Конвейерно-циклический преобразователь временного интервала в цифровой код

1 1,736370 Союз СоветскихСоциапмстическмхРеспублкк ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное к авт. св ву(22)Заявл 7(21) 252518 13.09 21 1 3/00 присоединением заявки Ю Государственный комитет 23) Приори т АССР делам изобретении Опубликовано(54) КОНВЕЙЕРНО-ЦИКЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕ ВРЕМЕННОГО ИНТЕРВАЛА В ЦИФРОВОЙ КОД теле обычно составляет 5 довательно, если число ка зования равно 1 000, го в преобразования, когда сис рует на поступающую на в равно 2 00-1 00 мкс. Та к "мертвого" времени являе ным недостатком линейны телей временной интервал временной интервал. Гц. Сле преобрапроцесса не реагинформацию, ичина ло я ем ушественбразоватся с уда мпл Изобретение относится к измерительой технике, а именно к измерительным устройствам ядерного приборостроения, и предназначено для кодирования временных интервалов наносекундного диапазона в ядернофизцческцх экспериментах.Известные преобразователи временной интервал - цифровой код, построенные по принципу прямого кодирования, обычно имеют минимальную ширину канала порядка 5 - 10 нс, ограниченную быстродействием триггеров адресного счетчика, построение которых с быстродействием 200 мГц и выше сопряжено с большими техническими трудностями, поэтому для обеспечения ширины канала меньше 5 нс временные преобразователи строят по принципу линейного преобразования временной интервал - амплитуда 111. Амп:литуда, несушая информацию о временном интервале, затем преобразуется амплитудно-временным преобразователем в цифровой код. Частота импульсов кодирования в амплитудно-временном преобразоваНаиболее близким по технической сушности к предлагаемому является амплитудный преобразователь с нелинейным кодированием, служащий для непосредственного кодирования амплитуды в цифровой код и состоящий из схемы запоминания входной амплитуды, линейного ключа (схемы ИЛИ), интегрального дискриминатора или компаратора, схемы выборки амплитуды, схемы выборки остатка, ге нератора весового напряжения и схемы суммирования, причем две последние схемы выполняют функцию устройства уа 736370воения, а также адресного счетчика исчетчика числа циклов 21. Однако этот преобразователь не может быть использован непосредственнодля кодирования временных интервалов,Его можно применить для кодированиявременных интервалов только в совокупности с линейным преобразователем временной интервал - амплитуда. В процессепреобразования возможно появление ошибки кодирования при измерении входныхамплитуд, равных Уо/2., где и.О, 1,2,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности преобразования,Под расширением функциональных возможностей подразумевается обеспечениенепосредственного преобразования временных интервалов в цифровой код, исключение предварительного преобразования временной интервал - амплитуда;повышение точности происходит за счетустранения ошибок кодирования.Поставленная цель достигается тегл,что в преобразователь, содержащий элемент ИЛИ, выход которого соединен спервым входом компаратора, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами адресногосчетчика, счетчика циклов и с первымвходом преобразователя временных интервалов, дополнительно введены три лог ических элемента задержки и элемент.ИЛИ, причем третий выход компараторачерез первый логический элемент задержки соединен со вторым входом преобразователя временных интервалов, выходкоторого через второй логический элемент задержки подключен к первомувходу дополнительного элемента ИЛИ,выход которого соединен со вторымвходом компаратора, третий выход компаратора через третий логический элементзадержки соединен с первым входом элемента ИЛИ, вторые входы элементов ИЛИподключены соответственно к шинам"старт и стоп" сигналов.Компаратор может содержать последовательно соединенные блоки опорноговремени интервала и временной селекции,причем вход блока опорного временногоинтервала является первым входом компаратора, вторым входом которого являетсяодин из вкодов блока временной селекции, выкоды которого являются выходами компаратора. 5 10 15 20 25 Зо З 5 40 45 50 55 На фиг. 1 показана структурная схема конвейерно-циклического преобразователя временного интервала в цифровой код; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Преобразователь содержит компаратор 1, который состоит из блока 2 опорного временного интервала, блока 3 временной селекции, преобразователя 4 временных интервалов, трех логических элементов задержки 5, 6 и 7, двух логических элементов ИЛИ 8 и 9 адресного счетчика 10 и счетчика циклов 1 1.Выход элемента 5 соецинен с первым входом элемента ИЛИ 8, другой вход ко торого соединен с шиной "старт" сигнала, Выход элемента ИЛИ 8 соединен с входом блока 2, его выход соединен с одним из входов блока 3, один иэ выходов которого соединен с входом элемента задержки 5 и одним из входов преоб разователя 4. Выход последнего соединен с входом элемента зацержки 6. Его выход соединен с первым входом дополнительного логического элемента ИЛИ 9, другой вход которого соединен с шинойстоп" сигнала, Выход логического эле- мента ИЛИ 9 соединен с другим входом блока 3, второй выкод которого соединен с входом счетчика циклов 1 1 и входом элемента задержки 7. Его выход соединен со вторым входом преобразователя 4, а первый выход блока - с входом адресного счетчика 10.Блок 2 опорного временного интервала выполняет функцию фиксированной задержки на величину То. Блок 3 определяет временную последовательность поступления сигналов по его входам. Причем на выходе, соединенном с элементом 5, всегда появится первый из поступивших на входы блока 3 сигналов. На выходе блока 3, соединенном с элементом 7, всегда будет второй иэ поступивших на воды блок 3 сигналов. Блок временной селекции не меняет временных соотношений между сигналами, поступившими на его входы, а только коммутирует их по вкодам в зависимости от порядка их поступления, На выходе блока 3, который соединен с вкодом адресного счетчика 1 О, сигнал появится только в случае, если сигнал на входе блока 3, который соединен с блоком 2 опорного временного интервала, опережает сигнал по другому входу. Если сигнал на входе блока 3, который соединен с блоком 2, появляется позже сигнала по другому10 20 25 30 35 40 50 55 45 входу, то сигнал на первом выходе блока 3 отсутствует.Преобразователь 4 временнык интервалов обеспечивает нормальное его функционирование в случае малык задержекмежду выходными сигналами блока 3.Элементы 5 и 6 служат для выбора вре-менных соотношений в пределах одногоцикла преобразования, т. е. обеспечиваютчеткое разделение циклов преобразования,и тем самым исключают искажение временной информации в преобразователе 4,Адресный счетчик 10 регистрируеткод каждого цикла преобразования. Числоциклов. преобразования, которое постоян- .но в пределах каждого измерения, задается счетчиком циклов 1 1.Преобразователь работает следующимобразом,Измеряемый временной интервал 1,заключенный между сигналами старт" и"стоп", поступает на компаратор 1, состоящий из блоков 2 и 3, где сравнивается с Т . Если 14) Т, то триггерадресного счетчика 1 О, соответствующийстаршему разряду, устанавливается вединичное состояние. К временному интервалу (деизм- То), получаемому на выходе компарвтора 1, т. е. блока 3, добавляется небольшой временной интервалС логическим элементом задержки 7.Полученный временной интервал ( 1-То + ф 1." ) удваивается в преобразователе4, т. е. получают временной интервал,равный 2 (С, - Т+Т). Сигнал, соответствующий концу временного интервала, получаемому на выкоде компаратора,поступает на счетчик циклов 11, Так каквеличины задержки логических элементовзадержки 5 и 6 выбираются равными ииз условия 152 Т временной интервал между сигналами на выходах элементов 5 и 6 равен 2 Фцрц- То +С.),Этот временной интервал снова сравнивается с ТО временным компвратором.Если 2 (1 ы,4-Т+Г)ТО, то следующий триггер адресного счетчика 10 остается в нулевом состоянии,. К временному интервалу на выходе компарвтора,равному (ЗТ- 2 Ц, добавляетсявременной интервал , и полученныйвременной интервал (ЗТ - 21 нзм-Т)удваивается, а на счетчик циклов 11поступает сигнал, соответствующий концу временного интервала пв выкоде компаратора 1, Удвоенный временной интервал, равный (6 Т - 41 цм С), сномпоступает через элементы 5 и 6 на временной компаратор, и циклы преобразования будут продолжены. На временныхдиаграммвк преобразования, представленных на фиг. 2, .по оси ординат нанесеныномера блоков, по оси абсцисс - текущее время.Вследствие того, что в конвейерноциклическом преобразователе временногоинтервала в цифровой код компаратор,состоящий из блоков опорного временного интервала и временной селекции, неменяет временных соотношений междувходными сигналами, а только коммутирует их в зависимости от порядка их поступления, на вход преобразователя временного интервала поступает временнойинтервал, равный модулю разницы(/1- То/ ), а информация о величиневходного временного интервала представляется в коде Грея, Это обеспечиваетустранение ошибок кодирования входныхвременных интервалов, равных 10Т /2, где П.- О, 1, 2,Предлагаемое устройство обеспечивает непосредственное кодирование временных интервалов в цифровой код, исключаетпредварительное преобразование временной интервал - амплитуда и устраняетошибки кодирования временнык интервалов 1 - Т /2 , В результате улучшается точность преобразования, повышаются интегральная и дифференциальная линейности и надежность, что расширяетобласть практического использованияпреобразователя для кодирования временнык интервалов в различнык областяхнауки и техники, а также исключаетсянеобходимость разработки целого рядапреобразователей типа временной интервал - цифровой код для кодирования временнык интервалов наносекундного диапазона,Замена предлагаемым преобразователемвременнык преобразователей линейногокодирования временной интервал - амплитуда позволит уменьшить время проведения физическик экспериментов и повыситьэффективность использования дорогостоящего оборудования, так как мертвое"время нелинейного кодирования временныкинтервалов предлагаемого преобразователя почти на порядок меньше "мертвоговремени преобразователей линейного кодирования временных интервалов,формула изобретения1, Конвейерно-циклический преобразователь временного интервала в цифровойкод,.содержащий элемент ИЛИ, выходкоторого соединен с первым входом компаратора, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственнос входами адресного счетчика, счетчикациклов и с первым входом преобразователя временных интервалов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностейи повышения точности преобразования, в 10него дополнительно введены три логических элемента задержки и элемент ИЛИ,причем третий выход компаратора черезпервый логический элемент задержки соединен со вторым входом преобразователявременных интервалов, выход которогочерез второй логический элемент задержки подключен к первому входу дополнительного элемента ИЛИ, выход которогосоединен со вторым входом компаратсра,третий выход компаратора через третийлогический элемент задержки соединенс первым входом элемента ИЛИ, вторые входы элементов ИЛИ подключены соответственно к шинам "старт и "стоп" сигналов,2, Преобразователь по и, 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что компаратор содержит последовательно соециненные блоки опорного временного интервала и временной селекции, причем вход блока опорного временного интервала являет ся первым входом компаратора, вторым входом которого является один из входов блока временной селекции, выходы которого являются выходами хомпаратора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Маталин П. А, Электронные методы ядерной физики, М., Атомиздат, 1973, с. 255,2, К. КюсйаЕ,4. Ыг 1 и.ц, В,.Тго 1- иа 1, йЕЙЕ. Наги/ей. Мау, 1 969(прототип) .736370 Мию 7 д Составитель Л. Плетневаедактор Т. Иванова Техред О. Легеза Корректор утяга каз 24 атент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4/47 Тираж ЦНИИПИ Государстпо делам изоб 5, Москва, Ж,95 Подписноеенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д. 4/5