Интервальный таймер: счетчик интервалов времени

Интервальные таймеры (счетчики временных интервалов) используются для измерения интервалов между электронными импульсами: используя схемы, очень похожие на счетчики частоты, они часто объединяются в одном испытательном приборе.

Интервалы времени или счетчики временных интервалов позволяют измерять временной интервал между фронтами сигналов. Их можно использовать для одиночных сигналов или, предоставив два отдельных входа, они могут использовать один сигнал для начала измерения временного интервала, а другой — для завершения измерения временного интервала.

В таймерах могут использоваться те же схемные блоки, что и в частотомерах. Путем перекомпоновки блоков одни и те же схемы можно использовать несколько иным образом для измерения временных интервалов. Соответственно частотомеры и интервальные таймеры часто объединяются в одном и том же приборе — эти испытательные приборы часто называют таймером частотомера. Эти тестовые приборы широко доступны и часто могут быть приобретены относительно дешево. Некоторыми из основных отличий являются точность основного тактового генератора, дисплей, простота эксплуатации и надежность испытательного прибора.

Основы интервального таймера

Возможности счетчиков временных интервалов для измерения интервалов таймера можно использовать различными способами.

• Временной интервал сигнала: Счетчик таймера частоты можно использовать для простого измерения временного интервала входящего сигнала. Это просто величина, обратная частоте. Обычно он измеряет положительный передний фронт сигнала до следующего положительного переднего фронта.

• Временной интервал импульса: Вместо того, чтобы просто измерять один положительный передний фронт до следующего, также можно измерить положительный передний фронт до следующего отрицательного переднего фронта. Или, в качестве альтернативы, он может измерять переход от отрицательного фронта к положительному. Таким образом можно использовать счетчик таймера частоты для измерения временного интервала импульса.

• Можно видеть, что два параметра представлены двумя значениями времени T1 и T2: T1 соответствует интервалу таймера от + до -, а T2 — от — до + фронтов сигнала. Таким образом, функциональность прибора была значительно расширена за счет простого добавления выбора перехода края сигнала. Это может быть обеспечено без особых дополнительных схем, а с использованием интегральных схем практически не требует дополнительных затрат.
• Интервал времени от A до B: Многие таймеры-счетчики имеют два входа. Таким образом, можно измерить фронт одного сигнала до фронта другого. Обычно для каждого сигнала можно выбрать либо положительный, либо отрицательный фронт.

• Для этого измерения есть четыре комбинации, которые можно выбрать, используя разные края двух сигналов. Они представлены T1 (от A+ до B+), T2 (от A+ до B-), T3 (от A- до B+) и T4 (от A- до B-), где A- — отрицательный передний фронт формы волны A и т. д.

Возможность временного интервала таймера частотомера может использоваться не так часто, как прямое измерение частотомера, но в некоторых областях это ключевое приложение. Возможность измерения временного интервала обычно предоставляется в таймерах счетчиков с более низкой частотой, предназначенных в большей степени для общего использования. Обычно он не включается в счетчики ВЧ или СВЧ частоты, предназначенные специально для конкретных приложений ВЧ.

Работа таймера счетчика частоты

Временной интервал является обратной величиной частоты. В результате можно выполнять измерения интервального таймера с помощью таймера счетчика частоты, просто перенастроив некоторые схемы из тех, которые используются для измерения частоты.

Как и счетчик частоты, счетчик таймера или интервальный таймер имеет ряд блоков, которые составляют тестовый прибор. Они очень похожи на те, что используются в счетчике, и просто требуют реконфигурации, чтобы дать функцию интервальной синхронизации. Работа различных стадий кратко описана ниже:

• Стадии ввода сигнала: при работе счетчик интервального таймера принимает формы сигналов, которые требуют синхронизации. Часто таймеры имеют входы A и B. Входные каскады обрабатывают входные сигналы и преобразовывают их в логические уровни, необходимые в счетчике интервального таймера.
• Gate Flip Flop: Затем Gate Flip Flop генерирует импульс, равный длительности требуемого интервала таймера. Этого легко добиться, используя простую логику, хотя эта функциональность обычно содержится в специальной интегральной схеме счетчика частоты. Здесь также выбирается выбор положительного и отрицательного фронтов.
• Тактовый генератор: Тактовый генератор для таймера счетчика частоты или счетчика интервалов таймера обычно представляет собой кварцевый генератор. Во многих случаях это будет контролироваться духовкой, и многие тестовые приборы также будут иметь выход для использования этого генератора в качестве тактового сигнала или опорного источника для других инструментов. Они также могут быть входом, чтобы можно было использовать внешние тактовые генераторы. Это может позволить некоторым тестовым системам запускаться из одного источника, что дает преимущества синхронизации в тестовой системе.
• Затвор: функция затвора в интервальном таймере точно такая же, как и в счетчике частоты, за исключением того, что для интервального таймера входы эффективно меняются местами. Схема будет та же. Фронты, которые должны синхронизироваться, создают сигнал, который включает вентиль на время синхронизации. В это время проходит тактовый сигнал. Например, если синхронизируемый сигнал имеет длину в секунду, а тактовая частота, поступающая на затвор, равна 1 МГц, то на выходе затвора появится 1 000 000 импульсов.
• Счетчик/защелка: Счетчик принимает входящие импульсы от ворот. Он имеет набор стадий деления на 10, поскольку требуется десятичный дисплей. Количество ступеней в общем счетчике равно количеству разрядов на дисплее минус 1. Поскольку счетчики объединены в цепочку, первая ступень представляет собой ввод, деленный на десять, а следующий — ввод, разделенный на 10 x 10 (100), поскольку он имеет делится на два этапа и так далее. Эти выходы счетчика затем используются для управления дисплеем. Чтобы удерживать выход на месте во время передачи и отображения цифр, выход фиксируется. Обычно защелка удерживает последний результат, пока счетчик считает новое показание. Таким образом, дисплей будет оставаться статичным до тех пор, пока не появится новый результат, после чего защелка будет обновлена, а на дисплей будут выведены новые показания. Часто защелка может быть встроена в схему дисплея.
• Дисплей: дисплей принимает выходные данные защелки и отображает их в нормальном читаемом формате. Светодиоды по-прежнему широко используются, хотя ЖК-дисплеи более распространены из-за более низкого энергопотребления и большей гибкости, обеспечиваемой дополнительными символами и индикаторами. Для каждой декады счетчик может отображать цифру. Очевидно, что на дисплее может отображаться и другая важная информация. Дисплей будет запрограммирован на размещение десятичной точки в правильном положении. Например, для 1-секундного временного интервала с тактовой частотой 1 МГц подсчитывается 1 000 000 импульсов, и десятичная точка должна быть помещена после цифры 1, чтобы указать 1 000 000 секунд.

Интервальные таймеры или таймеры-счетчики обычно очень просты в использовании. Имеются простые переключатели на передней панели или, если это программный инструмент, на панели управления для включения различных входов и разных фронтов, т. е. положительных и отрицательных передних фронтов для включения точек запуска и остановки.

Эти тестовые приборы также могут очень точно измерять временные интервалы. Точность измерения интервального таймера зависит от тактового генератора, и она легко может достигать одной части на 10⁶ или нескольких частей на 10⁷ в зависимости от используемого генератора. Соответственно, эти испытательные приборы можно использовать для высокоточных измерений во многих приложениях.