Временных интервалов

Методы повышения точности измерения

Точность измерения временных интервалов определяется в первую очередь периодом генератора. Однако при уменьшении периода и, соответственно, увеличении частоты генератора повышается вероятность прихода сигнала переноса во время переключения счетчиков (переключение осуществляется последовательно от первого триггера ко второму, от второго к третьему и т.д.) и, следовательно, запись ошибочного кода. Для устранения этих эффектов применяется фазировка импульсов переноса и блокировка счетных импульсов (импульсов, поступающих на счетчик от генератора) на время переноса информации из счетчика в буфер.

1.3.1. Фазировка

Устройство фазировки неообходимо для того, чтобы осуществлять перенос состояния счетчика в буферный регистр лишь после окончания всех переходных процессов в самом счетчике.

Основной частью фазирующего устройства (рис.3) обычно является триггер с установочными входами (RS-триггер). На вход R триггера поступают сигналы с генератора опорной частоты. Состояние триггера при этом не изменяется, так как он уже находится в состоянии "0" (исходное состояние). Импульс "Стоп" переводит триггер в состояние "1". Первый же сигнал с генератора опорной частоты возвращает триггер в состояние "0", и на выходе дополнительного формирователя F, срабатывающего от отрицательного фронта, появляется сигнал переноса кода. Т.е. сигнал переноса появляется с приходом импульса “Стоп”, но момент поступления этого сигнала на схему переноса информации привязан к работе генератора и, соответственно,

Рис.3. Функциональная схема и временные диаграммы устройства фазировки

счетчика. Счетчик импульсов и триггер фазировки запускаются от разных частей сигнала генератора опорной частоты, вследствие этого перенос состояния в самом счетчике (установка счетчика) и перенос кода из счетчика в буферный регистр оказываются жестко привязанными друг к другу и при этом разнесены во времени. Обычно это время составляет половину периода генератора опорной частоты.

1.3.2. Перенос кода с блокировкой счетных

импульсов

С уменьшением абсолютного значения длительности измеряемых временных интервалов для повышения точности измерения опорная частота должна возрастать. Неизбежно наступит такой момент, когда время переноса кода из счетчика в буферный регистр станет сравнимым с периодом сигналов генератора опорной частоты или даже больше его. Если не принимаются специальные меры, то во время переноса кода в буферный регистр на вход счетчика продолжают поступать очередные сигналы с генератора опорной частоты (т.е. происходит изменение состояний триггеров счетчика). Чтобы исключить это явление и связанную с ним неопределенность в измерениях, вход счетчика на время переноса кода в буферный регистр блокируется (т.е. прекращается поступление на вход счетчика очередных импульсов с генератора).

Блок-схема измерителя временных интервалов с блокировкой счетчика и последующей коррекцией временной шкалы приведена на рис.4. Импульс "Старт" переводит триггер управления Т₁ в состояние "1", после чего сигналы генератора опорной частоты G поступают на объединенные входы схем пропускания &₁ и &₂. Через открытую по второму входу схему &₂ (в исходном состоянии триггер Т₃ находится в состоянии “0”) сигналы опорной частоты поступают на вход счетчика Т₄ – Т_n. Импульс "Стоп", соответствующий концу временного интервала, пройдя через устройство фазировки, во-первых, осуществляет перенос состояния счетчика в буферный регистр, во-вторых, переводит триггер Т₃ в состояние "1".

Триггер Т₃ перепадами на своих выходах управляет схемами пропускания &₁ и &₂ так, что схема &₁ открывается, а схема &₂ закрывается. Сигналы опорной частоты поступают теперь не на вход основного счетчика, а через открытую схему &₁ на дополнительный двоичный счетчик, состоящий в данном варианте из одного триггера Т₂. После регистрации двух импульсов триггер Т₂ вернется в исходное состояние. В этот момент с выхода триггера Т₂ сигнал поступит на счетный вход второго триггера Т₅ основного счетчика. Таким образом, происходит добавление 1 во второй триггер счетчика или, иначе, добавление двух "просчитанных" сигналов в основной счетчик.

Рис. 4. Функциональная схема ВЦП с блокировкой импульсов от генератора

Триггер Т₃, возвращаясь в исходное состояние сигналом с выхода триггера Т₂, откроет схему пропускания &₂ и закроет &₁. Сигналы с генератора опорной частоты снова будут поступать через схему непосредственно на вход основного счетчика. При поступлении следующих импульсов "Стоп" на вход такого измерителя временных интервалов каждый раз во время переноса кода из основного счетчика в буферный регистр будет происходить "досчет" двух импульсов в дополнительном счетчике и коррекция временной шкалы в основном счетчике.

После переполнения основного счетчика он, как и в рассмотренных ранее случаях, вернет в исходное состояние управляющий триггер Т₁, и генерация сигналов опорной частоты прекратится. Все устройство готово к началу нового рабочего цикла.

Дата добавления: 2015-05-10