Преобразователь временного интервала в код

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов. Целью изобретения является повышение разрешающей способности преобразователя. Преобразователь временного интервала в код содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 равносдвинутых последовательностей, счетчик 4 импульсов, шифратор 7. В преобразователь для достижения цели введены N/2 D-триггеров 5<SB POS="POST">1</SB> - 5<SB POS="POST">N/2</SB>, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6<SB POS="POST">1</SB> - 6<SB POS="POST">N/2</SB>, сумматор 8 и N JK-триггеров 3<SB POS="POST">1</SB> - 3<SB POS="POST">N</SB>. Введение новых элементов с образованием новых связей позволяет организовать работу преобразователя так, что он может работать на предельной для выбранной элементной базы частоте генератора тактовых импульсов и при сколь угодно больших N. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

091 (И) А1 (51 ) 5 G 04 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

l10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ VHHT СССР (21 ) 4440201/24-21 (22) 14.06.88 (46) 07.06.90, Бюл. М 21 (72) В.Н.Максимович, И.В.Золотаревский и Х,А,галилеева (53) 621.317,361 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1083155, кл. 0 04 F !О/04, 1984. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННОГО ИНТЕРВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов. Целью изобретения является повышение разрешающей способности пр ео бр аз ов ат ел я, Пр е обр аз о в ат ель вр еменного интервала в код содержит re2 нер атор 1 тактовых импульсов,дюрмирователь 2 равносдвинутых последова" т ельностей, счетчик 4 импульсов,шиФ" ратор 7. В преобразователь для доси тижения цели введены -- — D-тригге2 ров 5, -5„„, элементы ИСКЛ10ЧАЙП1ЕЕ ИЛИ

6,-6„, сумматор 8 и п IK-триггеров

3, -3 „. Введение новых элементов с о бр аз овани ем .новых с вяз ей поз вол яет организовать работу преобразователя так, что он может работать на предельной для выбранной элементной базы частоте генератора тактовых импульсов и при сколь угодно больших и, 3 ил., 1 табл.

1569800

Изобретение относится к импульснои технике и может быть использовано в информационно-измерительных устройствах и системах для измере- 5 ния временных интервалов.

Цель изобретения — повышение раз,— решающей способности устройства.

На фиг.! представлена функцио ;.шьная схема преобразователя времен- !О ного интервала, код; на фиг. 2 — вариант структурной схемы преобразователя для п = 4; на фиг. 3 — временные диаграммы поясняющие работу преобразователя временных интервалов дпяп =4.

Таблица иллюстрирует работу преобразователя временных интервалов при п = 4 для различных Т °

В состав преобразователя времен- 20 ного интервала в код входят генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 равносдвинутых последовательностей, IK-триггеры 3.1 — З.п, счетчик 4 импульсов, D-триггеры 5,1 и

5. ---, элементы ИСКЛ1ОЧАЮЩЕЕ ИЛИ и

6.1 — 6. ††вЂ, шифратор 7 и комбина2 ционнъ и сумматор 8. 30

Выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом формирователя

2 равносдвинутых последовательностей

У выходы которого подключены к С-входам

IK-триггеров 3.1 — З.п, Х- и К-входы которых соединены с информационной входной шиной устройства, а установочные входы IK-триггеров подключены к установочной входной шине устройства и установочному входу счет- 40 чика 4 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу IK-триггера

3.1 выход каждого IK-триггера З.i и (i = 1,2, ° ° ., — — ) соединен с С-вхо

45 дом D-триггера 5. i и первым входом элемента ИСКЛ ОЧА!ОЩЕЕ ИЛИ б.i, а выход каждого IK-триггера 3. — -- +

Il

2 подключен к D-входу D-триггера 5,i 50 и к второму входу элемента ИСКЛ!ОЧА!ОЩЕЕ ИЛИ б.i выходы, D-триггеров и

5, 1 — 5. — — и элементов ИСКЛ!ОЧА!О2 и

ЩЕЕ ИЛИ 6. 1 — б. — — соединены с вхо- 55

2 дами шифратора 7, перный выход которого подключен к второй группе входов комбинационного сумматора 8, первая группа входов которого подключена к выходам счетчика 4 импульсов и выходу IK-триггера 3.!, причем установочные входы D-триггеров 5. и

5. — — соединены с установочной входной шиной преобразователя, Преобразонатель работает следующим образом.

Перед началом работы IK-триггеры

3.1 — З,n D-триггеры 5.1 и

5, -2- и счетчик 4 импульсов находятся в нулевом состоянии.

По информационной входной. шине на

I- и К-входы IK-триггеров 3.1 — 3 п поступает импульс, длительность которого равна измеряемому временному инт ер валу Т„. На С-входы IK-тр иг г ер он

3. 1 — Ç.,п поступают равносдвинутые по фазе друг относительно друга последовательности тактовых импульсов

1 получаемые на выходах формирователя

2, с частотой, равной частоте генератора 1, При наличии уровня логичесI l I I кои 1 на I- u K-входах IK-триггеры 3,1 — Ç.п опрокидываются по спаду (заднему фронту) каждого тактового импульса. Счетчик 4 импульсов и IKтриггер 3, 1 образуют счетчик грубой шкалы, при этом состояние IK-триггера 3. определяет значение младшего разряда грубого результата измерения.

В момент окончания интервала

Т переключение IK-триггеров по тактОвым импульсам прекращается, К этому моменту в счетчике грубой шкалы записано некоторое двоичное число N а каждый из IKтриггеров 3.1 — З.п установлен в определенное состояние (логический

"0" или "!").

Информация, записанная н IK-триггерах 3.1 — З.п используется для уточнения грубого результата измерения N, определяющего интервал Т с погрешностью 1Т„, где Т вЂ” период следования тактовых импульсов генератора 1, Посредством элементон

ИСКЛ!ОЧА!О!ЧЕЕ. ИЛИ 6. 1 — 6. — — данная

2 информация преобразуется в форму,необходимую для дальнейшего использования. Совокупность состояний D-триггеи р ов 5 . 1 — 5. — — после окончания Т

2 .х однозначно з ависит от того, к от орый из IK-триггеров 3.1 — Ç.п в процессе измерения Т„опрокинулся первым, и поэтому однозначно определяет поло жение начала измеряемого временного интервала Т„относительно и равносдвинутых импульсных последовательТо ностей с погрешностью Т

2п

Момент окончания Т относительно х импульсных последовательностей однозначно определяется с погрешностью

То

+ -- — совокупностью состояний D2п и триггеров 5.1 — 5. --- и выходными логическими уровнями элементов ИСКция в виде двоичного кода с выходов и

D-триггеров 5.1 — 5. — — и элемен" тов ИСКЛ!ОЧАМ!!!ЕЕ ИЛИ 6, 1 — 6. поступает на входы шифратора 7, на первом выходе которого при определенных значениях кода на его входах формируется команда на вычитание единицы из кода N грубого результата измерения. Вычитание производится в комбинационном сумматоре 8, на первую группу входов которого подан код N посредством подачи логической

"1" на вторую группу его входов.Иа остальных выходах шифратора 7 формируются значения младших (уточняющих) разрядов кода N окончательного ре* P зультата измерения, Таким образом, на выходах комбинационного сумматора 8 и шифратора

7 Формируется позиционный двоичный, код NP, определяющий значение измеряемого временного интервала Т с

"х .максимальной погрешностью

О

+ и

ЛИЧАИЩЕЕ ИЛИ 6. 1 — 6. — —, ИнформаП

1569800 ь стка (четверти) I II ТТТ и Т!, в пределы которых может попадать начало т. Импульсы Т„, различно расх 5 положенные соответственно этим четырем случаям, показаны на фиг. 3.5, 12, 1" и 26. Диаграммы выходных логических уровней IK-триггеров 3.1

3 ° 4 для первого случая показаны на фиг, 3 ° 6 — 3.9, для второго — на фнг, 3.13 — 3,16, для третьего — на: фиг, 3.20 — 3.23, для четвертого— на фиг. 3.27 — 3.30. Диаграммы выходных уровней D-триггеров 5,1 и 5,2

15 для,четырех случаев показаны на фиг. 3.10, 11,.17, 18, 24, 25, 31 и 32, В таблице приведены значения разрядов кодов грубого N и окончательного Np результатов измерения, состояния IK-триггеров 3. 1 — 3. 4, состояния D-триггеров 5,1 и 5,2, выходные логические, уровня элементов ИСКЛ!!!ЧА ОЩЕЕ ИЛИ 6.1 и 6,2 и сигналы на выходах шифратора 7 в момент окончания измеряемого интервала Т для четырех случаев расположения его начала относительно тактовых последовательностей (в участках I II III и IV) Причем

30 на выходе 1 шифратора 7 формируется команда на вычитание единицы из кода N, на выходе ? — дополнительный

-t разряд 2 кода N на выходе 3— дополнительный разряд ? кода Np.

Результат измерения в единицах Т„ определяется по формуле

1 - 7 У а.. 2, (2) !

=-й где а — значения разрядов двоично1

4р го кода И

Дпя рассмотренного примера N P =

= Т, (0? + 2 + 1? + 1. 2 +

+ 0 2 + ° °, + 0 2") = 3 5 Т, что соответствует заданному значению ин45. тервала

Процесс измерения временного интервала Т = 3,5 Т для четырех различных случаев расположения начала

Т относительно тактовых импульсов ."Х проходит следующим образом. Равно сдвинутые последовательности тактовых импульсов (фиг, 3.1-3.4) получены соответственно. на выходах 1

4 формирователя 2 (фиг.2), при этом каждая последовательность сдвинута относительно предыдущей на четверть ! периода следования Т . Период Т© условно разбит на четыре равных учаПри проведении сравнительного анализа разрешающей способности предлаг aeMoro и известного пр еоб раз овате50 лей принимают следующие общие для них условия: частота следования тактовых

1 импульсов f. = 40 МГц (Т, о

Π— 25 нс); форма тактовых импульсов

55 в равносдви утых последовательносI тях - меандр; элементная база циф-. ровой части схем — микросхемы серии

530 °

1569800

То — --)6. и (3) от и не зависит.!

7> =7 2 а. ° 2

>»т

Состояние ТК-тряггеров

Выходы шиа>ратора

Т„

Учао- Значение раврядо ток кода !!

С<>стоянн

D-трнгге ров

Значения разрядов кода 17>, ыходы ло ичесхнх лементов

6>, 6

1 2 3 2 2 2 2 2 ...2

2Р 2 2<,, 3, Зя 33 Зо 5< 5з 6, 62 о о о о о о о о о

I О о о

1 1

I 1

1 1

1 О

0 I

1 О

0 I о о о о

О О

О О

ООО

000 ооо

ОО1

OO1 оо! о!

O1O

010 о

l О

О!1

1 1

I 11

000 ооо о.о о

О0О

О О о о о о о о о о о о о о о о

1 1

1 1 ! I

I I

О О о о о о о о! 1 n...n

1 l 0...0

I l 0...0

I I 0...0

I 1 0...0

I О...О ! О...О

1! О.„О ! 0...0

1 I 0...0

1!О.„О

110...0

1 1 0...0

l I 0...0

I I 0...0

1 I 0...0

О О 1...0

0 О 1...0

О 0 1...0

О О 1...О

II

III

IV

1, II

Ш ,п

II

111

1V

П

III

IV

II

I1I

I I

1 1

1

1 I

1 1

I I

О О

l I

1 1 о о о о

1 I о о о о

0 О

О О

О О о о о о

3т, ЗТ зт, 37р

3,25То

3,25Т

3, 257<

3,257, 3, 57р

3,57<

3,57, 3,5I

З,757.

3 757р

3 ° 75То

3,75Т, 47

47р

4т

4тр

3 То

3,25Т

3,5 Т„

3,757

4Т

Разрешающая способность известно2Т 17 го преобразователя равна — — —, одт„ и нако выражение -- -- определяет длиI1 5 тельность импульсов, которые поступают на вход счетчика импульсов,Лри этом минимально допустимая дпительность входных импульсов по тактовому

:входу для триггеров и счетчиков серии 530 равна 6 нс. Следовательно, условие работоспособности устройства-прототипа можно записать в виде

Из формулы (3) видно, что при Т

25 нс значение п в схеме известного преобразователя не может превышать 4р Следовательно, максимально достижимая разрешающая способность

>известного преобразователя в данном

2?o случае равна — — --- = I 2,5 нс.

4 25

Разрешающая способность предлагаемого преобразователя также опредепя2 » О ется выражением — -- но в отличие

П от известного преобразователя работоспособность предлагаемого не нарушается при сколь угодно больших n,òàê

Как длительность импульсов на входе ть счетчика грубой шкалы равна "-.— и

Формула изобретения

Лреобр азователь временного интервала в код, содержащий генератор так- 40

o...î ! ! о

o..

0Ä.О I 1 l О О

0...0 1 О 1 1 I О

О...о ! о

0...0 I I 0 О l

1.„О О ! О О

0...0 I О О 1 I О о...о ! 0 о

1...0 О 1 1 О О 1

1...0 О О 1 О О

0...0 1 О О О 1 О !...о о о о

1...0 0 0 1 О О

I 0 0 О О I О О

1...0 О О О О I О

l...0 О 0. О О 1

I ..0 О 0 О О О

1...0 0 0 О О О О товых импульсов, выход которого соединен с входом формирователя и равносдвинутых последовательностей, а также шифратор и счетчик импульсов, установочный вход которого подключен к установочной входной шине устройства, отличающийся темчто, с целью повышения разрешающей способи ности, в него введены — — D-тригге2 и ! ров, — — элементов ИСКЛИЧАМЩЕЕ ИЛИ, комбинационный сумматор и nIK-триггеров, I- и К-входы которых соединены с информационной входной шиной уст-! ррйстваз а С-входы подключены к выхо-! дам формитзователя п равносдвинутых последовательностей, выход первого

IK-триггера соединен со счетным входом счетчика импульсов, выход каждого i-го, IK-триггера (где i = l, и

2, ... †--) соединен с С-входом

i-го D-триггера и первым входом i-го элемента ИСКЛЮЧ)ЧАЮ ЕЕ ИЛИ, а выход и каждого (- — — + i)-го IK-триггера

2 подключен к D-входу i-го D-триггера и второму входу i-го элемента

ИСКЛЮЧА777ЩЕЕ ИЛИ, выходы D-триггеров и элементов ИСКЛЮЧ)ЧА !7!ЧЕЕ ИЛИ соединены с входами шифратора, первый выход которого подключен к второй группе входов комбинационного сумматора, первая группа входов которого соединена с выходами счетчика импульсов и выходом первого IK-триггера, причем установочные. входы ТК-триггеров и

D-триггеров подключены к установочной входной шине устройства.

1569800

Продолжение табл.1 к

N =Т а а..2 ..в

Состояние ТК-триг-. геров

Со с ТО яки е

D-григ"еров!

1ыходы ппвяратора йыкоды ло гических

УчасЗначение раарядов хода N ток элементов

6!, 6т

2 2 2 ...2

123)222222

5i 54

6, 6

З, З, 3 З, 1...0 О

1...0 О

I...0 О

1...0 1

1...0 0

1...0 О

1...0 1

1...0 1

I °,.0 О

1...0 1

1...0

I...0 I

I...0 I

1...0 1

1...0 1

I...0 1 .

4,25Т

4.5Т, 4i75Tв

5.Т г г го гг

Уст.

Фие. 2

II

ПТ

IV

II

III

IV

II

III

IV

II

III

О О

О О

0 О

1 О

О О

О О

1 О

1 О

О 0

1 О

О

1 О

I О

1 О

1 0

1 О

О

О.

О

О

О

1

О

1

1

1 °

О 0 I О

1 О 1 1

0 1 О I

0 О О О

1 О 1 О

I 1 1

О 1 О 1

О О О 0

I 1 1 0

1 1 1 1

О 1 О I ! 0 О О

1 1 1 О

1 I 1 1

1 1 О 1

1 I 0 О

О 1

1 О

О

О

1 1

1 I

1 I

1 О

О 1

I О

О

О О с

0 О

О О

О О

001

001

001

101

О 1 О

I I О

1 1 О

011

1 I 1

111

1 1 I

000

Значения разрядов кода Np

1 О О 0 1...0

1 О О 0 1...0

1 О О О 1...0

1 О О О 1...0

О О О 1...0

О I О О 1...0

О О О 1...0

О I О О 1...0

1 1 О О 1...0

1 I О О 1...0

1 I О О 1...0

I О О 1...0

О О I 0 1...0

О О 1 О 1...0

О 0 I 0 1...0

О 0 1 О 1...0 4,25Т, 4,25Т

4 ° 25тв

4,25т

4,5Т, 4 ° 5Te

4,5Т

4,5Т, 4,75Т

4,75Тв

4,75Тв

4 ° 75Tî

5Тв

5Тв

5Тв

5Тв

1569800

X28 Ir

Фиг. Ю

Редактор И, Дербак

Тирам 352

Заказ 1 448

Подписное

ВНИИА Государственного комитета по иэобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101 1 ", З.$

З.б 3

Ю,7 3

З,B З

З9 3

З.10 sf

Sn 52

З.12 2l

З1З З

ЗИ З, ЗМ ЗЗ

3,16 3g, З.!7

Зи S>

3;Ж З1

З.21 З, З22 ЗЭ

З.za З, З.2 1

З.2% 82

З27 31 хгв ю, З,29 ЗЗ

З.Ю З

8._#_ З)

З.З2 5

О

О

Со с тавит ель С. Кр от ова

Техр ед M. Днць к Корректор М, Помо