Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код

 

Изобретение относится к устройствам для автоматизации научных исследований в области ядерной физики, в частности к временным спектрометрам, и может быть использовано в ряде физический экспериментов, проводимых по времяпролетной методике измерения. Изобретение позволяет упростить устройство при максимальном быстродействии за счет того, что в устройство, содержащее генератор, формирователи, счетчик, времени, таймер и буферный регистр, введен элемент И. Введение элемента И и изменение структуры счетчика времени, буферного регистра позволило, сохранив преимущества прототипа (отсутствие зависимости тактовой частоты от разрядности счетчика времени), исключить устройство перезаписи, т.е. уменьшить количество элементов и связей. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4184978/24-24 (22) 20.01.87 (46) 30.05.89. Бюл. У 20 (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова (72) В.В. Марченков и Ю.В. Тубольцев (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 855996, кл. Н 03 M 1/50, G 04 F 10/04, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1190354, кл. С 04 F 10/04, 1983. (54) MHOIOCTOIIOBbN ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В ЦИФРОВОЙ КОД (57) Изобретение относится к устройствам для автоматизации научных исследований в области ядерной физики, Изобретение относится к оборудованию для автоматизации научных исследований в области ядерной физики, в частности к временным спектрометрам, и может быть использовано в ряде физических экспериментов, использующих времяпролетную методику измерения. . Целью изобретения является упрощение устройства при обеспечении максимального быстродействия.

На фиг. 1 приведен вариант функциональной схемы устройства; на фиг, 2 — временные диаграммы работы устройства. .Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код (фиг, 1) содержит генератор 1, фор„„SU„„1483636 А 1 (gg 4 Н 03 М 1/50, G 04 F 1О/04

2 в частности к временным спектрометрам, и может быть использовано в ряде физических экспериментов, проводимых по времяпролетной методике измерения.

Изобретение позволяет упростить устройство при максимальном быстродействии за счет того, что в устройство, содержащее генератор, формирователи, счетчик времени, таймер и буферный регистр, введен элемент И. Введение элемента И и изменение структуры счетчика времени и буферного регистра позволило, сохранив преимущества прототипа (отсутствие зависимости тактовой частоты от разрядности счетчика времени), исключить устройство перезаписи, т.е. уменьшить количество элементов и связей. 2 ил. мирователи 2 и 3, счетчик 4 времени, таймер 5, буферный регистр 6, элемент 4

И 7. Счетчик 4 времени выполнен íà 00

Т-триггере 8 и счетчиках 9„-9 импу- @АР льсов. Буферный регистр 6 въжолнен ф на D-триггере 10 и регистрах 11,-11 фф

Принцип работы многостопового пре- ф образователя временных интервалов в цифровой код заключаегся в следующем.

В исходном состоянии все элементы счетчика 4 времени и буферного регистра 6 находятся в нулевом .состоянии. Уровень "1" с инверсного выхода таймера 5 разрешает прохождение тактовых импульсов с инверсного выхода генератора 1 через элемент И 7 на тактовый вход D-триггера 10 бу.ферного регистра 6.

1483636 сч "

41п»1

1 2

С момента поступления сигнала

"Старт" до прихода импульса Конец измерения" формирователь 2 вырабатывает первую серию тактовых импульсов (СТИ, фиг. 2), На тактовый вход буферного регистра 6 поступает вторая серия тактовых импульсов, сдвинутая на половину периода относительно первой. Если в первый полупериод действия первой серии тактовых импульсов происходит изменение состояния счетчика 4 времени, то во второй полупериод происходит перезапись его состояния в буферный регистр 6. Сигнал "Стоп" запускает формирователь

3, на выходе которого формируется импульс длительностью t, в течение которого формирователь не запускается последующим сигналам. Выходной импульс формирователя 3 синхронизирован с тактами генератора 1. Сигналом формирователя запускается таймер 5, блокирующий на время t< формирование импульсов второй серии тактовых импульсов. В это же время с задержкой 7 необходимой для окончания переходных процессов в буферном регистре 6, вырабатывается импульс "Запрос" на внешнее устройство, в которое переписывается информация из буферного регистра 6. После считывания кода с буферного регистра 6 внешним устройством.оно формирует сигнал "Ответ", по которому выходы буферного регистра 6 устанавливаются и едипичное состояние. Считывание -.. информации виешним устройством должно произойти за время t<, так как по окончании его таймер э разрешает прохождение импульсов второй серии тактовых импульсов на .вход регистра 6.

После окончания импульса t < через время t буферный регистр 6 выходит на режим слежения, т.е. код в буферном регистре 6 отстает от кода счетчика 4 времени на полпериода часторы генератора 1.

Использование синхронного счетчика времени (тактовые входы счетчиков, обьединены) в преобразователе со считыванием информации во время счета упрощает структуру буферного регистра и способствует достижению максималь-! ного быстродействия по вхождению буферного регистра в режим слежения.

Однако, когда на первый план выдвига» ется повышенная точность измерения, т.е, использование максимальной для данной элементной базы тактовой частоты, и при этом требуется иметь в преобразователе большое число разря5 дов, необходимо применять счетчики времени построенные по последовательной (асинхронные) или последовательно-параллельной структуре, так как на них можно достичь максимальной скорости счета. При этом регистр должен иметь такую же структуру как и счетчик. В устройстве счетчик 4 времени и буферный регистр 6 содержит первые m каскадов, соединенные последовательно, а остальные 1-m каскадов— параллельно. Число m выбирается из условия устойчивой работы параллельных каскадов и зависит от разрядности (К) всего счетчика.

Вследствие того, что выпускаемые промышленностью четырехразрядные; счетчики имеют быстродействием несколько ниже, чем триггеры, то первый каскад счетчика времени должен быть выполнен на триггере, т.е. первый каскад К-разрядного счетчика времени является одноразрядным. Таким образом, число остальных 4-разрядных каскадов равно (К-1.)/4 = 1. Далее, ш из

1 каскадов должны быть включены последовательно, так как период частоты поступающей на тактовые входы 1-m параллельных каскадов, должен превышать время задержки распространения сигналов переноса включенных параллельно счетчиков, т.е. где Т,„ — период частоты, поступающей на тактовые входы 1-m параллельных каскадов;

45 — задержка сигнала переноса каждого каскада;

Т вЂ” период тактовой частоты.

На фиг. 1 приведен пример построения 4-разрядного счетчика времени и буферного регистра при К = 25, m=2.

Формула изобретения

Иногостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий генератор, первый выход которого подключен к первому входу первого формирователя, второй вход кото14836

5 рого является шиной Старт", а третий вход объединен с первым входом

1 счетчика времени и является шиной

"Конец измерений", выход первого формирователя подключен к второму входу счетчика времени, первый вход второго формирователя является шиной Стоп", а выход подключен к входу таймера, выходы счетчика времени подключень к соответствующим входам группы входов буферного регистра, выходы которого являются выходной шиной устройства, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения уст- 15 ройства при обеспечении максимального быстродействия,в него введен элемент И, ври этом счетчик времени выполнен на T-триггера и 1 счетчиках К-11 импульсов, где 1 =(— — ..; K — разряд"Q- ность счетчика времени; Q — - разрядность счетчиков импульсов, а буферный регистр выполнен на D-триггере и 1 регистрах, первый вход элемента И объединен с вторым входом второго формирователя и соединен с вторым выходом генератора, а второй вход элемента И соединен с первым выходом таймера, второй выход которого явля- О ется шиной "3anpoc" выход элемента И подключен к тактовому входу D-триггера, тактовый вход Т-триггера является вторым входом счетчика времени, входы обнуления T-триггера и

36 счетчиков импульсов объединены и являются первым входом счетчика времени, выход Т-триггера подключен к тактовому входу первого счетчика импульсов, тактовый вход i-го счетчика импульсов подключен к Q-му выходу (i-1)-ro счетчика импучьсов, где

i E (2, m); m — число последовательно соединенных счетчиков, тактовые входы счетчиков импульсов с m-го по

1-й объединены, выходы Т-триггера и счетчиков импульсов являются выходами счетчика времени, входы установки в "1" и входы установки в "О"

D-трйггера и регистров соответственно объединены и являются шинами "Ответ" и Конец измерений соответственно, входы разрешения счета Р с первого по m-й счетчиков являются шиной уровня логической единицы, а

j-ra счетчика подключены к выходу переноса (j-1)-го счетчика, где

j e f(m+1), 11, информационный вход

D-триггера и одноименные входы регистров являются группой входов буферного регистра, выход D-триггера и выходы регистров являются выходами буферного регистра, тактовый вход первого регистра подключен к выходу

D-триггера, тактовый вход i-го регистра подключен к (Q-1)-му выходу (i — 1)-го регистра, где i е (2, ш ), тактовые входы регистров с m-го по

1-й объединены.

1483636

СТИ

Сч. В 1р

Сч.В Zp

Сч. Ир

Сппю

СМ, F2 таймер

Ер 1р

bp 8u

5р.3р

Кр

30Щ ОС

Обреа

II 1

Момент считыданця 3аннья сбР..

Еие.г

Составитель В. Гейнрихс

Техред Л.Сердюкова

Редактор И. Рыбченко

Корректор T. Малец

Заказ 2851/55 Тираж 884 Подписное

ВНИИДИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101