Преобразователь интервалов времени в цифровой код

(ц 1 665401 Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 30,05,79, Бюл (45) Дата опубликования описан Государственный коми етень20 (5 К 681.32(72) Авторы изобретени оломко и А. Г, Яровой тно-конструкторское бюро Института р и электроники АН Украинской С иофизики Заявитель ЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕН В ЦИФРОВОЙ КОД(54 Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения временных интервалов и периодов тока или напряжения, и может найти широкое применение в системах измерения, обработки и представления информации.Известно устройство, содержащее генератор опорной частоты, подключенный своим выходом через ключ к счетному входу счетчика, и триггер, выход которого подключен ко второму входу ключа, На установочные входы триггера подаются импульсы Пуск и Стоп, определяющие начало и конец измеряемого временного интервала 11.Недостатком устройства является наличие погрешности, вызываемой несовпадением момента конца отсчета с концом периода колебаний генератора опорной частоты,Известнов также устройство, содержащее входной триггер, линию задержки, выходы которой подключены соответственно к первым входам п элементов И, выходы которых соединены со входами регистра, выход регистра подключен ко входу счетчика младших разрядов, второй вход которого соединен с первым входом счетчика старших разрядов, второй вход счетчика старших разрядов подключен к выходу ключа, первый вход которого соединен с выходом счетчика младших разрядов, а второй и третий входы ключа подключены соответственно к выходу входного триггера и выходу генератора опорной частоты 21.5 Однако в этом устройстве не учитывается время включения и выключения элементов, а также не устраняется погрешность измерения, связанная с несовпадением начала измерения с передним фронтом им пульса генератора опорной частоты, чтоснижает точность преобразования интервалов времени в цифровой код.Целью изобретения является повышениеточности преобразования интервалов врс мени в цифровой код.Это достигается тем, что в преобразователь интервалов времени в цифровой код, содержащий входной триггер, линию задержки, выходы которой подключены соответственно к первым входам и элементов И, выходы которых соединены со входами регистра, выход регистра подключен ко входу счетчика младших разрядов, второй вход которого соединен с первым входом 25 счетчика старших разрядов, второй входсчетчика старших разрядов подключен к выходу ключа, первый вход которого соединен с выходом счетчика младших разрядов, а второй и третий входы ключа под ключены соответственно к выходу входноготриггера и выходу генератора опорной частоты, дополнительно введены генератор одиночных импульсов, триггер, одновибратор и элемент управления, вход которого подключен ко входу одновибратора, к первому входу генератора одиночных импульсов и ко второму входу ключа, третий вход которого соединен со вторым входом генератора одиночных импульсов, выход которого подключен к первому входу дополнительного триггера, второй вход дополнительного триггера соединен с первым выходом элемента управления, второй и третий выходы которого соответственно подключены к (п+1)-му входу регистра и ко второму входу счетчика младших разрядов, при этом выход дополнительного триггера соединен со вторыми входами и элементов И, а выход одцовибратора подключен ко входу линии задержки,На чсртеже представлена принципиальная структурная электрическая схема устройства.Преобразователь содержит генератор 1 опорной частоты, входной триггер 2, ключ 3, счетчик 4 старших разрядов, элемент 5 управления, одновибратор 6, генератор 7 одиночных импульсов, дополнительный триггер 8, линию 9 задержки, элементы И 10-1, , 10-п, регистр 11, счетчик 12 младших разрядов, На чертеже также показаны шина Пуск 13 и шина Стоп 14.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии значения счетчиков 4 и 12 равны нулю. Перед началом измерения с одного из выходов элемента 5 управления на второй вход дополнительного триггера 8 подается импульс, устанавливающий дополнительный триггер 8 в такое состояние, что элементы И 10-1, , 10-п по входам, подключенным к выходу дополнительного триггера 8, оказываются разрешенными. С другого выхода элемента 5 управления ца соответствующие входы счетчиков 4 и 12 подается команда Сложение, С шины Пуск 13 на входной триггер 2 поступает импульс, соответствующий началу измеряемого временного интервала. Входной триггер 2 устанавливается в единичное состояние, в результате чего на ключ 3 и генератор 7 одиночных импульсов по входам, подключенным к выходу входного триггера 2, подается разрешающий потенциал. Сигналы с выхода генератора 1 опорной частоты поступают на соответствующие входы ключа 3 и генератора 7, Ключ 3 построен так, что на вход счетчика 4 от генератора 1 будут проходить сигналы, начиная с того импульса, передний фронт которого начался после поступления сигнала разрешения счета от входного триггера 2. Генератор 7 одиночных импульсов формирует один импульс, синхронный с первым импульсом генератора 1, передний40 45 50 55 60 65 5 10 15 20 25 30 35 фронт которого начался после сигнала разрешения от входного генератора 2, На второй вход счетчика 4 через ключ 3 начинают проходить импульсы от генератора 1. Линия 9 задержки имеет (2" - 1) отвода при двоичной системе счисления, где т - число, показывающее, во сколько раз надо повысить точность при применении двоичных счетчиков, причем каждая из секцийТосоздает задержку, равную - , где Т, -тпериод колебаний генератора 1. Фронтом выходного сигнала триггера 2 возбуждается одцовибратор 6, с выхода которого импульс подастся на вход линии 9 задержки. Длительность выходного импульса т одновибратора 6 выбирается из условия, что Т, т(2 Т,. Выходным сигналом генератора 7 дополнительный триггер 8 по первому входу устанавливается в состояние, запрещающее прохождение сигналов от линии 9 задержек через элемент И 10-1 - 10-и на входы регистра 11. За время Ы измеряемое с момента пуска устройства и до поступления первого импульса от генератора 1 опорной частоты, или, что то же самое, с момента подачи сигнала одновибратора 6 на линию 9 задержки и до момента запрета элементов И 10-1 - 10-и на установочные входы регистра 11 (регистр 11 может быть выполнен, например, на триггерах) с отводов линии 9 задержки через элементы И 10-1 - 10-п будут поступать импульсы, которые установят в состояние 1 К триггеров регистра 11, причемК== т,Л 1 ИТо I т То Однако ввиду того, что элементы, входящие в одновибратор 6, генератор 7 одиночных импульсов, дополнительный триггер 8 и элементы И 10-1 - 10-и имеют конечное время включения и выключения, то время, за которое ца установочные входы регистра 11 будут поступать сигналы, в действительности равноИ: Ь - ва+ выко где 1 вк, - время включения элементов,1 вв, - время выключения элементов. Следовательно, будет установлено в состояние 1 К триггеров1 - вкл + выклТоПосле запрета элементов И 10-1 - 10-п из элемента 5 управления на (и+ 1)-й (сдвиговый) вход регистра 11 подаются сигналы, очищающие регистр 11. Сигналы переполнения с выхода регистра 11 поступают на счетчик 12, где они суммируются. После очистки регистра 11 на второй вход дополнительного триггера 8 вновь подается сигнал подготовки, устанавливающий дополнительный триггер 8 в такое состояние,что элементы И 10-1 - 10-и по объединенным входам оказываются разрешенными. Когда с шины Стоп 14 поступает сигнал на входной триггер 2, то он устанавливается в такое положение, что своим выходом 5 накладывает запрет на ключ 3, и сигналы от генератора 1 прскращают проходить на вход счетчика 4. За время 1, с момента прихода импульса с шины Пуск 13 до прихода импульса с шины Стоп 14 от гене ратора 1 на вход счетчика 4 поступаетхУ= - импульсов. С одного из выходовТоэлемента 5 управления на соответствующие входы счетчиков 4 и 12 подается команда 15 Вычитание. По фронту выходного сигнала входного триггера 2 возбуждается одно- вибратор 6, выходной импульс которого поступает на вход линии 9 задержки. Первым импульсом генератора 1, поступившим на 20 генератор 7 одиночных импульсов после выключения входного триггера 2, производится сброс дополнительного триггера 8 и запрет элементов И 10-1 - 10-п, За время Л 1 г должно быть установлено в состояние 25 1 Р триггеров регистра 11,Р== гтМ МТот ТоС учетом задержек на включение и выклю чение элементов в действительности в регистре 11 будет установлено в состояние 1 Р триггеров.р г вкл +т. 35ТоПосле запрета элементов И 10-1 - 10-и из элемента 5 управления на (и+1)-й (сдвиговый) вход регистра 11 подаются сигналы Счет, очищающие регистр 11. Сигналы 40 переполнения с выхода регистра 11 поступают на счетчик 12, где производится их вычитание из предыдущего значения. В этом случае, если К(Р, сигнал перехода через О счетчика 12 через ключ 3 посту пит на счетчик 4, и его значение уменьшится на единицу, После вычитания состояние счетчика 12 примет значениелг п 1 - вкл+ выклф 50Тог - вкл + выкл 1г,щ 1 Тот. е. в счетчике 12 будет записано число, пропорциональное величине (М, - М), Таким образомх - 7 о + 1 вНо так как состояние счетчика 4 равно У, 50та состояние счетчика 12 равно - (, - Л 1,)То следует, что погрешности, вызываемые задержкой на включение и выключение элементов взаимно компенсируются за счет того, что при измерении Л 1, и Л 1, используют одни и те же элементы.Таким образом, введение в преобразователь элемента управления, генератора одиночных импульсов, одновибратора и триггера позволит повысить точность преобразования временного интервала в код за счет использования высокостабильного генератора опорной частоты и исключения погрешности, вызываемой конечным временем включения и выключения элементов схемы.Формула изобретенияПреобразователь интервалов времени в цифровой код, содержащий входной триггер, линию задержки, выходы которой подключены соответственно к первым входам п элементов И, выходы которых соединены со входами регистра, выход регистра подключен ко входу счетчика младших разрядов, второй вход которого соединен с первым входом счетчика старших разрядов, второй вход счетчика старших разрядов подключен к выходу ключа, первый вход которого соединен с выходом счетчика младших разрядов, а второй и третий входы ключа подключены соответственно к выходу входного триггера и выходу генератора опорной частоты, отличающийсяя тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены генератор одиночных импульсов, триггер, одновибратор и элемент управления, вход которого подключен ко входу одновибратора, к первому входу генератора одиночных импульсов и ко второму входу ключа, третий вход которого соединен со вторым входом генератора одиночных импульсов, выход которого подключен к первому входу дополнительного триггера, второй вход дополнительного триггера соединен с первым выходом элемента управления, второй и третий выходы которого соответственно подключены к (и+ 1) -м у входу регистра и к второму входу счетчика младших разрядов, при этом выход дополнительного триггера соединен со вторыми входами и элементов И, а выход одновибратора подключен ко входу линии задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Мартяшин А. И, и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М Энергия, 1976, с. 90 - 91, рис. 2 - 17.2. Шляндин В. М, Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М., Высшая школа, 1973, с, 169 - 170, рис. 3 - 20,ставитель Р, Матвеева едактор А. Купрякова Техред Н. Строганова Корректор 3. Тарасова ипография, пр. Сапунова Заказ 835/12НПО Госуд Изд. Мю 344 Тираж 1059 Подписноетвенного комитета СССР по делам изобретешш и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5