Способ времяимпульсного преобразования

,130898 А ПУБЛИ 1) 4 10 04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ Т СССРОТНРЫТИЙ НИЯ НИЕ ИЗО ВИДЕТЕПЬСТ й инстидеистка.-М.: информа- ычисли 1975. с. 25,РЕОБРАбласти 7) Изобрете фровой изме При этомронтов ределено из на д тных последних вес каждо зультатов равен двум ное появл ие относится кительной техникости преобразовя погрешности диения систематичызываемой конечнтующих импульсния по способу Целнияскре ия на последнег квантам,вышение точ х одноврем квантамсчет уменьшен ности и исклю квие - четыр ой дл в (И) вания,ы следо ентнои частоты кван погрешности,тельностью квДля ее достиж че.ния льшеи ча(56) Немудров В.Г. и др. Быстрвующие БИС на переключателях тРадио и связь, 1982, с, 67.Гитис Э.И. Преобразователиции для электронных цифровых втельных устройств.-М.: ЭнергияИзмерители времени и частотЭлектроника, 1978, 9 7, т. 51,(54) СПОСОБ ВРЕМЯИМПУЛЬСНОГО ПЗОВАНИЯ импульсного преобразования дополнительно квантуют преобразуемый временной интервал одноименными фронтами И квантующей последовательности и параллельно - раздельно обоими разноименными фронтами последовательности квантующих И, задержанной на четверть периода следования с последующим делением результатов всех четырех квантований на два, При этом последовательности И, полученные попарно парафазными фронтами, суммируют по модулю два и первую полученную последовательность И задерживают на четверть периода следования квантующих И и делят на два, вторую последо вательность И тоже делят на два и подсчитывают количества одноименных счетных фронтов обоих результатовИзобретение относится к цифровой измерительной технике и может найти применение в устройствах, использующих времяимпульсное преобразование,Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет уменьшения погрешности дискретности и исключения систематической погрешности, вызываемой конечной длительностью квантующих импульсов.На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Устройство содержит элемент ИЛИИЛИ/НЕ 1, парафаэные выходы которого подключены к синхровходам 1 К-триггеров 2 и 3, выходы которых подключены к входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, к Е- и К-входам триггеров 2 и 3 подключена шина преобразуемого интервала, вход логического элементаИЛИ-ИЛИ/НЕ 1 подключен к выходу генератора 5 квантующих импульсов, элемент 1-4 и их связи образуют двухканальный блок 6 квантования. Аналогично устроен другой блок 7 квантования, вход которого через элемент 8 задержки подключен к выходу генератора5 квантующих импульсов и входу элемента ИЛИ-ИЛИ/НЕ 9, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 блока 6 через элемент ИЛИ 10 подключен к С-входу счетного триггера 11, выход которого соединен с Э-входом 0-триггера 12, выходкоторого подключен к О-входу П-триггера 13 ипервому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14, второй вход которого подключен к выходу В-триггера 13, а С-входы обоих триггеров 12 и13 подключены к инверсному входу элемента ИЛИ-ИЛИ/НЕ 9.Элементы 11-14 образуют блок 15 обработки, аналогично выполнен блок 16 обработки, вход которого подключен к выходу блока 7, а С-вход триггера 11 подключен параллельно входамП-триггеров 12 и 13, выходы блоков15 и 16 обработки подключены соответственно к первым и вторым входам элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ/НЕ 17 и И/НЕ 18, инверсные выходы которых соответственно подключены к параллельно включенным 1- и .К-входам ЕК-триггера 19, элемента И 20 и первому входу элемента ИЛИ 21, второй вход которого подключен к выходу элемента И 20, второй вход которого подключен к выходу 1 К-триггера 19, выход элемента ИЛИ 21 подключен к Е- и К-входам1 К-триггера 22, С-вход которого параллельно с С-входом 1 К-триггера 19подключен к выходу элемента ИЛИ-ИЛИ/ 5 НЕ 9, выходной шиной устройства является выход 1 К-триггера 22.Сущность способа заключается втом, что с помощью квадратурнорасположенных в пределах Тв квантующих последовательностей их положительные иотрицательные фронты осуществляютпараллельное квантование (фронтом) вчетырех каналах временного интервала.При этом частота следования квантующих импульсов в каждом канале Ткв .Для их объединения в один счетчик вкаждом из парафазно-квантуемых временных интервалов производят суммирование по модулю два (Хшой 2) результатов, предварительно деленных надва. В результате суммирования получают последовательности импульсов,фронты которых несут информацию оквантуемом временном интервале, носдвинуты на= -- (задержкаТкв Т4задана при квадратуриом расщепленииипосле деления на два и Ешос 12 в парафазных каналах она сохраняется).30Таким образом, после суммирования по модулю два период следованияимпульсов квантования Т , а сдвигТквмежду ними Г= --- и сосчитать их4З 5 одним счетчиком при обычном объединении нельзя (время разрешения счетчика должно быть Т авр .сч,Ткв /4, т. е.нужно в четыре раза понижать частотуквантования относительно предельной 40 частоты счета) . Введение задержкиТкввыравнивает оба парафазно 4квантуемые каналы, и фронты квантования или совпадают, или парафазны,Осуществить подсчет подобных фронтов(Травр. сч. 6 -- -). Поэтому перед под 4счетом одноименных счетных фронтов,несущих информацию о величине квантуемого временного интервала, осуществляют деление на два последовательностей импульсов квантования с фазным (противофазным) расположениемфронтов. После деления фронты квантующих импульсов совпадают (фазные)или сдвинутые на Т в/2 (в результате деления парафазно расположенныхфронтов импульсов).130898 10 20 25 40 45 50 55 3Подсчитать импульсы такой после- довательности (одним хотя и специфическим счетчиком с временем разре- шения Т= Ткв возможно. При этом счетчик должен иметь два входа, одновременное появление на обоих входах счетных фронтов должно приводить к переключению старшего его разряда с весом квантования четыре, в случае наличия счетных фронтов на одном из входов переключается младший разряд счетчика с весом кванта два. Отсутствие счетных фронтов не должно изменять состояние счетчика подсчета одноименных фронтов.Таким образом, идея способа сводится к разнесению квантующих импульсов фронтов на Ткв /4 с последующим их подсчетом в одном счетчике. При этом предельная частота Гкв может достигать предельной частоты счета триггерных элементов, т. е. букв.кв= 4 пр. сцгта Становится возможным при наличии одного счетчика осуществить квантование эквивалентной частотой в четыре раза выше предельной частоты счета Йр,щиспользуемой элементной базы.Устройство работает следующим образом. Временной интервал подается на параллельно включенные входы 1 К-триггеров 2 и 3. При подаче на 1 К-входы триггера логического "0" (положительная логика) триггер переходит в счетный режим и переключается синхронно 35с отрицательным импульсом на С-входе. Подача " 1" на 1 К-входы переводит триггер в режим хранения и он не реагирует на синхроимпульсы. Элементы 1 вблоках 6 и 7 обеспечивают парафазность поступления квантующих фронтов,т,е, позволяют осуществить квантование положительным и отрицательнымифронтами квантующих импульсов, поступающих с генератора 5. Элемент 4(блоков 6 и 7) осуществляет операциюсуммирования по модулю два (ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ), Блоки 6 и 7 идентичны иосуществляют квантование парафазными фронтами с последующим суммированием по модулю два, Элементы 8 и 10 вноТквсят задержку = в в(частота ге 4нератора 5 Гкв = 4 -- , где у з4время задержки логического элемента, выбрана с целью упрощения схемы). Элемент 11 (блоков 15 и 16) осуществляет деление на два. Эле 04менты 19-22 осуществляют подсчет одноименных отрицательных счетных фронтов. И-триггеры 12 (блоков 15 и 16) являются триггерами синхронизации, которые привязывают фронты импульсов квантования на выходах делителей 11 блоков 15 и 16 к положительному фронту синхроимпульсов, подаваемых с генератора 5 через согласующий элемент 9, устраняя тем самым возможный их разброс на Т /2. На их выходе частота импульсов квантования кратна Ткв, а фронты совпадают (в фазе или в противофазе). Элементы 13 и 14 блоков 15 и 16 являются элементами памяти с задержкой на такт.Идея работы этой части схемы заключается в следующем: если происходитпереход (положительный или отрицательный) в одной иэ последовательностей импульсов квантования на выходах триггеров 11 блоков 15 и 16 в синхронный параллельный счетчик 19, 22 с элементами 20 и 21 управления прибавляется единица, если происходят два перехода в обеих последовательностях, то в синхронный счетчик 19, 22 прибавляется двойка (единица во второй разряд). С учетом деления триггером 11 их вес соответственно два и четыре кванта эквивалентной частоты квантования й в в = 4 йкв . Если переходоВ не происходит, синхронный счетчик сохраняет свое состояние неизменным.Анализируя по диаграммам Вейча все возможные состояния триггеров 12 и 13 блоков 15 и 16 путем минимизации, получают,что одному переходу в одной из последовательностей импульсов квантования соответствует "1" на выходе элемента 14 блоков 15 и 16 и элемента 17, а двум одновременным переходам - " 1" на выходе элемента 18.Последовательности импульсов квантования с выходов элеменТов 17 и 18 с помощью элементов 20 и 21 осуществляют управление синхронным счетчиком 19-22, который переключается по отрицательным фронтам синхроимпульсов на С-входе.Счетчик 19-22 работает следующимобразом, Если переход квантующейпоследовательности один, то триггер19 в счетном режиме последовательнос триггером 22 образует синхронныйсчетчик. Перенос осуществляется че 5 130898 рез элементы 20 и 21. При одновременном переходе обоих квантующих последовательностей с выхода триггера 19 блокируется (ТК = " 1"), второй триггер 22 (второй разряд) считает с удвоенным весом, если переходов нет, оба триггера 19 и 22 заблокированы (1 К - "1")В зависимости от задержек элементов в блоках 6, 7, 15 и 16 тактовые 10 фронты могут подбираться положительными или отрицательными. Подбором1 задержек обеспечивают Г= 500 ИГц. Максимальное быстродействие устройства достигается при форме квантующих импульсов близких к меандру и симметрии задержек в каналах. 20Ф о р м у л а изобретенияСпособ времяимпульсного преобразования, заключающийся в квантовании преобразуемого временного интервала одним из одноименных фронтов импульсов квантующей последовательности с последующим подсчетом результата квантования, о т л и ч а ю щ и й с я З 0 тем, что, с целью повышения точности 0 6преобразования, преобразуемый временной интервал дополнительно квантуют другими одноименными фронтами импульсов квантуюшей последовательности, причем параллельно квантуют егораздельно обоими разноименными фронтами задержанной на четверть периодаследования последовательности квантующих импульсов с последующим делением результатов всех четырех квантований на два, при этом последовательности импульсов, полученные при квантовании попарно парафазными фронтами,объединяют, суммируя по модулю два,первую из полученных таким образомпоследовательностей импульсов задерживают на четверть периода следования квантующих импульсов и делятьна два, вторую из полученных присуммировании по модулю два последовательностей также делят на два ипроизводят подсчет количества одноименных счетных фронтов обоих результатов последних делений на два, приэтом вес каждого из счетных фронтоврезультатов последнего деления надва равен двум квантам, а их одновременное появление - четырем квантам эквивалентной частоты квантования, в четыре раза большей частотыследования квантующих импульсов,1308980 Составитель Л, ПлетневРедактор М.Бланар Техред А.Кравчук ректор Е.Р 1796/39 Тираж 371 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж,Подписноекомитета СССР аказ открытииаушская наб., д. 4/5 изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна