Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 148363 09 50 4 Н 03 М 1/50, С 0 04 ОБ ЕТ И ЕЛЬСТВ 2 титут ядернойнтиноваЮ.В. Тубольцев льство СССР ство СССР10/04, 1983 еобразователь врецифровой коденератор 1, фор.ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(54) МНОГОСТОПОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В ЦИФРОВОЙ КОД(57) Изобретение относится к устройствам для автоматизации научных исследований в области ядерной физики,Изобретение относится к оборудов нию 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; нафиг, 2 - временные диаграммы работыустройства.Многостоповый прменных интервалов в(фиг. 1) содержит г в частности к временным спектрометрам, и может быть использовано в рядефизических экспериментов, проводимыхпо времяпролетной методике измерения.Изобретение позволяет упростить устройство при максимальном быстродействии за счет того, что в устройство,содержащее генератор, формирователи,счетчик времени, таймер и буферныйрегистр, введен элемент И. Введениеэлемента И и изменение структурысчетчика времени и буферного регистра позволило, сохранив преимуществапрототипа (отсутствие зависимоститактовой частоты от разрядности счетчика времени), исключить устройствоперезаписи, т.е. уменьшить количество элементов и связей. 2 ил. мирователи 2 и 3, счетчик 4 времени, таймер 5, буферный регистр 6, элемент кафф И 7. Счетчик 4 времени выполнен на ОО Т-триггере 8 и счетчиках 9-9импу- САР льсов. Буферный регистр 6 въжолнен ф на 0-триггере 10 и регистрах 11,-111. ффПринцип 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 .состоя- ,3 нии. Уровень "1" с инверсного выхода таймера 5 разрешает прохождение тактовых импульсов с инверсного выхода генератора 1 через элемент И 7на тактовый вход П-триггера 10 буерного регистра 6.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 С , в течение которого формирователь не запускается последующим сигналам. Выходной импульс Формирователя 3 синхронизирован с тактами генератора 1. Сигналом Формирователя запускается таймер 5, блокирующий на времяформирование импульсов второй серии тактовых импульсов. В это же время с задержкойнеобходимой 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 внешним устройством должно произойти за время , так как по окончании его таймер 5 разрешает прохождение импульсов второй серии тактовых импульсов на вход регистра 6. После окончания импульсачерез времябуферный 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 максимального быстродействия по вхождению буферного регистра в режим слежения. Однако, когда на первый план выдвигао ется повышенная точность измерения, т,е, использование максимальной для данной элементной базы тактовой частоты, и при этом требуется иметь впреобразователе большое число разрядов, необходимо применять счетчикивремени построенные по последовательной (асинхронные) или последовательно-параллельной структуре, так какна них можно достичь максимальнойскорости счета. При этом регистр должен иметь такую же структуру как исчетчик. В устройстве счетчик 4 времени и буферный регистр 6 содержитпервые ш каскадов, соединенные последовательно, а остальные 1-ш каскадов -параллельно. Число ш выбирается изусловия устойчивой работы параллельных каскадов и зависит от разрядности (К) всего счетчика.20Вследствие того, что выпускаемыепромышленностью четырехразрядные;счетчики имеют быстродействием несколько ниже, чем триггеры, то первыйкаскад счетчика времени должен бытьвыполнен на триггере, т,е. первыйкаскад К-разрядного счетчика времениявляется одноразрядньщ. Таким образом, число остальных 4-разрядных каскадов равно (К.)/4 = 1. Далее, ш из1 каскадов должны быть включены последовательно, так как период частотыпоступающей на тактовые входы 1-шпараллельных каскадов, должен превышать время задержки распространения 35 сигналов переноса включенных параллельно счетчиков, т,е.Т(1-ш),Фюф 11.2где Т, - период частоты, поступающейна тактовые входы 1-ш параллельных каскадов;45 - задержка сигнала переносакаждого каскада;Т - период тактовой частоты.На Фиг. 1 приведен пример построения 4-разрядного счетчика времении буферного регистра при К = 25,в=2.Формула изобретения55Иногостоповый преобразователь вре"менных интервалов в цифровой код, содержащий генератор, первый выход ко" торого подключен к первому входу первого формирователя, второй вход кото"1483 б 25 5рого является шиной Старт", а третий вход объединен с первым входом 1счетчика 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 подключены 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 ройства при обеспечении максимального быстродействия,в него введен элемент И, ври этом счетчик времени выполнен на Т-триггера и 1 счетчикахК импульсов, где 1 = - -,; К - разряд"еность счетчика времени; Я - разрядность счетчиков импульсов, а буферный регистр выполнен на 0-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 является шиной Запрос", выход элемента И подключен к тактовому входу 0-триггера, тактовый вход Т-триггера является вторым входом счетчика времени, входы обнуления Т-триггера и 3 36 счетчиков импульсов объединены и являются первым входом счетчика времени, выход Т-триггера подключен ктактовому входу первого счетчика импульсов, тактовый вход д-го счетчикаимпульсов подключен к Я-му выходу(х)-го счетчика импульсов, гдее 2, т ; т - число последовательно соединенных счетчиков, тактовыевходы счетчиков импульсов с ш-го по1-й объединены, выходы Т-триггера исчетчиков импульсов являются выходами счетчика времени, входы установки в "1" и входы установки в "0"Э-трйггера и регистров соответственно объединены и являются шинами "Ответ" и Конец измерений соответственно, входы разрешения счета Р спервого по ш-й счетчиков являются шиной уровня логической единицы, а1-го счетчика подключены к выходупереноса (-1)-го счетчика, гдее (оп+1), 11, информационный вход0-триггера и одноименные входы регистров являются группой входов буферного регистра, выход 0-триггера ивыходы регистров являются выходамибуферного регистра, тактовый входпервого регистра подключен к выходуР-триггера, тактовый вход д-го регистра подключен к Я)-му выходу1483636 СТИСч,В 1 рсч.В 8Сч, И Си,д сдпр. САНЮСЮ Г 27 айюерЗр. 1 рбр ЯрЕи гФ 30 лрО йЬЮеа Моиент считыВонця данных сЬР Составитель В. Гейнрихседактор И. Рыбченко Техред Л.Сердюкова Корректор Т. Малец1 Заказ 2851/55 Тираж 884 ВНИИПИ Государственного комитета по из113035, Москва, Ж,Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССРушская наб., д. 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101