專利名稱:測量頻率和時間的裝置和方法
本發(fā)明是關(guān)于頻率或時間測量的一種方法和裝置，更確切地說是對電子信號的頻率或電子間的時間依靠與參考頻率或時間周期加以比較來進行測量。
在制造或維修一臺電子設(shè)備內(nèi)各種電子組件的時間周期或頻率加以調(diào)整。例如，制造一臺計算機時，可能需要調(diào)整重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)多諧振蕩器或壓控振蕩器的時間周期。對這類裝置的調(diào)整，常常要求能達到1微秒寬脈沖加減10毫微秒的時間精度。
有數(shù)種已知方法可用來測定脈沖周期，或確定振蕩器的頻率。一種方法是采用一個晶體振蕩器，對此晶振在所需測定的時間周期內(nèi)的振蕩數(shù)進行計數(shù)。這種對脈沖或晶振的振蕩進行計數(shù)的方法的缺點是，如果希望分辯率較高就必須采用速度很高的晶振以及相應(yīng)地要有快速計數(shù)器。例如說，為了要能達到±5ns的分辯率，將需要一臺200兆赫的晶振。
第二種方法系采用重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(亦稱為單穩(wěn))作為參考基準，以它的時間周期來與要被測量的電子組件的時間周期或頻率進行比較。這種方案的缺點是參考單穩(wěn)的脈沖周期會產(chǎn)生時間漂移。因此它不能作為一個可靠的長時間標準。標定單穩(wěn)的漂移可能導(dǎo)致電子設(shè)備在內(nèi)部時間周期調(diào)整不當(dāng)?shù)那闆r下發(fā)給用戶。因而，這種單穩(wěn)標定標準的緩慢漂移可能給設(shè)備維護造成嚴重困難。例如說，假如一個單穩(wěn)原先整定為1000ns的時間周期，用來作為校準其它的周期為1000ns單穩(wěn)達到±30ns精度的標準，但該單穩(wěn)標定標準因時間漂移其周期變成1020ns，則將被測組件調(diào)整到這一不正確標準的±30ns之內(nèi)時，結(jié)果就可能是，包裝發(fā)運中的設(shè)備的那些單穩(wěn)均被調(diào)整到1050ns周期長。這些超出容許誤差的組件可能遭改整個系統(tǒng)的故障。這樣的毛病在當(dāng)初系統(tǒng)安裝時期可能不引起注意，而只有在熱天運用時，當(dāng)時間漂移進一步增加，例如達到1050ns時才成為顯著起來。
時間或頻率測量儀器經(jīng)常遇到的另一個問題是，除了價格昂貴外，儀器本身必然相當(dāng)大，因而要將儀器置于緊靠欲測時間周期或頻率的組件的地點可能非常困難。這對于自動測試裝置來說更是如此，在這種情況下，頻率或時間測量儀器只不過是一個大系統(tǒng)的輔助的甚至是供選擇的部分。時間或頻率測量儀器緊密靠近被測頻率或時間周期的產(chǎn)生源，優(yōu)點就是可以使測量更為準確。一些時間或頻率測量儀器另外的缺點是，它們中間有許多都需要被測時間周期一再重復(fù)。例如說如果想測量一個單穩(wěn)的周期，就必須多次地觸發(fā)此單穩(wěn)，以取平均值的方法來確定其時間周期。
因此，最理想的用來測量頻率或時間周期的儀器應(yīng)該價格較低，體積較小，以及較高的分辯率，并且精度不應(yīng)有太大的時間漂移的影響。
用于電子裝置的制造或維修的一種頻率和時間測量電路采用了一個延時裝置來有效地延時脈沖的前沿。此脈沖的后沿則被用來作為一個寄存器的控制時鐘，以選點存取該脈沖前沿通過延時裝置進行的距離。在標定階段，給定寬度的參考脈沖被用作基準讀數(shù)。在測量階段，對被測鐘頻或時間周期的未知脈沖取測量讀數(shù)。將測量讀數(shù)與參考讀數(shù)進行比較，即可確定未知脈沖的相對時鐘頻率或時間。如果未知脈沖是由單脈沖源產(chǎn)生的，則由第一多路器在參考脈沖和未知脈沖間進行選擇。參考脈沖由單脈沖邏輯獲得，該邏輯產(chǎn)生的脈沖寬度等于1個或多個周期。如果未知脈沖是由多脈沖源產(chǎn)生的。單脈沖邏輯可被用來產(chǎn)生一個未知脈沖，為此采用了一個第二多路器來選擇多脈沖源的輸出或參考振蕩器作為單脈沖邏輯的輸入。
附圖簡要說明本發(fā)明方法的實現(xiàn)和本發(fā)明裝置的構(gòu)成的情況及其工作模式，由以后的詳細說明并參照所列附圖，可以清楚地了解。附圖中以相同的標號來指明幾幅附圖中的對應(yīng)六件。其中圖1說明本發(fā)明頻率或時間測量電路的邏輯，被測單元示例以及用來控制此測量電路的自動測試裝置;
圖2說明圖1頻率或時間測量電路中各信號的時序圖;
圖3是該頻率或時間測量電路作校準運行時的總流程圖;
圖4為用來調(diào)整圖1中的被測單穩(wěn)的單脈沖校準運行時的總流程圖;
圖5為用以測量圖1中被測振蕩器的振蕩器調(diào)整運行的總流程圖。
優(yōu)先選用方案的說明在本發(fā)明體系內(nèi)，表徵二進制1(高態(tài))和二進制0(低態(tài))的電信號進入或由各邏輯門或其它電路元件得到。為了簡便起見，信號名有時被用來標記連接各邏輯門和電路元件的連接線。
為了簡單，邏輯門是指與、或、與非和或非門。與門和與非門間的區(qū)別是與非門帶有一個反向器，在圖中它以在其輸出端作一小圓圈來代表。
同時并假定，就圖示情況，采用正邏輯，即正輸出必須有正輸入。除非另有說明。這就是說，例如與門和或門電路的運行，必定是輸入端為高電平信號時才在其輸出端產(chǎn)生高電平信號。非高態(tài)的邏輯電平即稱為低態(tài)。
測試系統(tǒng)概述優(yōu)先選用方案頻率或時間測量電路的邏輯圖示于圖1中。頻率或時間測量電路為圖1中的103方框電路圖，方框電路151代表一個帶有一個單脈沖發(fā)生器和一個多脈沖發(fā)生器的被測單元舉例，對以103測量電路測試被測單元151的過程進行控制的自動測試設(shè)備列于方框101中。
在此優(yōu)選方案中，101自動測試裝置是一臺仙童303故障檢測儀(紐約Latham仙童測試系統(tǒng)集團制造)。這是一臺可編程在線測試儀。它具有一個針式插接板，用來作101自動測試裝置和151被測單元間的電氣聯(lián)接。在此優(yōu)選方案中，測量電路103包含在自動測試裝置101的針式插接板內(nèi)，從向使得103測量電路極其接近被測單元151。優(yōu)選方案的頻率或時間測量電路103的設(shè)計，使得它可被用來調(diào)整被測單元151中的單脈沖源的頻率，此脈沖源在圖1中即為重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)多諧振蕩器161的被測單穩(wěn)?；蛘咚捎脕碚{(diào)整多脈沖源的脈沖寬度，在圖1中被測壓控振蕩器155就是此多脈沖源。圖1的被測單元示例151中，被測單穩(wěn)161一般情況下由控制邏輯159觸發(fā)。而被測壓控振蕩器155則為控制電路153控制。
圖1表明對示例被測單元151來說，有3條線路將它和測量電路105相連接。這3條線是連線106傳送由被測壓控振蕩器155到振蕩器多路器109的信號MO;連線1.18傳送由自動測試裝置101到被測單穩(wěn)161的信號TP，從而使得自動測試裝置可替代控制邏輯159來控制被測單穩(wěn)161的觸發(fā);連線122傳送由被測單穩(wěn)161到脈沖多路器115的脈沖信號MP。這3根連線106，118和122將通過針式插接板的3根插針與被測單元151連接。此外，另外的插針與被測單元151連線，將供給地電平和其它電壓，例如圖1中所示的電壓Vcc。
測量電路本發(fā)明的頻率或時間測量電路工作相當(dāng)簡單。在定標階段，測量電路以一個所要求頻率或時間周期的參考脈沖進行校正，測取參考基準讀數(shù)。定標階段之后進入測量或調(diào)整階段，此時對未知脈沖進行測量，取得讀數(shù)。向后再將測得的未知脈沖讀數(shù)和參考讀數(shù)進行比較。測量讀數(shù)和參考讀數(shù)間的差值即可用來調(diào)整未知脈沖的寬度，如果需要的話。參考讀數(shù)和測量讀數(shù)均應(yīng)用了一個多抽頭延滯線來延遲閉塞延遲單穩(wěn)119所產(chǎn)生的脈沖后緣。單穩(wěn)119由要讀取其周期的脈沖前緣觸發(fā)。同時用欲測取其周期的脈沖后緣作為一個寄存器的控制時鐘，此寄存器將記存下閉塞延遲單穩(wěn)119的后緣沿多抽頭延滯線引引進的距離。將測取參考讀數(shù)時所得的寄存器內(nèi)容與在測取測量讀數(shù)時所得的寄存器內(nèi)容進行比較，就可能確定未知脈沖較之參考基準脈沖其周期是長還是短(或者其頻率是高或低)。
現(xiàn)在參照圖1來詳細說明頻率和時間測量的運行過程。上面已經(jīng)說過，測量電路103具有測量多脈沖源或單脈沖的周期或頻率的能力。因此，圖1中的被測單元151是被作成既具成多脈沖源(如被測壓控振蕩器155)又具有單脈沖源(如被測單穩(wěn)161)。在示例被測單元151中，可以借助改變電位器157的設(shè)定位量來調(diào)整被測壓控振蕩器達到(額定)標稱頻率。此電位器一個輸入端接到電源電壓Vcc，另一輸入端接地。類似地，被測單穩(wěn)161可通過改變電容163或可變電阻165容、阻值的大小來調(diào)節(jié)其延遲時間。此可變電阻也接到電源電壓Vcc。
為了說明問題，假定希望將被測單元151調(diào)整到這樣的狀態(tài)被測壓控振蕩器155將達到標稱頻率1兆赫;被測單穩(wěn)在其輸入端以上升脈沖觸發(fā)時產(chǎn)生1個1μs(1000ns)的脈沖。此單穩(wěn)輸入端經(jīng)由引線118接到自動測試裝置101。被測單穩(wěn)161的輸出脈沖出現(xiàn)于連接到測量電路103的引線122上。
如下將會看到的，測量電路103必須選定下列組件的數(shù)值參考振蕩器107;閉塞延遲單穩(wěn)119;以及與被測單元151的多脈沖源和單脈沖源數(shù)值相對應(yīng)的分段延遲多抽頭延遲線。參考振蕩器107的頻率必須與被測單元151多脈沖源所要求的頻率相適應(yīng)。舉例說，假如希望將被測壓控振蕩器155調(diào)整到1兆赫的頻率，參考振蕩器107就必須是一個非常穩(wěn)定的1兆赫的振蕩器，在此優(yōu)先選擇方案中采用了一個晶體振蕩器。
參考振蕩器107也必須具有與被測單元151中單脈沖源的延時周期相應(yīng)的頻率。例如說，假設(shè)被測單穩(wěn)161要產(chǎn)生1μs的脈沖，因而參考振蕩器107的頻率將是1兆赫，這樣一個單參考振蕩器即可能用來調(diào)整被測壓控振蕩器155或者被測單穩(wěn)161。如果多脈沖源和單脈沖源的頻率和延遲周期不相兼容，那么就需要采用多重參考振蕩器，并用振蕩器多路器109根據(jù)被測對象是壓控振蕩器155還是單穩(wěn)161來選擇合適的參考振蕩器。假如采用了多重的參考振蕩器，并且以振蕩器多路器109來選擇合適的參考振蕩器，則根據(jù)分段延遲多抽頭延遲線127中的延時大小，可能需要應(yīng)用多重閉塞延遲單穩(wěn)119。假如應(yīng)用了多重閉塞延遲單穩(wěn)119，它們的全部觸發(fā)輸入將連接到引線124，而輸出則全都與一個多路器相連。此多路器將有選擇地將一個閉塞延遲單穩(wěn)的輸出送向引線128作為與非門125的輸入。所選擇的閉塞延遲單穩(wěn)的時間周期將稍稍短于被選用的參考振蕩器的周期。
在所舉的被測單元的例子中，一個1兆赫頻率的單參考振蕩器將足以同時用來測量多脈沖源155和單脈沖源161。因此，振蕩器多路器109是一個2-1多路器。在自動測試裝置101供給的振蕩器信號OS的控制下，此多路器可用來選擇參考振蕩器107或被測壓控振蕩器155。自動測試裝置101則與振蕩器多路器109的選擇輸入(SEL)相連。當(dāng)信號OS是二進制0時，由被測壓控振蕩器155出來的引線106的信號MO將被選通到振蕩器多路器的Q輸出端。當(dāng)信號OS是二進制1時，參考振蕩器107引線104上的信號RO將被選通到振蕩器多路器109的Q輸出端作為引線108上的信號OM。
脈沖觸發(fā)器111和113互相聯(lián)接，接受振蕩器多路器109的輸出，從而使得可能在來自自動測試裝置101的連線110的信號AP的控制下，由脈沖觸發(fā)器111的輸出端Q輸出單個正脈沖到連線116，即信號OP。脈沖觸發(fā)器111和113均系上升沿觸發(fā)的具有置位和清除輸入的D觸發(fā)器。在它們的時鐘輸入端C以正脈沖信號對出現(xiàn)在其D輸入端的數(shù)據(jù)信號進行鐘控，使D端數(shù)據(jù)信號輸入到它們的輸出端Q。同時此數(shù)據(jù)輸入信號經(jīng)反向后在其
Q端輸出。將脈沖觸發(fā)器111的
Q輸出信號PO經(jīng)由連線112送到脈沖觸發(fā)器113的復(fù)位輸入端R，脈沖觸發(fā)器113的Q輸出端信號PA經(jīng)連線114送到脈沖觸發(fā)器111的數(shù)據(jù)輸入端D，并以連線108上出現(xiàn)的多重脈沖信號OM對觸發(fā)器111進行鐘控，那么在自動測試設(shè)備101發(fā)出的控制信號AP成為二進制1狀態(tài)之后，就會在連線116上產(chǎn)生單個的正向1μs的脈沖輸出信號OP。
當(dāng)連線110上信號AP由二進制0轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制1狀態(tài)時，觸發(fā)器113輸入時鐘信號，將觸發(fā)器113置1并促使其輸出(連線114上的信號PA)成為二進制1。這樣，在下一次一個上升信號出現(xiàn)在連線108上時，觸發(fā)器111將被置位向使其Q輸出(連線116上的信號OP)由二進制0轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制1的狀態(tài)。并且也使其
Q的信號(連線112)PO由二進制1轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制0狀態(tài)。由此將觸發(fā)器113復(fù)位向促使其Q端輸出(連線114的信號PA)回到二進制0狀態(tài)。從向當(dāng)下一次正信號出現(xiàn)在連線108上時，觸發(fā)器111將被復(fù)位，而使其輸出信號OP回到二進制0狀態(tài)。連線110的信號AP使觸發(fā)器復(fù)位輸入R保持為二進制0狀態(tài)，從而防止連線108的正向信號OM過早地激發(fā)觸發(fā)器111。這種狀態(tài)一直維持到該脈沖被允許時為止。觸發(fā)器111和113的置位輸入(S)端被置于二進制1狀態(tài)，以使它們不致將觸發(fā)器111和113復(fù)位。
脈沖多路器115被用來對其兩個輸入端的信號進行選擇其中一個是連線116的信號OP;另一個是被測單元151送出的單脈沖信號，即連線122的信號MP。這一選擇過程受其選擇輸入(SEL)端信號PS的控制。假如來自自動測試裝置101的連線120的信號PS是二進制0狀態(tài)，連線122的信號MP將被選通為脈沖多路器115的Q輸出。如果連線120的信號PS處于二進制1狀態(tài)，連線116的信號OP將被選通為脈沖多路器115的Q輸入，成為連線124的信號PM，被用來觸發(fā)閉塞延遲單穩(wěn)119。其延遲時間可由改變電容121容量和可變電阻123的阻值的大小加以調(diào)節(jié)。信號PM也由反向器117反向以產(chǎn)生連線126的信號PI。
閉塞延遲單穩(wěn)119的輸出，連線128的信號PD，是與非門125的輸入之一。在本優(yōu)選方案中此與非門是一個50歐電纜驅(qū)動型與非門。它具有足夠功率驅(qū)動多抽頭延遲線127。與非門125的另一個輸入是連線132的信號CR。它使自動測試裝置101可對與非門125的輸出(即連線130的信號PD)加以控制。當(dāng)由自動測試裝置101輸出的信號CR是二進制的0狀態(tài)時，連線130上的輸出信號PD將是二進制的1態(tài)。而當(dāng)信號CR處于二進制1態(tài)時，與非門125將由連線128的輸入信號PD所控制。下面將會看到，在測量電路103的標定階段，信號CR被用來將寄存器131全預(yù)置為二進制1，這樣就使得其有可能檢測出連線124上不出現(xiàn)下降后沿的情況。這種情況在如果從被測單元151的總體中去掉被測單穩(wěn)161或者被測壓控振蕩器155時就可能發(fā)生。缺乏下降后沿，將使得寄存器131不為時鐘激發(fā)。從而使得信號M1直到M8全都維持早先寄存器被時鐘激發(fā)時的狀態(tài)不變。
分段延遲多抽頭延遲線127是一個多重抽頭的延遲線。在本優(yōu)選方案中它有10個抽頭，T0到T9。它們中每一個都在一個信號出現(xiàn)于它的輸入端(連線130)后預(yù)定的時間周期接受到該信號。例如，在此優(yōu)選方案中，T0在一個信號出現(xiàn)于輸入后5ns接受到該信號，T1則在信號出現(xiàn)于輸入后10ns收到該信號，T2則在信號出現(xiàn)于輸入后15ns收到它……T8則是在信號出現(xiàn)于輸入后45ns收到該信號，T9是在信號出現(xiàn)于輸入后50ns收到它。由圖1可看到，抽頭T0未應(yīng)用，抽頭T9只是通由電阻129接地。
抽頭T1到T8分別聯(lián)結(jié)到寄存器131的輸入D0到D7。當(dāng)連線126的時鐘信號PI由二進制0轉(zhuǎn)變到二進制1時，該寄存器輸入D0到D7即分別被選通到輸出Q0到Q7。寄存器131的輸出使能端F接到二進制0電平，因而寄存器131的輸出總是暢通的。連線124的信號PM為反相器117倒相產(chǎn)生連線126上的信號PI，此信號用作寄存器131的鐘控信號。寄存器131的輸出Q0到Q7經(jīng)由連線138到140分別給出信號M1到M8。M1到M8系自動測試裝置101的輸入，這樣就使自動測試裝置101可能讀取寄存器131的8個輸出。
在本優(yōu)選方案中，閉塞單穩(wěn)119是一個仙童公司制造的9602型單穩(wěn)。由恰當(dāng)?shù)剡x擇電容121的容量和調(diào)節(jié)可變電阻123將此單穩(wěn)調(diào)整到大約975ns。分段延遲多抽頭延遲線127是一個PCA電子公司的產(chǎn)品，124040P型多抽頭延遲線。它是這樣選擇的，即相鄰抽頭間的分辯率為5ns，從而使被測單元151的各部件的時間周期將可能以5ns的步距進行調(diào)整。
閉塞延遲單穩(wěn)119的輸入與分段延遲多抽頭延遲線中間抽頭之間總的延遲時間被選擇為與所希望的單脈沖源的周期相等。在所述的被測單元151的例子中，此單脈沖源就是被測單穩(wěn)161?；蛘咴撗訒r對應(yīng)于多脈沖源的頻率。在此示例被測單元151中，被測壓控振蕩器155即為所說的多脈沖信號源。將閉塞單穩(wěn)119和分段延遲多抽頭延遲線127的數(shù)值這樣設(shè)置后，在應(yīng)用參考振蕩器107進行標定階段對測量電路103作調(diào)整時，當(dāng)寄存器131接到時鐘信號，參考脈沖的后沿就進行到分段延遲多抽頭延遲線127的中間抽頭。這樣就給調(diào)整階段利用前面或后面的抽頭來檢測被測脈沖后沿的偏調(diào)情況創(chuàng)造了條件。
為了調(diào)整閉塞延遲單穩(wěn)119，測量電路103作標定階段運行，調(diào)節(jié)可變電阻123使其產(chǎn)生的脈沖信號的后沿到達剛過中間抽頭的地點。在這種情況下，當(dāng)寄存器131為發(fā)生在觸發(fā)器111的OP線上的參考脈沖后沿作為時鐘所激發(fā)時，即到達抽頭T4。閉塞延時單穩(wěn)。119的調(diào)整過程是，反復(fù)標定和調(diào)節(jié)可變電阻123，直到信號M1到M4成為二進制1，而信號M5到M8成為二進制0為止。
現(xiàn)在參照圖2中的定時圖和圖3、4、5中的流程來討論如何使用頻率或時間。將會看到，頻率或時間測量過程包括一個標定階段。在這一階段中，參考振蕩器107被用來提供一個已知的頻率或時間周期。并且由一單脈沖來觸發(fā)閉塞延遲單穩(wěn)119，由此產(chǎn)生的脈沖在各抽頭的輸出被時鐘控制存入寄存器131之前進入分段延遲多抽頭延遲線127，以取得信號M1到M8的標定參考讀數(shù)。然后緊接著這一標定階段就是測量階段。在測量階段，被測單元151產(chǎn)生的單脈沖觸發(fā)閉塞延遲單穩(wěn)119。所得脈沖進入分段延時多抽頭延遲線127。然后表明脈沖進程的各抽頭輸出信號即被時鐘信號控制存入寄存器131。接著，由被測單元脈沖所得到信號M1到M8的測量讀數(shù)，就和信號M1到M8的標定讀數(shù)進行比較。
圖2說明圖1中各種信號的波形。上部的波形說明參考振蕩器107所產(chǎn)生的信號RO，或者它亦可代表被測壓控振蕩器155所產(chǎn)生的信號MO。信號RO在時間A由二進制1成為二進制0，在時間C由二進制0成為二進制1，在時間F從1態(tài)變?yōu)?態(tài)，向在時間I又由0回到1，等等。在上面討論的例子中，如果參考振蕩器107是一個1兆赫的晶體控制振蕩器，則在時間A和C之間的時間將是一個500ns的標稱時間。而時間C和F之間的時間將是，由時間A到F或由時間F到K一個完整周期的總時間為1微秒。圖2中的第二個信號OM是振蕩器多路器109的輸出。它跟隨輸入信號作這樣的變化，即在時間A由二進制1變?yōu)槎M制0，在時間C由0變?yōu)?，等等。由振蕩器多路器109的選擇輸入端(SEL)信號OS控制，如果選定參考振蕩器107的輸出，則輸入信號為RO;如選定的是被測壓控振蕩器155的輸出，則輸入信號為MO。
在圖2中應(yīng)該注意到這一點，即各邏輯部件內(nèi)部(如振蕩器多路器109，觸發(fā)器111，觸發(fā)器113，或者與非門125)的開關(guān)延時被認為是微不足道而被忽略掉。這些不同邏輯部件(不包括閉塞延遲單穩(wěn)119和分段延遲多抽頭延時線127)內(nèi)部的各種傳播延時是可以忽略不計的，只要這種延時相對來說是恒定的，因為如果它們在標定階段和測量階段都相同，它們就會彼此基本上抵消掉。圖2中第三個信號是脈沖控制信號AP，它來自自動測試裝置101，作用是讓觸發(fā)器111產(chǎn)生的一個脈沖進行到延時單元119和127以及寄存器131。信號AP在圖中為在時間B由二進制0變成1的狀態(tài)，這樣就使得以后信號OM的下一個上升沿將開始一個脈沖，而在這起始上升沿之后的一個信號OM上升沿將完成這一脈沖。圖2中，信號OM的第一個上升沿發(fā)生在時間C，下向一個上升沿發(fā)生在時間I，這樣時間C將開始該脈沖，時間I則將結(jié)束此脈沖。
在時間B，隨觸發(fā)器113時間信號AP的作用，信號PA由二進制0轉(zhuǎn)變成1態(tài)。時間C，信號OM的上升沿作為觸發(fā)器111的鐘控信號使該觸發(fā)器
Q輸出端的信號P0由1轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)，因為觸發(fā)器111的數(shù)據(jù)輸入端D處于二進制1狀態(tài)。同時亦就使Q輸出信號OP由0變成1態(tài)。觸發(fā)器111的輸出信號OP促使脈沖多路器115的輸出信號PM在時間C由0態(tài)轉(zhuǎn)變成1態(tài)。信號PM輸入到反向器117，使其輸出信號PI在時間C由1變成0。在時間C，當(dāng)信號PM由0變?yōu)?時，將觸發(fā)閉塞延時單穩(wěn)119，向使其輸出(連線128的信號PD)由0轉(zhuǎn)變?yōu)?。信號PD在時間C時的這種由0到1的變化，使與非門125的輸出(連線130的信號DP)由1變?yōu)?(假設(shè)信號CR是1態(tài))。信號PD在時間C的變化使得與非門125的輸出信號DP由1轉(zhuǎn)變成0。分段延遲多抽頭延遲線127輸入信號DP的這一抽頭變化，沿著延時線127傳播，在時間D1時到達抽頭T1，在D2時到達T2，D3時到達T3，D4時到達T4，D5時到達T5，D6時到達T6，D7時到達T7，在D8時到達T8。同時亦使得各對應(yīng)信號，T1到T8，分別在各自的時間由1變成0。在時間C以后和時間G之前，信號RO和信號OM在時間F時由1轉(zhuǎn)變成0，但這時圖2中所列出的其他任何信號的狀態(tài)不起作用。
在時間G，閉塞延遲單穩(wěn)119的輸出由1變成0。在現(xiàn)在討論的例子中，閉塞延時單穩(wěn)119已被調(diào)整到具有接近975ns的延時周期，因此，時間G將是時間C以后的975ns處。
在時間I，信號RO由0轉(zhuǎn)變?yōu)?，并使得信號OM也由0變成1。在時間I，信號OM由0變成1就成為觸發(fā)器111的有效時鐘輸入。由于此時(時間I)信號PA，亦即觸發(fā)器111的數(shù)據(jù)輸入(D)端的信號為0，因此使得其輸出
Q端信號PO由0變成1，同時使Q輸出信號OP由1變成0。信號OP由1變?yōu)?就使得脈沖多路器115的輸出信號PM在時間I時由1轉(zhuǎn)變?yōu)?。而信號PM的這一變化又使信號PI由0轉(zhuǎn)變?yōu)?。當(dāng)信號PI由0轉(zhuǎn)變?yōu)?時，即成為寄存器131的時鐘輸入，從而就使其記錄下分段延遲多抽頭延時線127的1至8抽頭的當(dāng)時的狀態(tài)。在時間I，延時線127各抽頭的狀態(tài)是信號T1，T2，T3和T4為1態(tài)，信號T5，T6，T7和T8則為0態(tài)。
在時間H1(即時間G后10ns)，當(dāng)信號DP的后沿通過分段延時多抽頭延時線127前進時，按照輸入和分段延時多抽頭延時線127的T1抽頭間的延時決定，信號T1將由0變?yōu)?。時間H1后5ns，即時間G后15ns，信號T2在時間H2將由1變?yōu)?。時間H2之后5ns，即在時間H3，信號T3將由0變?yōu)?。時間H3后5ns，信號T4由0變?yōu)?。T4變化后5ns，T5將在時間J1發(fā)生變化。時間J1之后5ns，信號T6在時間J2發(fā)生變化。J2后5ns，信號T7在J3時變化。J3后5ns，信號T8將在J4時發(fā)生變化。因此，在時間I，即在時間H4和J1之間，信號T1到T4將轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)，而信號T5到T8將仍然處于0態(tài)。這樣，在當(dāng)寄存器131輸入時鐘后，信號M1到M2將被置1，而信號M5到M8(與信號T5到T8相應(yīng))將處于0狀態(tài)。
標定階段現(xiàn)在參照圖3討論標定階段，在此階段內(nèi)將在寄存器131中存放參考基準讀數(shù)。圖3中各方塊表示自動測試裝置101所執(zhí)行的操作。此測試裝置按情況要求提供控制頻率或時間測量電路運行所需的信號。標定運行由方框301開始。在方框303中，信號OS被置于1態(tài)，仍使振蕩器多路器109輸出由參考振蕩器107所產(chǎn)生的參考基準定時信號。在方框305中，信號AP置定為0態(tài)，這樣在當(dāng)此信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄喾礌顟B(tài)(即1態(tài))時，就使觸發(fā)器111和113能產(chǎn)生一個脈沖。在方框307中，信號PS被置于1態(tài)，這樣使脈沖多路器115的輸入信號OP將被選通到Q輸出端的信號PM。在方框309中，信號CR被置于1態(tài)，以使與非門125的輸出能為輸入信號PD所控制。
在方框311中，信號AP置于1態(tài)。它作為觸發(fā)器113的時鐘，并且使得觸發(fā)器111有可能接受信號OM下一次由0到1的變化作為其有效時鐘輸入。在方框311中信號AP被置1后，信號OM第一次由0變?yōu)?將使觸發(fā)器111輸出端的信號OP由0變成1;信號OM第二次由0轉(zhuǎn)變?yōu)?將使信號OP由1變成0。信號OP由0到1的變化，就是將要觸發(fā)閉塞延遲單穩(wěn)119的脈沖信號的前沿，它將促使信號PD轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)。在大約975ns之后，信號PD由1轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)，這一變化將經(jīng)分段延遲多抽頭延時線127傳播，并將以5ns的間隔在抽頭T1到T8上出現(xiàn)。
當(dāng)信號OP因信號OM第二次由0變成1而由1變?yōu)?時，信號PI將由0變到1，并供給寄存器131時鐘輸入。信號PI的這一變化發(fā)生在信號PM以正脈沖出現(xiàn)的脈沖前沿，同時也使得該信號脈沖的后沿有可能捕獲通過分段延遲多抽頭延時線127傳播的較短單個脈沖后沿的傳播情況。在方框313中，當(dāng)寄存器131為信號PM的后沿作為時鐘激發(fā)之后，自動測試裝置101讀取寄存器131的輸出信號M1到M8。并將這些信號的狀態(tài)存貯起來作為參考基準，以便用來與將在下一個運行階段中進行測量所得的測量值進行比較。
在方框315中，CR信號被置于0態(tài)。由此將與非門125封閉，并保證信號DP將為1狀態(tài)。此DP信號將經(jīng)分段延遲多抽頭延時線127傳播，并出現(xiàn)在所有的信號輸出端T1到T8。在方框317中，在信號DP已傳輸通過抽頭T8后，信號AP被置于0態(tài)。這樣，當(dāng)AP下次成為1態(tài)時，信號AP將使觸發(fā)器111和113可能產(chǎn)生一個脈沖。方框319信號AP被置為1態(tài)。它作為觸發(fā)器113的時鐘，并使得觸發(fā)器111有可能以信號OM下次出現(xiàn)由0轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)的變化作為有效時鐘信號輸入。方框321在寄存器131以單脈沖PM的信號后沿作鐘控輸入后，即由此寄存器讀數(shù)。當(dāng)在方框321中寄存器被讀數(shù)時，信號M1到M8應(yīng)當(dāng)全都處于1態(tài)，因為在與非門125的輸出端產(chǎn)生為二進制1的信號時，將已經(jīng)具有超過50ns的時間完全地通過分段延遲多抽頭延時線127。這是因為信號PM的脈沖后沿在其前沿之后1000ns將已發(fā)生。這只有在方框319中信號AP被置為1態(tài)時才會發(fā)生。
這種使全部M1到M8信號均為1態(tài)的寄存器131的設(shè)置的需要在于如果被測單元151內(nèi)部不存在有被測單穩(wěn)161或被測壓控振蕩器155，將不會產(chǎn)生信號PM由1態(tài)到0態(tài)的變化來用作寄存器131的時鐘。如果寄存器131在測量階段沒有時鐘信號作用，它將繼續(xù)保持它的輸出信號M1到M8處于二進制1的狀態(tài)。這將指明被測頻率或時間周期與存貯在方框313中的早先標定的參考讀數(shù)不相同。由方框321到方框323。這是標定階段的結(jié)果，并由此進入下一個測量階段，也稱做調(diào)節(jié)階段的開始。假如被測單元151中的一個單脈沖源需要測量和調(diào)整，自動測試裝置即執(zhí)行圖4中所示的操作。如果一個多脈沖源，例如被測壓控振蕩器155要進行測量或調(diào)整，那么自動測試裝置就執(zhí)行圖5中所說的操作。
單脈沖調(diào)整階段在圖4中，標定階段(圖3)完成后，由方框401開始進入單脈沖調(diào)整的操作階段。在方框403中，信號TP被置于0態(tài)，以使它在下一次轉(zhuǎn)變到1態(tài)時觸發(fā)被測單穩(wěn)161。在方框405，信號PS被置于0態(tài)，使得脈沖多路器115將選通信號MP到其Q輸出，即連線124的信號PM。在方框407中，信號CR被置于1態(tài)以使能與非門125，這樣閉塞延時單穩(wěn)119的輸出即可作為信號DP通過分段延遲多抽頭延時線127傳播。
在方框409中，信號TP由0轉(zhuǎn)變?yōu)?以觸發(fā)單穩(wěn)161。在圖2中，這可由信號MP在時間C由0變成1的過程看出。MP的這一變化使得脈沖多路器115的輸出信號PM同時發(fā)生相應(yīng)的改變。在時間I，被測單穩(wěn)161的輸出信號MP將由1轉(zhuǎn)變成0，它由被測單穩(wěn)161內(nèi)部的延時周期決定。這由圖2中信號MP在時間C的上升沿和信號MP在時間I的下降沿之間的虛線所表示。因此，圖2中在單脈沖調(diào)整階段的第一個重要信號是信號MP。其它信號，象RO，MO，OM，AP，PA，POOP均對測量電路103在單脈沖調(diào)整階段的運行無影響。其中只有信號AP需加以控制，防止其由0轉(zhuǎn)變到1態(tài)。
方框411在寄存器131被信號PM在時間I由0轉(zhuǎn)變?yōu)?-促使信號PI由1變成0并供給寄存器131以時鐘輸入-的脈沖后沿作為時鐘激發(fā)后，寄存器131的輸出Q0到Q7作為信號M1到M8被讀出。方框413信號M1至M8的測得值與存貯的參考基準M1到M8進行比較。由此來確定所測得的數(shù)值是否在存貯數(shù)值的容限之內(nèi)。如果測得值是在存貯值的允許范圍內(nèi)，即由方框413進入方框415。單脈沖調(diào)整運行完成。假如測得的M1到M8超出了存貯的M1到M8參考基準的允許范圍，則由方框413進入方框417。
確定被測量值是否存在于參考基準值的允許范圍內(nèi)，是由檢測得的M1到M8信號與存貯的參考信號M1到M8之間的差異來完成的。例如說，假如存貯的參考讀數(shù)是信號M1到M4為二進制1，信號M5到M8為二進制0，象圖2中的那樣;而測得讀數(shù)是信號M1到M5為二進制1，信號M6到M8為二進制0。這表明所測得的時間基本上是在分段延遲多抽頭延時線127的信號抽頭T4和T5之間兩倍間距之內(nèi)(認為抽頭之間的時間間隔相等)。在此例子中，抽頭間間距為5ns。因此，這就是說，測得的讀數(shù)在參考讀數(shù)的接近10ns的范圍內(nèi)。如果測量讀數(shù)超出參考讀數(shù)的允許范圍，即進入方框417。自動測試裝置即顯示出參考讀數(shù)和測量讀數(shù)之間的差值，以便由操作人員來調(diào)整該單脈沖源的延時。在這種情況下，就是指的調(diào)節(jié)可變電阻165。也可能不顯示參考值與測量值間的讀數(shù)差，方框417可應(yīng)用一個自動旋鑿來調(diào)節(jié)可變電阻以自動調(diào)整其延時。如果對被測單元151進行了單脈沖源的手工調(diào)整，那么方框417可能或者不等待操作人員指出，在進入方框301之前已經(jīng)作了調(diào)整。方框301將進行另外的標定操作，它緊隨著一個單脈沖調(diào)整的運行，以弄清此單脈沖的頻率或時間周期的調(diào)整是否成功。這一標定運行跟隨著一個其后立即要進行調(diào)整的測量過程。它不斷地進行下去，直到發(fā)現(xiàn)該單脈沖源處于允許范圍內(nèi)并進入到方框415;或者直到調(diào)整作出了最大的努力;或者安排的調(diào)整時間已經(jīng)到了。
振蕩器調(diào)整階段圖5為在被測單元151內(nèi)的諸如壓控振蕩器的多脈沖源需要進行調(diào)整時的運行流程圖。方框501是運行工作的起點，它在圖3中的標定運行完成后開始。在方框503中，信號OS被置于0態(tài)，以使振蕩器多路器109的一個輸入端(連線106)的信號MO被選通到Q輸出，從而使得通線108的信號OM將跟隨連線106的信號MO。在方框505，信號AP被設(shè)定為0態(tài)。這樣在它轉(zhuǎn)變?yōu)?態(tài)時，觸發(fā)器111和113將可能在連線OP上產(chǎn)生一個正向脈沖。這一脈沖將隨連線106由二進制0轉(zhuǎn)變成二進制1而開始，并因下一次連線106由0態(tài)到1態(tài)的變化而結(jié)束。這樣，此脈沖的周期基本上和連線106上信號MO再次正向躍變之間的時間相同。這一時間等于被測振蕩器155的頻率的倒數(shù)。方框507中，信號PS被置為二進制1響這樣使得脈沖多路器115將連線116的信號OP選通到Q輸出，從而就使連線124的信號PM跟隨連線116的信號OP。然后進入方框509，在此信號CR被置于1態(tài)以打開與非門125。使其輸出，亦即連線130上的信號DP，將受連線128的信號PD控制。在方框511中，信號AP由二進制0轉(zhuǎn)變到二進制1，使得有可能用一個脈沖來控制連線116的輸出信號OP。這個脈沖的周期應(yīng)接近等于被測壓控振蕩器155的輸出信號MO相鄰正跳變間的時間。
在圖2中可看到信號AP在時間B由狀態(tài)0到狀態(tài)1的這一轉(zhuǎn)變。這還使得信號PA在時間B由0轉(zhuǎn)變?yōu)?，并由信號MO和OM在時間C由0到1的變化而在時間C再由1變成0。這也使得信號PO也在時間C由1變?yōu)?。因此，在觸發(fā)器111和113已經(jīng)因信號AP由0變成1而被打開后，被測壓控振蕩器155輸出信號MO。此信號的第一個上升沿在時間C，是使觸發(fā)器111的輸出信號OP和脈沖多路器115的輸出信號MP由二進制0轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制1。這就是欲將其脈沖寬度與在標定階段產(chǎn)生的參考基準脈沖寬度相比較的單個脈沖的前沿。在時間C，信號PM的前沿觸發(fā)閉塞單穩(wěn)119，并使其輸出信號PD在時間C由0變?yōu)?。而在與閉塞延時單穩(wěn)119相關(guān)的延時之后，在時間G，信號PD又由1轉(zhuǎn)變?yōu)?。
信號PD實際上為與非門125所反相。這使得信號DP在時間G由二進制0變成二進制1。信號DP在時間G由0到1的這一轉(zhuǎn)變即構(gòu)成了DP單信號脈沖的后沿。信號DP將通過分段延遲多抽頭延時線127傳播。在時間H1，信號T1由0變?yōu)?。在時間H2，分段延遲多抽頭延時線第三抽頭端的信號T2由0變?yōu)?。在時間H3，信號T3由0變成1。在時間H4，信號T4由0變成1。在時間I，信號MO和OM第二次由0變?yōu)?，給觸發(fā)器111提供了有效的時鐘信號，使其輸出信號PO由0變?yōu)?，另一端信號OP由1變?yōu)?。信號OP由1到0的變化，使脈沖多路器115的輸出信號PM由1變成0。這又使反向器117的輸出在時間I亦由0變成1。信號PI由0到1的這一轉(zhuǎn)變，被作為寄存器131的時鐘信號，而將信號T1到T8的當(dāng)前狀態(tài)送到此寄存器的輸出，成為信號M1到M8。因為在時間I，信號T1到T4現(xiàn)在處于二進制1狀態(tài)，而信號T5到T8為0態(tài)，寄存器131的時鐘激發(fā)就使得其輸出信號M1到M4保持為1態(tài)，輸出信號M5到M8成為0態(tài)。在時間J1，脈沖DP的后沿將已經(jīng)前進到分段延遲多抽頭延時線127的第6抽頭，信號T5就從0變成1。同樣地，信號T6將在時間J2，信號T7在時間J3和信號T8在時間J4均由0變?yōu)?。由于信號T5到T8的這些變化將發(fā)生在寄存器的時鐘輸入之后，故不會使信號M5到M8接受二進制1態(tài)。
在方框513，當(dāng)寄存器131已為信號PM的后沿作時鐘激發(fā)后，信號M1到M8被自動測試設(shè)備101讀入。在方框515，將剛測得的M1到M8信號和在標定測量電路103時所存貯的參考基準信號M1到M8進行比較。如果所測得的M1到M8信號在參考信號M1到M8的允許范圍內(nèi)，由方框515進入方框517。在方框517中，完成振蕩器調(diào)整階段。如果被測信號M1到M8超出參考信號M1到M8的允許范圍，由方框515進入方框519。在此將顯示參考基準信號M1到M8和被測信號M1到M8之間的差別。以使操作人員可通過調(diào)節(jié)電位器157來調(diào)整被測壓控振蕩器155的頻率。正如上面指出的，這種調(diào)整不由操作人員按自動測試裝置指示的方向手工進行，該自動測試裝置可直接依靠自動旋鑿或其他手段來控制電位器157的調(diào)整工作。然后由方框圖519進入方框301。這是為了在進行以后的振蕩器調(diào)整工作以前，回過頭來再一次對測量電路103進行標定，以檢驗對被測壓控振蕩器155的調(diào)整，是否使其處于基準頻率的允許范圍之內(nèi)。
由以上討論可看到，頻率或時間測量電路103的基本原理是采用一個穩(wěn)定的參考脈沖來提供參考基準讀數(shù)。這一參考讀數(shù)是這樣取得的利用該脈沖的后沿對一個寄存器進行鐘控，以錄取此參考脈沖在經(jīng)過一個多抽頭延時線時它的經(jīng)過延時的前沿實際上前進的距離，并將此讀數(shù)存貯下來寄貯下來作為基準讀數(shù)。然后再用被測的單脈沖的后沿作為控制時鐘激發(fā)同一寄存器，以取得此單脈沖前沿通過多抽頭延時線前進的距離。將這兩個讀數(shù)加以比較，來確定被測脈沖較參考定標脈沖長還是短，同樣也將會理解，與閉塞延時單穩(wěn)119、分段延遲多抽頭延時線127，反相器117以及寄存器131相關(guān)的時延，雖然經(jīng)過一個長時間它們可能產(chǎn)生漂移，但在標定階段和測量階段之間，必須是相對恒定不變的，以便使得標定讀數(shù)和測量讀數(shù)間的差別，基本上由參考脈沖和被測脈沖間的差異來決定。這種短期的一致性依賴于使測量階段緊隨標定階段，這樣各部件的特性對兩個讀數(shù)將會是相同的。正是標定讀數(shù)和測量讀數(shù)間這種短時間，才使得可以由單穩(wěn)119來實現(xiàn)電路的閉塞延時功能。因為在兩次讀數(shù)之間，其特性將不會有顯著的變化。而如果用一個晶體振蕩器和觸發(fā)器111以及113來替代單穩(wěn)提供參考脈沖，就可以保證參考脈沖的長期穩(wěn)定。
雖然上面的討論是指測量階段跟在標定階段后面，實際上這兩個階段是可能互換次序的。假如在標定讀數(shù)之前測取測量讀數(shù)，可能希望將寄存器131在測量讀數(shù)前用與非門125將其置于已知狀態(tài)，以便能檢查被測單穩(wěn)161或者被測壓控振蕩器155的不存在。這種情況可能導(dǎo)致在測量階段寄存器131缺少控制時鐘。
盡管對圖1所示的優(yōu)選方案的論述是基于這樣的情況，即連線124上的信號PM的脈沖前沿觸發(fā)閉塞單穩(wěn)119而產(chǎn)生脈沖，通過分段延遲多抽頭延時線127，選點測取此脈沖后沿前進的狀態(tài)。但將會看到，采用單穩(wěn)119所產(chǎn)生脈沖的后沿和采用延時了單穩(wěn)119一個周期的信號PM脈沖前沿，其狀態(tài)作反相變換時是相等的。因此，閉塞延遲單穩(wěn)119可以被認為是在延遲信號PM脈沖的前沿，寄存器131則是在記取此前沿經(jīng)過延時線127的進程。閉塞延時單穩(wěn)119可以用一個具有相等延時周期的延時線代替。應(yīng)用單穩(wěn)的優(yōu)點是它的延遲周期易于調(diào)整。使得有可能在最初調(diào)整時就做到在標定階段讓脈沖后沿處于分段延遲多抽頭延時線127的中間抽頭上。
由上述討論將可看到，測量電路體積相當(dāng)小，成本很低。因而就可以將其做成插件式測試安裝結(jié)構(gòu)，自動測試裝置的每一插件固定座可有一種不同的測量電路。這樣如采用一個具有予置參考振蕩器的特殊設(shè)計的測量電路，就可以進行專門印刷電路板的測試。因為參考振蕩器107是晶體控制的，只要閉塞單穩(wěn)119被調(diào)整到產(chǎn)生一個較參考振蕩器107所產(chǎn)生的參考脈沖稍短一點的脈沖，此測量電路就可以長時間應(yīng)用無需調(diào)整，因為它就在測量讀數(shù)之前不久進行了標定。
已經(jīng)介紹了圖1那樣的本發(fā)明的一個特定實施方案，但此電路可以有很多仍利用本發(fā)明原則的變形。如果僅需測量單脈沖源，就可以省掉振蕩器多路器109，而用連線104的信號RO來作觸發(fā)器111的時鐘。如果需測量各種不同時間周期的單脈沖源，或者說，如果要測量各種不同頻率的多脈沖源，振蕩器多路器109可以擴展為具有較多的輸入端，以便能選擇不同的參考振蕩器。使它們每一個都與需測量的一個特定頻率相匹配。假如不需測量單脈沖源，只要測量多脈沖源，那么脈沖多路器115就可以省掉，觸發(fā)器111的輸出信號OP(連線116)可直接供給閉塞觸發(fā)器119和反相器117以輸入。
如果此測量電路需用來測量很不相同的頻率或時間周期，并且采用多種參考振蕩器107，而由振蕩器多路器109來選擇合適的參考振蕩器，那么也將需要有相應(yīng)數(shù)量的閉塞延時單穩(wěn)，并用設(shè)在閉塞延遲單穩(wěn)119和與非門125之間的一個附加多路器來選擇適合的閉塞延遲單穩(wěn)的輸出。參考振蕩器107也可用一個頻率合成器來代替，而此頻率合成器將由自動測試裝置101來控制。
也有另外的電路可被用來代替觸發(fā)器111和113以提供連線OP上發(fā)生的單個脈沖?；蛘哒f，將觸發(fā)器111和113去掉就可以排除它們的單脈沖限定作用，同時以參考振蕩器107或被測壓控振蕩器155的頻率提供寄存器131以動態(tài)時鐘。哪一個振蕩器在控制著振蕩器多路器109的輸出，寄存器131就將受該振蕩器周期的時鐘動態(tài)控制。這種寄存器131采用動態(tài)時鐘的方法有這樣的缺點，即在自動測試裝置101由寄存器131讀數(shù)時，其輸出可能不穩(wěn)定。因而除非采取措施能保證讀數(shù)時寄存器131的輸出是穩(wěn)定的，就可能得到不正確的讀數(shù)。
可能作的進一步改變是，在由觸發(fā)器111和觸發(fā)器113實現(xiàn)其單脈沖限定功能之前增加一個分頻功能。這就是說，如果參考振蕩器107或被測壓控振蕩器155的頻率為某一倍數(shù)電路所分頻的話，則該振蕩器頻率的任何細小變化就要在此相應(yīng)倍數(shù)周期上平均分配。例如在此優(yōu)先選用的方案中，觸發(fā)器111和觸發(fā)器113的單脈沖限定功能，也作用到已經(jīng)4分頻的振蕩器頻率，那么一個4兆赫的參考振蕩器107將可用來代替1兆赫的振蕩器，而在連線116上的信號OP單脈沖輸出仍然是一個1兆赫脈沖，但它是參考振蕩器107或被測壓控振蕩器155的4個周期的平均值。
閉塞單穩(wěn)119和分段延遲多抽頭延時線127可以用一系列延時線或單穩(wěn)來代替，而由延時線或單穩(wěn)之間引出到寄存器131的所存抽頭;或者用具有多個抽頭的單延時線來代替。只要符合兩方面的要求一是相鄰抽頭間的分度足夠細，以保證調(diào)整或測量能在所希望的允許范圍內(nèi);一是接到寄存器131的讀入中間抽頭應(yīng)該接近所希望的標定參考時間周期或頻率。
雖然所敘述的本優(yōu)選方案中分段延遲多抽頭延時線127的各抽頭是均勻地布置的，不均勻配置的抽頭也是可以采用的。可能希望將它們在兩端作較粗的布置，而在中間則作精細分隔。這樣調(diào)整該讀數(shù)較大的輸出仍然進入寄存器131內(nèi)部，但依然能保持所要求的參考值的分辯率。此外，亦可看到，編寫的調(diào)整程序中可以注明參考讀數(shù)和測量讀數(shù)之間的差異，而不希望讀數(shù)相等。
如果能采取其他的措施在標定讀數(shù)和測量讀數(shù)之間將寄存器131復(fù)位，就可以將與非門125省掉。問題就在于要能保證，在測量讀數(shù)完成后，它將不是殘留下來的標定讀數(shù)。因為沒有產(chǎn)生脈沖作為寄存器131的控制時鐘，情況可能是如果被測單元151的被測部件完全不存在，將不會促使信號PM作任何轉(zhuǎn)變來提供寄存器131以時鐘和獲取測量讀數(shù)。
盡管已討論的本優(yōu)選方案中，測量電路是和自動測試裝置有關(guān)聯(lián)的。但也將看到，本電路可以作一個獨立儀器的組成部分。在這種情況下，控制信號由儀器自己產(chǎn)生;標定讀數(shù)和測量讀數(shù)間的比較由此儀器完成，然后即可顯示等等。
權(quán)利要求
1.測量一單脈沖信號的時間周期或一多脈沖信號的頻率或時間周期的裝置，包括A.一個產(chǎn)生參考脈沖信號的參考脈沖源；B.一個帶有接收上述脈沖信號的第一輸入端和接收上述參考脈沖信號的第二輸入端的選擇器裝置，此選擇器裝置由一個輸出端輸出上述脈沖信號或上述參考脈沖；C.一個用來延時輸入信號的延時裝置，此延時裝置具有一個與上述選擇器裝置的上述輸出端相連接的輸入端，此延時裝置具有相對于所述輸入以多種不同的時間周期布置的多個輸出；以及D.一個具有與上述選擇器裝置的上述輸出端連接的一個時鐘輸入端和與上述延時裝置的上述多個輸出端相連接的多個數(shù)據(jù)輸入端的讀數(shù)裝置，此讀數(shù)裝置用來在上述時鐘輸入端的時鐘控制信號的作用下讀取上述延時裝置的上述多個輸出的瞬時讀數(shù)，藉此，用所述參考脈沖信號和所述脈沖信號分別取得參考讀數(shù)和測量讀數(shù)，將所述參考讀數(shù)和所述測量讀數(shù)進行比較，并根據(jù)上述延時裝置的所述多個輸出的所述延時周期間的關(guān)系計算出差值即可確定所述脈沖信號的時間周期。
2.權(quán)項1的裝置中所述參考脈沖源包括一個振蕩器。
3.權(quán)項2的裝置還包括一個產(chǎn)生一其前沿和后沿由上述振蕩器的輸出信號的一個或幾個完整周期所決定的單個脈沖的單脈沖邏輯。
4.權(quán)項3的裝置中所述振蕩器是一個晶控振蕩器，所述單脈沖邏輯包括兩個觸發(fā)器。
5.前述任一權(quán)項的裝置中所述讀數(shù)裝置包括一個其有一時鐘輸入、多個數(shù)據(jù)輸入和相應(yīng)數(shù)目的數(shù)據(jù)輸出的寄存器。
6.權(quán)項5的裝置中所述讀數(shù)裝置還包括一個具輸入與上述選擇器裝置的所述輸出連接、輸出與上述寄存器的所述時鐘輸入端相連接的反相器。
7.前述任一權(quán)項裝置中所述選擇器裝置包括一個多路器。
8.前述任一權(quán)項裝置中所述延遲裝置包括一個單穩(wěn)和一個多抽頭延時線。
9.權(quán)項8的裝置中所述延時裝置還包括一個其第一輸入與上述單穩(wěn)的輸出相連接、輸出與上述多抽頭延時線的輸入相連的與非門，這里所述與非門的第二輸入用來接受用以控制上述延遲裝置的所述多數(shù)據(jù)輸出端的信號狀態(tài)的控制信號，以此來給定所述讀數(shù)裝置一種預(yù)定狀態(tài)。
10.前述任一權(quán)項的裝置用來測量單脈沖信號的時間周期，在此，上述單脈沖信號的時間周期是這樣確定的用所述參考脈沖信號取得一參考讀數(shù)，用所述脈沖信號取得一測量讀數(shù)，將上述參考讀數(shù)和測量讀數(shù)進行比較，根據(jù)所述延時裝置的所述多輸出端的所述延時周期間的關(guān)系計算出差值。
11.權(quán)項1到9中任一項的裝置用來測量一多脈沖信號的頻率或時間周期，前述的脈沖信號為此多脈沖信號的組成部分，在此所述參考脈沖源包括一個產(chǎn)生參考振蕩器信號的參考振蕩器;所述選擇器裝置的第一輸入用來接收所述多脈沖信號，第二輸入用來接收所述參考振蕩信號;所述選擇器裝置由一輸出端輸出上述多脈沖信號或上述參考振蕩器信號;它還包括一個產(chǎn)生一其前、后沿由振蕩輸入信號一完整周期決定的單脈沖的單脈沖邏輯，藉此，所述多脈沖信號的相對頻率或時間周期可這樣來確定用所述參考振蕩信號取一參考讀數(shù)，用所述多脈沖信號取一測量讀數(shù)，將上述參考讀數(shù)和上述測量讀數(shù)進行比較，并根據(jù)所述延遲裝置的所述多輸出端的所述延遲周期間的關(guān)系計算出差值。
12.權(quán)項1到9任一項的裝置用來測量單信號脈沖的時間周期或多脈沖信號的頻率或時間周期，包括A.產(chǎn)生參考振蕩信號的參考振蕩器;B.帶有為接收所述多脈沖信號的第一輸入端和為接收所述參考振蕩信號的第二輸入端的第一選擇器裝置，此選擇器裝置由一個輸出端輸出所述多脈沖信號或所述參考振蕩信號;以及C.一個帶有接收上述單脈沖信號的第一輸入端和接收上述單脈沖參考信號的第二輸入端的第二選擇器裝置，此選擇器裝置由一個輸出端輸出所述單脈沖信號或所述單脈沖參考信號。
13.權(quán)項12的裝置中所述第一選擇器裝置包括一個第一多路器，所述第二選擇器裝置包括一個第二多路器。
14.一種測量具有前后沿的未知脈沖的頻率或時間周期的方法，包括下列步驟A.完成標定階段參考脈沖經(jīng)延時裝置延時，由檢測所述參考脈沖的后沿來取得所述參考脈沖通過所述延時裝置的進程讀數(shù);B.完成測量階段所述未知脈沖經(jīng)上述延時裝置延時，由檢測所述未知脈沖的后沿來取得所述未知脈沖通過所述延時裝置的進程讀數(shù);以及C.由計算所述參考脈沖的所述讀數(shù)和所述未知脈沖的所述讀數(shù)間的差別來確定所述時間周期。
15.權(quán)項14所要求的方法中，對所述標定階段和所述測量階段之間將用來測取所述讀數(shù)的寄存器置于一個已知狀態(tài)，以使所述參考脈沖的所述讀數(shù)不保留在上述寄存器中。而可以檢測到所述未知脈沖的所述后沿發(fā)生的問題。
16.權(quán)項14或權(quán)項15所要求的方法中，所述參考脈沖依靠采用一個振蕩器和單脈沖邏輯來產(chǎn)生，所述單脈沖邏輯在探測到一個振蕩信號周期的起頭時產(chǎn)生所述參考脈沖的前沿探測到下一個振蕩信號周期的起頭即產(chǎn)生所述參考脈沖的后沿。
17.權(quán)項14到16任一項所要求的方法中，所述未知脈沖是由欲測頻率或時間周期的振蕩器和一個單脈沖邏輯產(chǎn)生的，所述單脈沖邏輯在檢測到一個所述振蕩器周期的起頭時產(chǎn)生所述未知脈沖的所述前沿，在檢測到下一個振蕩信號周期的起頭時產(chǎn)生所述未知脈沖的所述后沿。
18.權(quán)項14到17中任一項所要求的方法中，是具有連續(xù)不斷的前沿和后沿的多個脈沖中的一個。
專利摘要
提出了一種頻率和時間的測量電路，它利用一個使脈沖前沿有效地延時的延時裝置。以此脈沖的后沿作為一個寄存器的控制時鐘來測取該脈沖通過此沿時裝置時其前沿所進行到各點的距離。在標定階段，用一個恒長的參數(shù)脈沖來取得參考基準讀數(shù)。在測量階段，對欲測時鐘頻率或時間周期的未知脈沖測取測量讀數(shù)。將參考讀數(shù)和測量讀數(shù)進行比較，即可確定此未知脈沖的相對時鐘頻率或時間。
文檔編號G01R23/00GK85101624SQ85101624
公開日1987年1月17日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者拉塞爾 申請人:霍尼韋爾資料系統(tǒng)有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan