Виміряне значення інтервалу часу

Вимірювання зводиться до заповнення інтервалу імпульсами опорної частоти і підрахування числа цих імпульсів , яке визначається за формулою

, (7.1)

де ent - знак цілої частини числа в прямих дужках.

,

де - дискретність вимірювання інтервалу часу. Вибирають , тому мкс., де .

Вхідний блок ЦВІЧ за методом дискретної лічби на рис. 7.6 складають вхідний пристрій і формувач імпульсів.

Рис. 7.6. Структурна схема цифрового вимірювача інтервалів часу

за методом дискретної лічби

У початковому положенні часовий селектор закритий керуючим сигналом блока керування, тому імпульси генератора опорної частоти не надходять до блока індикації. Вхідний пристрій призначений для забезпечення високого вхідного опору приладу і масштабного змінювання рівня вхідного сигналу. На виході формувача імпульсів створюються прямокутні сигнали, тривалість яких дорівнює вимірюваному інтервалу часу , або короткі строб-імпульси (рис. 7.5), що обмежують інтервал . Ці сигнали подаються до блока керування. Він відкриває часовий селектор на час , протягом якого імпульси опорної частоти f₀ надходять від генератора до блока індикації. Це число імпульсів N_t, згідно з (7.1), пропорційне вимірюваному інтервалу часу .

Основні складові похибки результату вимірювання : похибки запуску (або формування) керуючого сигналу тривалістю , нестабільності опорної частоти і квантування.

А. Наявність і нестабільності m ненульового порога спрацювання часового селектора є причиною похибки запуску (або формування). Вона зменшується збільшенням крутості фронту та спаду керуючого сигналу. В часі фронт і спад мусять збігатися з початком і кінцем інтервалу .

Б. Відносне значення випадкової похибки інтервалу часу , обумовленої нестабільністю опорної частоти, дорівнює

,

де - відповідно відносна нестабільність періоду і частоти лічильних імпульсів, як функції часу. В сучасних ЦВП нестабільність може бути доведена до ....

В. Абсолютне значення похибки квантування згідно з діаграмою (рис. 7.5), дорівнює

, (7.2)

де - 2 складові абсолютної похибки квантування, які обумовлені моментом появи першого лічильного імпульсу відносно старт-імпульсу. Якщо цей момент примусово не синхронізувати, то величини і є випадковими у межах від 0 до . Максимальне значення абсолютної похибки квантування ,а її відносне значення

.

При незалежності величин і СКЗ абсолютної похибки квантування дорівнює . При жорсткої синхронізації між моментами появи першого лічильного імпульсу і старт-імпульсу, коли забезпечується умова , маємо зменшення вдвоє відносної похибки квантування ; .

Похибка квантування зменшується при підвищені опорної частоти . Допустима швидкодія сучасних перелічувальних мікросхем складає 10...150 МГц. Інші способи зменшення похибки квантування ґрунтуються на вимірюванні складових і за допомогою ноніусного метода.