Аннотация 2
Введение 4
1. Многоотсчетные верньерные способы цифрового преобразования интервалов времени 6
1.1. Импульсно - нониусный способ 6
1.2. Радиочастотный способ 8
1.3. Экспоненциальный способ 9
2. Средства трех отсчетного цифрового измерения интервалов времени 12
2.1. Устройство цифрового измерения ИВИ с многофазным генератором 12
2.1.1. Шифратор термометрического кода в позиционный двоичный код 21
2.2. Цифровой преобразователь интервалов времени с фазовым интерполятором 23
2.2.1. Устройство фазовой интерполяции 39
3. Разработка функциональной схемы двухотсчетного верньерного ЦП ИВИ 45
Заключение 49
Список используемой литературы 50
Решение многих задач экспериментальной физики, исследование и контроль динамических параметров элементов и узлов радиоэлектронных устройств, сводятся к цифровому измерению (ЦИ) интервалов времени (ИВИ) в диапазоне 10-10-1 сек.
Цифровые методы измерения ИВИ можно разбить на две группы: прямые и косвенные.
Прямой метод состоит в том, что измеряемый ИВИ сравнивается с образцовым интервалом времени в натуральном масштабе времени и технически реализуется в виде трехступенчатой интерполяционной структуры преобразования с применением генератора образцовой частоты.
Косвенные методы ЦИ основаны на преобразовании измеряемого ИВИ в пропорциональное значение какой-либо другой физической величины и имеют двухотсчетную интерполяционную структуру преобразования с обязательной привязкой первой (начальной) шкалы отсчета к началу измеряемого ИВИ.
Косвенные методы ЦИ имеют высокую точность при реализации в диапазоне, лежащем ниже сотен нсек в качестве основных и интерполяционных цифровых измерителей интервалов времени с широким рабочим диапазоном от сотых долей нсек до сотен мксек и обладают низким быстродействием преобразования.
К косвенным методам относятся и двух отсчетные верньерные способы ЦИ ИВИ основаны на сравнении абсолютных значений двух монотонных функций времени, скорости изменения которых отличаются на небольшую величину.
Для их реализации используют ударно возбуждаемые синусоидальные колебания или серии импульсов, а также экспоненциальный заряд конденсаторов.
Различают три верньерных способа: импульсный; радиочастотный и экспоненциальный, которые и рассматриваются в данной бакалаврской работе.
В бакалаврской работе рассмотрены двух отсчетные верньерные (нониусные) цифровые преобразователи интервалов времени (ИВИ) в код, основанные на импульсно - импульсном, радиочастотном и экспоненциальном способах. Вместе с тем проанализированы, с привлечением временных диаграмм, работа средств трех отсчетного цифрового измерения (преобразования) ИВИ в код с многофазным генератором и фазовым интерполятором.
Одновременно детально проанализирована работа шифратора преобразования термометрического кода в позиционный двоичный код устройства фазовой интерполяции.
В третьей главе на основе проведенных исследований разработан двух отсчетный верньерный (нониусный) цифровой преобразователь (измеритель) длительности ИВИ, обладающий следующими характеристиками
• дискретность преобразования менее 1 нс,
• число уровней дискретизации не более (1^2)102);
• нестабильность частоты рециркуляционных генераторов менее 10-3-10-4;
• диапазон преобразования ИВИ не более 100 нс.
При этом максимальное значение длительности преобразуемых ИВИ и дискретности преобразования ограничиваются временами задержки кабелей задержки.
