SU1451640A2 - Устройство дл измерени времени задержки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано дл  измерени  времени задержки сигналов стробировани  наносекундного диапазона и  вл етс  дополни- тельньЕм к а.с. № 1000999. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . В устройстве дл  измерени  времени задержки цель достигаетс  за счет введени  блока И слежени . Устройство также содержит управл емый генератор 1 импульсов, генератор 2 импульсов, блок 3 формировани  временного сдвига, блок 4 расширени  времени задержки, блок 5 формировани  временного интервала, блок 6 обработки и регистрации информации , блок 7 совпадени , блок 8 управлени  , блок 9 формировани  сигнала , исследуемый элемент 10. 3 ил. S (Л 01 а 14)

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано дл -измерени  времени задержки сигналов стробирсвани  наносек;,П1дног диапазона. -

ЦeлJ- 1:зобргтени  - повышение точности измерени .

На фиг,1 представлена блок-схема устройства дл  измерени  кремени за- дер;кки| на фиг о 2 временные диаграм мы, по сн ющие работу устройства дл  измерени  времени задержки| на фиг.З схемы блока слежени  и блока совпаде 1° „

Устройство дл  измерени  времени

задержки (фиг. 1) содержит угхравл - гаператор 1 мпульсоз,, генера- тор 2 импульсов, блок 3 формировани  временного сдвига, блок 4 расширени  времени задержки,, блок 5 формировани временного интервала, блок б обработки и регистрации информацииs блок 7 совпадени 3 блок 8 управлени j, блок 9 формировани  сигнала., исследуемьш элемент 10 и блок 11 слежени .

Выход управл емого генератора I соединен с объединенными первь ми входами блоков 3. 7 и 11, 1зыход генератора 2 соединен с объединенными вто- рьши входа ш блоков 3, 7 и 1 и тактовым входом блока 6 обработки и ре- .гистрации информацииS управл ющий вход, которого соединен с выходом блока 5 формировани  временного интервала и входом разрешени  блока 8 yn-t равлениЯ;, выход которого соединен с входами сброса блока 3 формировани  временного сдвигад блока 4 расширени  времени задержкид блока 9 форми- ровани  сигналов и блока б обработки и регистрации информации,- информационный вход которого соединен с выходом исследуемого элемента 10 входы которого соединены с выходами форми- рователей входного сигнала и сиг-- нала стробировани  блока 9э з праЕл ющий вход которого соединен с первым выходом блока 3 и первы 4 входом блока 4,, второй вход которого соединен с вторьш вьшюдом блока 3   входом стро- бкровантш: блока 9 выход блока 7 сов- падени  соединен с входом запуска блока 8   третьи входом блока 11 слежени  выход которого соединен с третьим входом блока 7 совпадени „

Блок 7 совпадени  содерж ит И-триг- гер 12 и элемент К 13,, выход которого соединен с R-входом триггера 12,

С- и D-входы которого  вл ютс  первым и вторьЕМ входами блока 7 совна- дени , пр мой выход D-триггера 12  вл етс  выходом блока 7, третий вхо которого соединен с первым входом .элемента И 13, второй вход, которого соединен с инверсньш выходом D-триггера 12.

Блок 11 слежени  (фиг.З) содержит инвертор 14 и D-триггер 5, D- и С входы которого  вл ютс  соответственно первьм и вторым входами блока третьим входом которого  вл етс  вход инвертора 14, выход которого соединен с R-входом D-тригге- ра IS, пр мой выход которого  вл етс  выходом блока 11. слежени .

Управл емьш генератор 1 импульсов вгзшолнен в виде кварцевого генератор с плавной подстройкой частоты. Блок 3 формировани  временного сдвига содержит два независимых двоичных счетчика и триггер разрешени , блок 4 расширени  времени задержки представл ет собой два HesaBHCtmbix двоичных счетчика„ Блок 5 формировани  временного интервала выполнен в виде триггера5 формирующего пр моуголь- ньй импульс3 начало которого совпадает с переднш З фронтом импульса на первом выхо,де блока 4 расширени  времени задержки5 а конец с передним фронтом тФшульса на второй выходе того же блока. Блок 6 обработки и регистрации информации содержит дво1|ч- но -дес тичный счетчик Г буферньй регистр , элементы дешифраторов и индикатора дл  визуального наблюдени  величины измер емого времени задержки и состо ни  выходной информации исследуемого элемента 10.

Блок 8 з правлени  содержит триггер разрешени  и элемент останова. Блок 9 формировани  сигнала выполнен в виде формировател  сигнала стробировани  с крутым пере,дним фрон- TOMj формировател  сигнала с малым внутренниг-4 сопротиЕлвниеМз формирующего , входной сигнал с крутым передним фронтом и элемента останова фор- В Шровани  сигналов;

Устройство дл  измерени  времени задер5и и работает следующим образом. Плавна  подстройка частоты позвол ет уст.ановнть частоту сигнала управл емого генератор-а импульсов, равную или меньшую частоты следовани  сигнала на выходе генератора 2 импульсов . При этом максимальна  раз- ница между периодами этих сигналов в несколько раз меньше величины периодов этих сигналов. Пр моугольные импульсы с вьпсодов управл емого генератора 1 и генератора 2 поступают на первые и вторые входы блока 11 слежени  и блока 7 совпадени  соответственно .

При совпадении передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2 блок 7 совпадени  вырабатывает сигнал запуска , который поступает на вход запуска блока 8. Передний фронт этого сигнала формирует сигнал управлени  схемой останова блока 8 управлени , а задний фронт переводит триггер разрешени  блока управлени  в состо ние, запирающее дальнейшее прохождение сигнала запуска на вход элемента останова блока 8 управлени . Сигнал управлени  на выходе блока 8 управлени , сформированный элементом останова этого блока, устанавливает в нулевые состо ни  счетчики блока 3 формировани  временного сдвига, блока 4 расширени  времени задержки, блок 6 обработки и регистрации информации , переводит элемент останова блока 9 формировани  сигналов на зедущий режим и устанавливает триггер раз- решени  блока 3 формировани  временного сдвига в открытое состо ние,разрешающее проход импульсов с выхо- ,5 ° одной стороны, момент совпадени 

совп определ емый блоком 7 совпадени , не характеризуетс  гистерезисом и ut.

О о В момент блок

вырабатывает сигнал запуска, после

дов управл емого генератора 1 и генератора 2 на входы двоичных счетчиков трго же блока 3, в которых число ук- ладьюающихс  счетных импульсов одина- ковсз и равно N. Если Т - период сиг- 40 чего блок 11 устанавга1ваетс  в ждущий нала генератора импульсов 2, а Тс режим, а-блок 7 - в режим блокирова- + ftt - период сигнала управл емого ни .,

Выражение (1) можно записать в ви- це 45 ЛТ, N (Tc + &t) - N-Tp (2)

Импульсы с выходов блока 3 поступают на блок 9 формировани  сигналов , где формируютс  дл  исследуемого элемента 10 входной сигнал и gQ сигнал стробировани  с крутыми передними фронтами, временной сдвиг между которыми равен 4Т, после чего элемент останова формировани  сигналов

генератора 1 импульсов, то временной сдвиг между началами импульсов на выходах блока 3 формировани  временного сдвига после полного заполнени  счетчиков

йТ H() &t.

(1)

где At - прирост периода сигнала генератора I после его подстройки;

ujt - гистерезис совпадени  передних фронтов импульсов генераторов 1 и 2.. Дл  аннулировани  слагаемого At в выражении (1) примен етс  блок ДI слежени , выходной сигнал которого

блока 9 переводитс  в закр лтое состо- 55  ние, запрещающее дальнейшее прохождение импульсов с выходов блока 3 формировани  временного сдвига на формирователи сигналов блока 9. Сформированные сигналы поступают на со1451640

управл ет запуском - блокированием блока 7 совпадени . На фиг,2 показано , что временной интервал между передними фронтами сигналов генераторов 1 (фиг.2а) и 2 (фиг.26) периодически уменьшаетс , т.е. происходит периодическое приближение во времени передних фронтов (интервалы ut,, &t,j,

фиг.2). Блок 11 слежени  определ ет момент времени t. (фиг.26), при котором.передний фронт сигнала генератора 2 совпадает с высоким логическим уровнем сигнала генератора

J. После огфеделени  момента t. блок 1} устанавливаетс  в режим блокировани . При этом передний фронт сигнала генератора 1 совпадает с низким логическим уровнем сигнала генёратот

ра 2. Указанное совпадение (фиг.2б) продолжаетс  до момента времени t .

СО оП У

определ ющего совпадение передних фронтов сигналов генераторов I и 2. Следовательно, блок И слежени  определ ет момент времени t , после которого передний фронт сигнала генератора I приближаетс  к переднему фронту сигнала генератора 2. В моменте t блок 11 на выход вырабатывает высокий логический уровень напр жени , запускающий блок 7 совпаде- ни . Поскольку после момента tc передние фронты сигналов генераторов 1 и 2 приближаютс  fipyr к другу стросом и ut.

О о В момент блок

вырабатывает сигнал запуска, после

чего блок 11 устанавга1ваетс  в ждущ режим, а-блок 7 - в режим блокирова ни .,

блока 9 переводитс  в закр лтое состо- 55  ние, запрещающее дальнейшее прохождение импульсов с выходов блока 3 формировани  временного сдвига на формирователи сигналов блока 9. Сформированные сигналы поступают на соответствующие шины входа и стробиро- вани  исследуемого элемента 10, ко- торьш перевозбуждаетс  в начале перепада входного сигнала. Передний фронт этого сигнала при подстройке частоты следовани  импульсов управл емого генератора 1 задерживаетс  по сравнению с передним фронтом сигнала стробировани  на величину дТ, котора  зависит от п-рироста периода t сигнала генератора 1 после подстройки его частеты. Если при этом врем  задержки сигнала стробировани  исследуемого элемента 10 больше сформированного временного сдвига CiTv между передними фронтами перепа

да. входного сигнала и сигнала стро- бировани , то компонент стробировани  элемента 10 зафиксирует сигнал, со- ответствующий сформированному блоком 9 входному перепаду. В противном случае компонент стробировани  фиксирует сигнал, соответствующий нулевому начальному входному уровню, так как сигнал стробировани  по вл етс  раньше на выходе компонента стробировани , чем перепад входного сигнала . достигает уровн  логического напр жени , т.е. такого уровн , который компонентом стробировани  исследуемого элемента 10 уже примен етс  как или соответственно.. Сигнал, зафиксированный компонентом, стробиро- вани  после по влени  его на выходе элемента 10, дешифрируетс , записываетс  в буферный регистр блока обработки и регистрации информации б и выдаетс  на индикаторы того же блока 6 дл  визуального наблюдени . Малое внутренее сопротивление формировател  входного сигнала блока 9 уменьшает вли ние входной емкости элемента 10 на врем  достижени  входным сигналом уровн  логического напр же- ни , Оказанное вли ние уменьшаетс  еще и тем, что элемент 10. перевозбуждаетс  входным сигналом с крутым передним фронтом в начале его перепада . При этом временной сдвиг ДТх на выходе блока 3 равен времени задержк сигнала стробировани  исследуемого элемента 10 в момент начала изменени  состо ни  ее выходной информации что свидетельствует о том, что ком- понентом стробировани  фиксиру.етс  начало перепада входного сигнала. Импульсы , временной,, сдвиг между передними фронтами которых ДТ с выходов

блока 3 формировани  временного сдвига поступают на входы двоичных счетчиков блока 4 расширени  времени задержки , в которых число укладывающихс  счетных ийпульсов одинаково и равно М„ Временной сдвиг между началами импульсов на выходах счетчиков после полного их заполнени .

0

ьт

30

35

20 40 45 50 55

м-лт,,.- (3)

На выходе 5 формировани  . временного интервала этот временной сдвиг u-Tu. трансформируетс  в пр моугольный импульс шириной iT,|. Передний фронт этого Ht-тупъса открывает вход дл  поступлени  счетных импульсов с выхода генератора 2 импульсов на двоично-дес тичный счетчик блока 6 обработки и регистрации информации . Задний фронт импульса на выходе блока 5 формировани  временного интервала закрывает прохождение счетных импульсов на двоично-дес тичнь1й 25 счетчик блока бз записывает информацию с этого счетчика в буферньм регистр блока б обработки и регистрации информации., триггер разрешени  блока 3 формировани  временного сдвига переводит в з:акрытое состо ние, а триггер разрешени  блока 8 управле - ни  - на ждущий режим. Информаци  на буферном регистре блока б дешифрируетс  и вьщаетс  на индикаторы того же блока б дл  визуального представлени - измер емого времени задержки сигнала стробировани . При определении блоком 11 7 момента t

момента t. начинаетс 

и блоком

.- „ .ici-iri.-v-. - новый цикл совп

измерений. Число;, записанное на двоично-дес тичном счетчике блока б обработки и регистрации информации:

ДТ.TC

(4)

Временной сдвиг ЛТ  вл етс  эквивалентньм измер емому времени задержки сигнала стробировани  в компоненте стробировани  исследуемой стробируемой интегральной схеьол. Если выбрать отношение М/Т. 10 , то. измеренное врем  задержки выражаетс  в наносекундах.

Таким образом, применение блока 11 слежени  в известном устройстве позвол ет свести к нулю гистерезис совпадени  передних фронтов сигналов генераторов 1 и 2. Поскольку гистет резис  вл етс  источником погрешности , блок 11 способствует увеличению

точности измерений времени задержки сигналов стробировани  в компонентах стробировани  интегральных схем.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Г Устройство дл  измерени  времени задержки по авт.св. № 1000999, отличающеес  тем, что, с

   516408

   целью повьп :ени  точности, в него введен блок слежени , первый вход которого соединен с выходом управл емого генератора импульсов, второй вход блока слежени  соединен с выходом генератора импульсов, третий вход блока слежени  соединен с выходом блока совпадени , третий вход которого соединен 10 с выходом блока слежени .

   II

   I С/7. I .

   Фиё.2