオンとなり、ク
ロンク信号CLOCKがトランジスタI7J及びORグ
ー)64)v介してANDゲートαeとFFQJとに印
加される。クロンク信号は、所望の安定高周波基準で例
えば正確な時間測定を行うためK 320 MHzの高
周波である。
制御信号B、低抵抗を介してトランジスターのベースに
印加し、これをオン−オフ制御すると共K、インバータ
ー及び抵抗Cの直列回路を介してトランジスターのベー
スに印加し、そのオイ・オフ状態を制御する。トランジ
スターは、オン状態において、FPQlf)Q出力をO
Rゲート(ト)の一方の入力と負入力ANDゲートσα
の一方の入力とに印加する。勿論、オフ状態では、トラ
ンジスタ田のコレクタ及び前述したグー)鱒、翰の入力
はプルダウン抵抗PKより低レベルとなり、両ゲートな
エネーブルとする。
最後に1 リセット信号RE8ETvCLU顛から同期
FFQ・、α(K印加し、高論理レベルを与えて両Q出
力を高レベル、両Qt15力を低レベルにセントシ、最
初の状態に戻す(リセットする)。同じ信号により、カ
ウンタ段FF(ハ)、(至)もリセットして両Q出力を
低レベルとする。
CLU−からの制御信号の説明を第2図を参照しながら
要約する。第2図は、ユニバーサル・カウンタの各機能
における各種制御信号の信号状態の論理表を示す、5!
J中、4点は制御信号が低レベルであり、無印は高レベ
ルであることを示す。
CL U (4Gは、ユニバーサル・カウンタの特定機
能毎に%定組合わせの制御信号を発生して高速信号路を
形〆させる。この回路動作を追跡するのは、デジタル技
術の知識を有する尚業者には比較的容易であろう、−例
としてCI A入力に印加した入力パルスのパルス幅を
測定する場合につき説明する。この測定を行な5には、
一般に、希望するパルスの前縁でゲートを開きゲートが
開いている期間中既知パルス数を計数し、そのパルスの
後縁でゲートを閉じる。第2図中パルス幅測定を意味す
るWIDTHムの項の論理状態を見ると、制御信号V及
びYは高レベルで制御信号W、X、Zは低レベルである
。よって、トランジスタ(社)、(ロ)、(24及び(
財)はいず紅もオフである。ゲートα2の一方の入力は
低レベルにプルダウンされており、他方の入力はFFQ
QのQ出力により高レベルに維持されている。トランジ
スタ碕はオンであり、入力信号Aは負入力ANDグー)
6Gの一方の入力に印加される。このANDゲー)6t
)は、(リセット信号Rgsg’rが高レベルであると
仮定して)FF(1(IのQ出力から他方の入力に印加
された高レベルにより、しばらくディスエーブルされて
いる。トランジスターがオンになると、CLOCK信号
カFFQ41のQ出力の高レベルによりディスエーブル
している負入力ANDゲートQGを通過する。トランジ
スターがオンすると、rpaof)Q出力の低しベルヲ
10Rゲート■及びムNDゲー) 9Gの入力に伝達さ
れる。GATi!信号は最初高レベルであって、RFi
 8 E T信号が一レベルとなった後%FFQ1.Q
4)のQ出力はFF(IQのD入力に印加した高レベル
により高レベルに維持される。これらすべての状態カー
成立した後、パルス幅測定が可能となる。先ず、GAT
E信号を低にし、FFQIのD入力に低レベルを加えて
、それをアーミングする。)くルスAの前縁力1高レベ
ルになったと仮定すると、Aは低になる。
ANDゲート団はま“だテイスエーブル状態であるが、
ANDゲー) ff(Iはエネーブルされ、′<kxA
の負方向エツジによりANDゲートσQの出力を高レベ
ルとし、k″FQOを反転させ、七のD入力vQ出力更
KFFQ4のD人カへ伝達する。よって、ANDゲート
a3及び輪な共にエネーブルとする。
ゲートαaの一出力が高レベルとなると、FF(1)が
反転する。PF’(IIのQ出力は高レベルとなりゲー
トσGをディスエーブルし、ORゲート■を介してFF
αgr)I)入力を高レベル和する。FF(14)K印
加した次の正方向CLOCK信号エツジがそのD入力V
Q出力へ進め、CLOCK信号が負方向に向かうとAN
Dゲートαeはエネーブルされ、その出力な高レベルと
し、CHBのカウンタ段のFF@を反転させる。
FFQ4)のQ出力の低レベル忙よりANDゲートae
がエネーブルされると、CLOCK信号はそれを通過し
、その正方向エツジがCHBのカウンタ段により計数さ
れる。A入力の後縁(負方向工、ツジ)が到来すると、
ム信号の正方向エツジは、ANDゲートffeがディス
エーブルされている′ので何等の作用をも生じないが、
ムバルスの負方向エツジがトランジスタ(5)を介して
印加されると、!tKエネーブルされているANDゲー
ト団の出力を高レベルとしてFFQ(lを反転させ、そ
のD入力の高レベルなQ出力へ進め、ゲー)Q3をディ
スエーブルする。次の正方向CLOCK信号エツジがF
FQ4)のQ出力を高レベルとしANDゲートaeをデ
ィスエーブルし、CHBカクンタ段におけるCLOCK
パルスの計数動作を終了させる。 CHムのカウンタ段
は、この動作中ただ1カウントを行なうのみである。よ
って、このサイクルの終わりkおいて、Aカウンタ段の
計数は1カウントで、Bカラ/り段の計数はAパルスの
パルス幅に正比例する。この計数値をマイクロプロセッ
サで読み、Aパルスの前縁から後縁までの経過時間を計
算してパルス幅欄定結果を得る。或いは、この計算を複
数回行ない、パルス輻ムの平均値掬定を行なってもよい
平均パルス幅を求めるには、マイクロプロセッサにおい
てB計数値をA計数値で割れば、1サイクル当たりの平
均クロックパルス数が求められる。
次に%第3図の波形WAv用いて回路動作を説明する。
−例としてCHA入力端に印加した反復入力信号の周期
V橢定する場合について述べる。再び第2図のPERI
OD Aの項を見れば、制御信号v、w、x、y及び2
はすべて高レベルであることが判る。よってANDゲー
)Mはこの測定中ディスエーブルさ゛れ、CLOCK信
号はトランシュターを介して能動状態にあり、トランジ
スタ(財)、Ieはオフ、トランジスタe?41はオン
であり入力信号人をANDゲー)a3へ通過させる。最
初[、RE8BT信号が高レベルですべてのFFのQ出
力ラミ[レベルにしているとする。GATE信号は高レ
ベルであり、RE8ET信号が低レベルとなった後も、
GATB信号は同期FF(101,α滲のQ出力を高レ
ベルとし、ANDゲートα3.Q61t−ディスエーブ
ルする。
GATIIi信号が低になると、測定サイクルが始まる
GATE信号か低となると、FF(IQのD入力が論理
低レベル°となる。A信号の次の負方向エツジにより、
負入力ANDゲート翰の出力は高レベルとなり、FF(
1(1−反転させ、低レベルのD入力をそのQ出力に進
め、ANDゲートα2をエネーブルとする。しかし、A
信号はこのとき高レベルであるので、ANDグー)Q2
1の出力は低のままであ1゜次の正方向CLOCK信号
エツジがFP041に印加されると、そのD入力vQ出
力へ進め、ANDゲートa61をエネーブルとする。し
かし、このと書CLOCK信号は高レベルであるので、
ANDグー)aef)出力は低にとどまる。CLOCK
信号が低レベルに移行すると、ANDゲート翰の出力は
高となり、それ虻よる正方向エツジでCHBのカラ/り
段FF(至)を反転させ、クロックパルスの計数な開始
する。同様に、A信号か低レベルになると、エネーブル
されているANDゲートαaの出力が高となり、それK
よる正方向エツ、ジがCHAカラyり段P?@を反転さ
せ、A信号サイクルリ計数を開始する。この状lIKな
ると、ANDゲートQ3゜aeはGATIが高に移行す
るまでエネーブルされたiまであり、カウンタ段はそれ
ぞれ2反転したA入力すぎ号及びCLOCK信号を受は
続ける@GAT13信号が高となり測定を終えると、A
入力・1m号の次の負方向エツジで正方向エツジがAN
Dゲートσaの出力に生じ、k″F(1(1を反転させ
、高レベルのGATI信号vFFQ(10D入力からそ
のQ出力へ進め、ANDゲー)(13をディスエーブル
し、CHAカウンタ段の計数動作を終了させる。次の正
方向CLOCK@号エツジで、FF(14)f)D人力
カら高レベルがそのQ出力へ現われ、ANDゲートQ6
1vディスエーブルし、CM Bのカウンタ段の計数動
作を終わらせる。次に、ffイクロプロセッサがこれら
カウンタ段の計数値を読取り信号Aの1サイクル尚たり
のクロック・パルス数を計算し、更に前述したとおりサ
イクル数で割ることKより信号人の1サイクル当たりの
平均周期を求めることもできる。tた、この値の逆数を
計算すると、信号ムの周波数が求まる。第2図から分か
るとおり、FルI(QUFiNCY A及びPRRIO
D A両側定時は制御信号V〜2の輪環状態は同じであ
る。
上述の説明から明らかな如く、同期Fk’鵠+’ (1
41を駆動し、ゲートQ3 、 u61t−エネーブル
とする信号のエツジ極性はカウンタ段の初段FF(21
9,o19v駆動する信号エツジと逆極性である。この
菫要性は、同期J?F及び関遅ゲートを示す第4図をよ
く見れは分かるであろう。そのタイムチャート蓼菖5図
に示す、第4図では、簡単のため、FFfi(1,負入
力ANDゲー)a3.正方向エツジ・トリガのカウント
ダウン素子(ハ)の゛詳細は省略する。計数する入力信
号を信号!1rlJからFP(IQのクーツク人力に直
接印加し、GATE信号は信号+Il鋤を介してD入力
へ直接印加する。FF(1(lのQ出力は、計数入力信
号と共和それぞれ信号5iea、−を介してANDゲー
)Q3の両人カヘ印加する。ANDゲートaりの出力は
信号線−を介してカウントダウン素子(イ)へ印加する
。装置全体を初期値化(リセット)すると、信号!!!
−のGATE信号は高レベルであり、信号!I−のQ出
力も同様である。ANDゲートα2はディスエーブルさ
れ、信号ll1IIIの出力は低レベルになる。第sw
J中、時点丁・で線翰のGATIC制卿信号が低レベル
となると、1iuoの計数人力信号の次の正方向エツジ
−がFF(11を反転させる。僅かの遅延時間(10り
の後FF(IQのD入力における低レベルかQ出力に到
来し、@@に負方向エツジ(IQ4)を生じる。これK
よりゲートα2はアーンングされる。針数人力信号の次
の負方向エツジ(1G6)によりゲートa3がエネーブ
ルされ、短かい伝搬遅延時間(108)の後クー) (
13の出力は高レベルとなり、正方向エツジ(110)
を生じる。GATE@号が低レベルにある間、S−の計
数入力信号の次の正方向エツジ(112) Kよりゲー
トα2の出力に負方向エツジ(114)が生じる。次い
で、次の負方向エツジ(116)が生じると、ゲート(
13の出力は正方向エツジ(118) v生じる。この
動作は繰返されるが、図面の都合上時点〒1で#磐のG
ATE信号が高レベル忙なったと仮定する。
時点!1後に計数入力信号の次の正方向エツジ(120
) Kより!I(至)が高レベルへ移行すると、高いG
ATE信号がFF(IQを動作させてI!−を高レベル
となし、ANDゲートaav厘ちにディスエーブルし、
+1iifsv低レベルへ移行させる。よって、時点7
o〜〒1間では計数入力信号の2つの正方向エツジ噌、
 (112)が存するか、カウンタ段で計数される正方
向エツジ(110) e (11g)を生じるのは、こ
れに続く2個の負方向エツジ(106) 、 (116
)である。
負方向エツジ(1OS)は正方向エツジ(2)、 (1
1り関のどこでも(エツジ(104)の前でも)生じる
可能性があるが、どんな場合でも計数信号すなわち正方
向エツジ(11G)が発生される。他方、a(至)(は
グリッチ(不要な狭いパルス)は生じないので、計数誤
りを生じる虞れはない。更に、伝搬遅延(102)は計
数信号幅に比較して長くてもよい。事実、この遅延は、
計数信号周期からFF(ハ)が安定して計数するために
m(至)K現われなければならない最少幅V差引いた値
を限度とする任意の長さであってよい。それ故、付加ゲ
ートを複数個接続して信号路の遅延を整合する必要は全
くなくなる。
以上、本発明のカウンタ用ゲート回路を好適実施例に基
いて説明したが、本発明は何らこれら特定実施例KII
I!定されるべきでなく、本発明がそのfft術思想な
逸脱することなく種々の変更、変形及び広範囲の応用が
可能であることは、いうまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるゲート回路を2チヤンネル・エニ
ーバーサル嗜カウンタに応用した好適実施例を示す簡略
回路図、第2図は第1図のユニバーサル・カウンタに各
種動作をさせるための制御信号の論理表、第3図は第1
図回路の動作説明用波形図、第4図は1個の同期フリツ
プフiツブ及び関連ゲートの@略図、#!5図は第4図
回踏動作の説明用タイムチャートである。 aa 、 (14+・−・拳・制御1回路、α3.(1
G・−・・ゲート回路、(1)、aa・・・・・カウン
タ段、GATE・・・・・−r−ミング信号、CHA(
又はCHB)、CLOCK−・・・・入力信号、FF1
oQ、FF14Q・・・・・エネーブル信号、ゲート1
2.ゲート16・・・・・計数信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、7−ミンク信号及び入力信号の第1方向レベル変化
    に応答してエネーブル信号を発生する制御回路と、上記
    エネーブル信号及び上記入力信号の第2方向レベル変化
    に応答して上記入力信号の計数信号を発生するゲート回
    路とを具えるカウンタ用ゲート回路。 2.7−ミンク信号及び無1入力信号に応答して第1ヱ
    ネーブル信号を発生する第1制御回路と、少なくとも上
    記第1エネーブル信号に応答して上記第1人力値号の第
    1計数信号な発虹る第1ゲート、回路と、上記第1エネ
    ーブル信号及び第2人力値号に応答して第2エネーブル
    信号を発生する第ZWa回路と、上記@22エネーブル
    信及び上記第2人力値号に応答して上記に2人カ信号の
    第2計数信号を発生する第2ゲート回路とを具え、上記
    各制御1路及びゲート回路はそれぞれの入力信号の相互
    に異なる方向のレベル変化に応答することを特徴とする
    カウンタ用ゲート回路。
JP57109122A 1981-07-13 1982-06-24 カウンタ用ゲ−ト回路 Granted JPS5810929A (ja)

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US06/282,368 US4423337A (en) 1981-07-13 1981-07-13 Gate circuit for a universal counter
US282368 1981-07-13

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JPS5810929A true JPS5810929A (ja) 1983-01-21
JPS6317364B2 JPS6317364B2 (ja) 1988-04-13

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ID=23081201

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US (1) US4423337A (ja)
JP (1) JPS5810929A (ja)
CA (1) CA1188376A (ja)
DE (1) DE3226032C2 (ja)
FR (1) FR2509550B1 (ja)
GB (1) GB2104329B (ja)
NL (1) NL186357C (ja)

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