Устройство определения временного положения импульсных сигналов

 

Изобретение относится к импульсной технике и служит для повышения точности работы устройства определения временного положения импульсных сигналов. Цель изобретения достигается за счет введения в устройство триггера 2, устройства 4 управления, генератора 5 опорной частоты, устройства 7 выделения, преобразователя 8 время-код, цифровой линии 9 задержки, счетного триггера 10, мультиплексора 11, счетчика 12, источника 15 опорного напряжения и новых функциональных связей. Кроме того, устройство содержит первый и второй компараторы 1 и 3, делитель 6 напряжения и формирователь 14. Повышение точности происходит в результате дискретной реализации интегратора, выполненного на счетчике 12, и введения поправки во временное положение выходного сигнала устройства, обусловленной случайным моментом срабатывания второго компаратора 3 в течение тактового интервала генератора 5 опорной частоты. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (g1)g G О4 F 10/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4603368/24-21 (22) 09. 11. 88 (46) 30.09.90. Бюл. Ф 36. (72) А,Й. Чистяков (53) 681 ° 11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР.

Н 1257603, кл. G 04 F 1О/04, 1985 (54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННОГО

ПОЛОЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к импульсной технике и служит для повышения точности работы устройства определе-. ния временного положения импульсных сигналов. Цель изобретения достигается за счет введения в устройство триггера 2, устройства 4 управления, генератора 5 опорной частоты, устройства

„„SU,, 1596301 А 1

7 выделения, преобразователя 8. времякод, цифровой линии 9 задержки, счетного триггера 10, мультиплексора 11, счетчика 12, источника 15 опорного напряжения и новых функциональных связей. Кроме того, устройство содержит первый и второй компараторы 1 и 3, делитель 6 напряжения и формирователь

14. Повышение точности происходит в результате дискретной реализации интегратора, выполненного на счетчике

12, и введения поправки во временное положение выходного сигнала устройства, обусловленной случайным моментом срабат вания второго компаратора 3 в течение тактового интервала генератора. ф

5 опорной частоты. 2 ил, 1596301

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительной аппаратуре для определения временного положения импульсных сигналов.

Целью изобретения является повышение точности рабаты устройства определения временного положения импульсных сигналов. 10

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - его

Г прийципиальная схема.

Устройство содержит первый компаратор 1, триггер 2, второй компаратор

3, устройство 4 управления, генератор

5 опорной частоты, делитель 6 Hsllps жения, устройство 7 выделения, преобразователь 8 время - код,цифровую линию 9 задержки, счетный триггер 10, мультиплексор 11, счетчик 12, входную шину 13, формирователь 14, источник

15 опорного напряжения, выходную шину

16.

Входная шина 13 подключена к перво- му входу первого компаратора 1 и к входу делителя 6 напряжения, выход которого подключен к. первому входу второго компаратора 3. Выход источнйкаЗ0

15 опорного напряжения подключен к вторым входам первого и второго компараторов 1 и 3, выходы которых подключены соответственно к первому и вторбму входам триггера 2, выход которого под35 ключен к первым входам устройства 7: выделения и устройства 4 управления, первый выход которого подключен к входу генератора 5 опорной частоты, выход которого подключен к первому информационному входу мультиплексора 11, счет ному входу счетного триггера 10 и к второму входу устройства 7 выделения, вход сброса которого подключен к вто.Рому выходу устРойства 4 управления. 45

Первый, второй и третий выходы устройства 7 выделения подключены соответственно к входу преобразователя 8 время - код, к управляющему входу мультиплексора 11 и к входу сброса счетного триггера 10, выход которого подключен к второму информационному входу мультиплексора 11, выход которого подключен к счетному входу счетчика 12, вы- ход пер полнения которого подключен к второму входу устройства 4 управления

-и к входу формйрователя 14, первый . выход которого подключен к входам ,сброса счетчика 12 и преобразователя

3 время - код, выход которого подключен к управляющему входу цифровой линии 9 задержки, информационный вход которой подключен к второму выходу формирователя 14. Выход цифровой линии 9 задержки является выходной шиной 16 устройства.

Источник 15 опорного напряжения (фиг. 2) выполнен на потенциометре 17, подключенном к выводам источника питания. Делитель 6 напряжения состоит из последовательно включенных резисторов 18 и 19. Первый и второй компараторы 1 и 3 выполнены соответственно на пороговых элементах 20, 21, напри мер на триггерах Цмидта. Триггер 2 состоит из D-триггера 22, D-.âõîä которого соединен с общей шиной.

Устройство 4 управления содержит

D-триггеры 23, 24, D-входы которых соединены с общей шиной, а также инверторы 25, 26.

Устройство 7 выделения содержит элемент И 27, инверторы 28, 29 и

D-триггер 30.

Генератор 5 опорной частоты выполнен по схеме .с запаздывающей отрицательной обратной связью и содержит кольцевую цепочку инверторав 31, 32, 33 и буферный инвертор 34, включенный на выходе 35-генератора 5 опорной частоты.

Счетный триггер 10 реализован на

Ь-триггере 36 с внешней связью его

D-входа с его инверсным выходом.

Мультиплексор 11 содержит инвертор

37 и собственно коммутатор, выполненный на элементе 2И-2ИЛИ-НЕ 38.

Преобразователь 8 время - код содер-, жит инвертор 39, элементы И-НЕ 40,41, инвертор 42, элементы И-НЕ 43, 44, инвертор 45 и элементы И-НЕ 46, 47, Счетчик 12 с выходом переполнения выполнен на двоичном счетчике 48 с разрядными выходами и дешифраторе 49, выполненном на элементе И-НЕ с числом входов, равных числу выходов счетчика 48. формирователь 14 содержит триггер с раздельными установочными входами, выполненный на элементах И-НЕ 50 и 51, инверторы 52, 53, 54, времяаадающий конденсатор 55 и резистор 56.

Цифровая линия задержки состоит из трех последовательно включенных элементов задержки, образованных соответственно парами инверторов 57, 58;

59, 60 61, 62 и мультиплексора 63.

1596301

23, который устанавливает триггер Л

;в состояние логической единицы., Ло= гический нуль с инверсного выхода триггера 24 через два инвертора 25, 2б возвращает триггер 23 в исходное состояние. На выходе генератора 5 опорной частоты формируются импульсы.

На втором выходе устройства 4 управления формируется короткий импульс, который устанавливает триггер 30 в устройстве 7 выделения в состояние логического нуля на третьем выходе (инверсный выход триггера 30). Выходной импульс триггера 2 одновременно поступает на D-вход триггера 30 устройства 7 выделения. Ближайший к моменту окончания импульса с выхода триггера 2 синхронизирующий перепад на выходе генератора 5 опорной частоты возвращает триггер 30 устройства

7 выделения в исходное состояние.

При этом на выходе инвертора 37 (реа-лизует функцию.И-НЕ для негативной логики) формируется импульс длительностью л

Обозначив через m число периодов генератора опорной, частоты, попавших на интервал (t,+ дс), запишем (t, +d ° ) = m (5) При нахождении триггера 30 устройства 7 выделения в состоянии логичес" кой единицы на вход счетчика 12 проходят m импульсов. После переключения . триггера 30 в нулевое состояние ранее удерживаемый s нулевом состоянии сигналом с третьего выхода устройства. 7 i выделения счетный триггер 10 разбло- кируется, мультиплексор 11 открывается по второму информационному входу.

Происходит досчет счетчика 12 до заполнения импульсами поделенной частоты с выхода муг1ьтиплексора 11. Дешифратор

49 в данном случае срабатывает при поступлении на вход счетчика 12 переполняющего импульса. Импульс переполнения с выхода дешифратора 49 возвраает устройство 4 управления в исходное состояние и запускает формирователь 14. (4) с,= е,, щ

50 где К,, К - соответственно крутизна нарастания входного напряжения компаратора 1 и компаратора 3.

Соотношение (4) определяет дальнейшую обработку выходного импульса триггера 2 .длительностью t,. Указанный импульс своим передним фронтом запускает устройство 4 управления, триггер

Очевидно, что интервал Т„„равен сумме где thoc - время досчета счетчика !2 после включения в работу счетного триггера 10.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 2 находится в состоянии логического нуля, генератор 5 опорной частоты закрыт.

На:первом и втором выходах устройства

7 выделения действует уровень логического нуля, преобразователь 3 время код при этом закрыт и установлен в исходное состояние. На счетном входе счетчика 12 импульсы отсутствуют, так как муг ьтиплексор 11 закрыт. На выходе дешифратора 49 импульсы также отсутствуют, в связи с чем на выход 15 цифровой линии 9 задержки импульсные ° сигналы не поступают. В результате на выходе счетного триггера 10 присутствует уровень логического нуля. С выхода источника 15 опорного напряжения 20 на вторые входы компараторов 1 и 3 подается постоянное напряжение.

С приходом на вход устройства импульса входного сигнала начинается работа устройства. Первым при достиже- 25 нии входным напряжением опорного уровня U срабатывает компаратор и его выходной перепад устанавливает триггер 2 в состояние логической единицы.

С задержкой, равной t,, определяемой 30 коэффициентом деления делителя б напряжения, равным 2, и крутизной нарастания входного напряжения, появляется перепад напряжения на выходе компара тора 3, который устанавливает триггер

2 в исходное состояние. При этом на выходе триггера 2 формируется импульс длительностью t . В рассматриваемом случае предполагается линейность нара.стания входного напряжения. С учетом изложенного могут быть записаны следующие соотношения:

Uy

К=-"

К = — ——

11о (2) 45

1 t +tz

t1+t К/К= 2=- — -

Тдоп m <" + дес ф (6) 1596301

С учетом описанного функционирования устройства где и - числб разрядов в двоичном счетчике, образованном счет- чиком 12 и счетным триггером

10.

° °

Множитель 2 для переменной в в формуле (7) обусловлен записью числа в счетчик 12, т.е. для указанного двоичного счетчика из последовательно включенных счетного триггера 10 (млад ший разряд) и счетчика 12 вес записан-.15 ного числа m удваивается. Тогда

Т„,„= (2 - m) (8)

С. учетом формул (4) и (5) (9) 20

Таким образом, до момента окончания интервала t „„ пройдет время t : е = t + T = mpс - + (2 - тп) ° .Р 2 4оп 4 6

""Э- (10)

Из выражения (1 О) видно, что для обеспечения независимости суммарного интервала необходимо к величине. добавить интервал дЙ вЂ” + .— г ... (»)

В этом случае задержанный импульс будет иметь неизменную задержку, равную указанному в формуле (11} значению.

Для реализации операции добавление величины ас в предложенном устройстве указанный интервал лС преобразуется

40 в цифровой код. При этом выходнои импульс устройства 7 выделения поступает на входы инверторов 39, 42, 45.

3а счет задержки в логических элементах (39, 40), (42, 43), (45, 46) число RS-триггеров, образованных элемен45 тами (40, 41), (43, 44), (46, 47), установившихся к моменту. окончания импульса в единичное состояние, отображает длительность d,t. В приведенном на фиг. 2 примере реализации число каскадов преобразователя BpeMR код равно 3, соответственно, цифровая .линия 9 задержки имеет в своем составе 3 элемента задержки (инверторы

57, 58; 99, 60; 61, 62). Задержка указанных элементов задержки выбирается равной задержке в каскадах преобразователя 8 время - код. В резуль-; тате преобразования интервала д для приведенного на фиг. 2 примера могут быть получены следующие коды на управляющем входе мультиплексора 63:

7, 6, 4, О.

В соответствии с формулой (» ) в предлагаемом устройстве производится увеличение задержки t на величину

Q7,е

Для уменьшения погрешности формирования длительности импульса на первом выходе устройства 7 выделения введены два инвертора 28, 29, компенсирующие задержку в триггере 30 устройства 7 выделения.

Максимальное значение длительности д на первом выходе устройства 7 выделения не превышает периода С., при этом указанный период с также составляет величину, равную задержке, в трех каскадах преобразователя 8 время - код °

Выходной импульс дешифратора 49 возвращает в исходное состояние устройство 4 управления, и запускает формирователь 14. При этом генератор

5 опорной частоты сигналом с первого выхода устройства 4 управления отключается, Выходной импульс формирователя 14, пройдя через цифровую линию 9 задержки, с дополнительной задержкой д поступает на выход устройства.

При этом интервал t x между момен! тами появления входных импульсов равен интервалу между выходными импульсами предла -аемого устройства. Задержанный на величину длительности формируемого импульса сигнал на первом выходе Формирователя 14 поступает на входы уста-! новки счетчика 12 и преобразователя ,время — код 8. Указанные счетчики и пре.образователь устанавливаются в исход.-. ное положение и цикл работы устройства заканчивается.

При приходе следующего входного импульса вышеописанные процессы повторяются.

Предлагаемое устройство за счет использования цифрового накопителя (интегратора> выполненного на счетчике l2) и реализации блоками 7, 8, 9, 14 операции добавления задержки а ь обладает более высокой точностью, 1 чем устройство-прототип. ф о.р м у л а и 3 о б р е т е н и я

Устройство определения временного положения импульсных сигналов, содербб

Фиг,7

Составитель А. Перфильев

Редактор M. Бандура Техред И.Ходанич Корректор А.Обручар

Заказ 2909 Тираж 349 Подписное ,ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101

9 159630 жащее триггер, первый и второй компараторы, формирователь импульсов и делитель напряжения, выход которого подключен к первому входу второго компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 5 что, с целью повышения точности работы, в него введены устройство управле, ния, генератор опорной частоты, устройство выделения, преобразователь время - код,цифровая линия задержки, счетный триггер, мультиплексор, счетчик и источник опорного напряжения, выход t,второго подключен к вторым входам первого и второго компараторов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам триггера, выход которого подключен к первому входу устройства выделения и к первому входу устройства управления, пер- 20 вый и второй выходы которого подключены соответственно к входу генератора опорной частоты и к входу сброса устройства выделения, второй вход которого подключен к выходу генератора 25 опорной частоты, к первому информационному входу мультиплексора и к счетному входу счетного триггера, выходкоторого подключен к второму информационному входу м.льтиплексора, управляющий вход которого подключен к второму выходу устройства выделения, третий и первый выходы которого подключены соответственно к входу сброса счетного триггера и к входу преобразователя время - код,вход сброса которого подключен к первому выходу формирователя и к входу сброса счетчика, счетный вход которого. подключен к выходу мультиплексора, выход переполнения счетчика подключен к второму входу устройства управления и к входу формирователя, второй выход которого подключен к информационному входу линии задержки, вход управления и выход которой подключены соответственно к выходу преобразователя время - код и к выходной шине устройства, входная шина которого подключена к первому входу первого компаратора и к входу делителя напряжения.