Преобразователь временного интервала в код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических(22) Заявлено 14.0378(21) 2589335/18-21с присоединением заявки Ко(51)М, К,з Н 03 К 13/20 Государствеииюй комитет СССР по делам изооретеиий и открмтий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННОГО ИНТЕРВАЛА В КОДИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может,быть использовано в цифровых вычислительных комплексах для преобразо.вания (измерения) интервала временидо момента перехода сигнала черезнуль в число импульсов.Электронно-счетный периодомервключает в себя усилитель-формирователь, ждущий мультивибратор, гене- Оратор счетных импульсов, селектор,счетчик импульсов и генератор сброса и переписи 11) . Это устройствоимеет низкую точность,15 Известен также цифровой измеритель периода, состоящий из реверсивного счетчика, формирующего устройства, триггеров, распределителя импульсов, генератора образцовой частоты, суммирующего счетчика, элементов ЙЛИ, электронных ключей и устройства управления 121 . Это устройство также имеет низкую точность преобразования, так как не учитывает 25 влияние эоны нечувствительности таких элементов схемы, как усилитель сигналов, который имеет место практически в любом устройстве подобного рода. ЗО Наиболее близким к преобразователю по технической сущности и совокупности составляющих элементов является цифровое Фазометрическое устройство, состоящее иэ двух формирователей входных сигналов, схемы квантования, генератора счетных импульсов, делителя частоты, ключевой схемы, формирователя, Фазового детектора, смесителя, генератора опорной частоты н счетчика импульсов, один иэ входов Фазового детектора через делители частоты связан с выходом генератора опорной частоты, а другой - с выходом смесителя, на входы которого подключены выходы генераторов опорных и счетных импульсов, причем выход фазового детектора соединен с входом генератора счетных импульсов Я .Это устройство также имеет низкую точность преобразования иэ-за неучета эоны нечувствительности усилителя-ограничителя.Целью изобретения является повьхаение точности.Достигается это тем, что в преобразователь, содержащий управляемый ключ, выход которого соединен с первым входом импульсного модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов,усилитель-ограничитель, счетныйтриггер, выход которого соединенс первым входом элемента И,дополнительно введены дна й 5-триггера,иннертор, дна элемента И, разделительный диод и элемент И-НЕ,причем выход генератора импульсовсоединен с первыми входами элемента И-НЕ и дополнительных элементовИ, к второму входу первого из кото Орых .подключен выход усилителя-ограничителя, выход импульсного модулятора через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и инвертор соединен с вторым входом второго, 1дополнительного элемента И, выходкоторого подключен к В-входамЙ 5-триггеров, 5-выходы которых соединены с шиной синхронизации преобразователя, выход первого дополнитель Оного элемента И подключен через разделительный диод к первому входуэлемента И и непосредственно к второму входу элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетного триггера, ныходы В 5-триггеров подключенык вторым входам соответственно управляемого ключа и элемента И.На Фиг, 1 изображена электрическаяФункциональная схема преобразователя, на фиг, 2 приведены графики, 30поясняющие его работу,После того, как входной сигнал войдет в зону нечувствительности -О +Ц 1 усилителя-ограничителя 9, импульсы на его выходе возникать не будут. ВсЛедствие этого не будут появляться импульсы и на выходе элемента И б, н то время как на выходе элемента И-НЕ 8 появится последовательность импульсов с частотой следования 1, которая постуВход преобразователя связан с первым входом управляемого ключа 1, второй вход которого подключен к 35 прямому выходу первого В 5-триггера 2. Синхронизирующий вход преобразователя соединен с Я - входами первого и второго 85-триггеров 2 и 3 соответственно. Выход генератора импульсов 4 связан с первыми входами импульсного модулятора 5 элементов И б и 7, элемента И-НЕ 8, Второй вход модулятора подключается к выходу ключа, а выход модулятора связан с входом усилителя-ограничителя 9, Выход усили теля-ограничителя соединен с вторым входом элемента И б непосредственно, а с вторым входом элемента И 7 - через инвертор 10. Выход элемента И б подключен к второму входу элемента Я И-НЕ 8 и через разделительный диод 11 - к первому входу элемента И 12, второй вход которого связан с прямым выходом триггера 4. Выход элемента И-НЕ 8 связан с входом счетного триггера 13, выход которого также связан с первым входом элемента И 12. Выход элемента И связан с Н-входами триггеров 2 и 4. Выходом преобразователя является выход элемента И 12. 60Преобразователь временного интервала в код работает следующим образом.Для простоты рассмотрения принципа действия преобразователя примем следующие допущенияво-первых, в зоне нечувствительности входной сигнал изменяется лчнейно и,но-нторых, входнои сигнал меняет свою полярность с положительной на отрицательную.Принятые допущения не сужают функциональных. воэможностей преобразователя, так как в пределе любую кривую можно аппроксимировать отрезками прямых линий, тем более, что величина зоны нечувствительности достаточно мала. Кроме того, в большинстве датчиков выходное напряжение (входное для рассматриваемого преобразователя) изменяет полярность именно с положительной на отрицательную,в противном случае этого легко добиться, например, путем ин верт иров ан ия .В исходном состоянии все триггеры 2, 9 и 13 находятся в нулевом состоянии.Преобразование интервала начинается с момента поступления на вход синхронизирующего импульса, под действием которого 85-триггеры 2 и 3 перебрасываются н единичное состояние. Триггер 2 открывает управляемый ключ 1, черезкоторый входной сигнал с входа проходит на импульсный модулятора 5, Выходное напряжение триггера 9 прикладывается к второму входу элемента И 12, подготавливая его к работе. Счетные импульсы стабилизированной частоты Г с выхода генератора 4 постоянно прикладываются к модулятору 5 и первым входам элементов И б и 7 и И-НЕ 8 соответственно. Промодулиронанное Ймпульсное входное напряжение с выхода модулятора 5 поступает в усилитель-ограничитель 9, который вырабатывает импульсы постоянной амплитуды, но полярность которых соответствует полярности входного сигнала. Частота этих импульсов также равна Г. Следовательно, практически одновременно с поступлением пускового импульса выходные импульсы элемента И б с частотой Г начнут поступать через разделительный диод 11, открытый элемент И 12 на выход преобразователя. На выходе элемента И-НЕ 8 импульсы не будут появляться, на выходе элемента И 7 также не будет импульсов, потому что в цепь его второго входа включен инвертор 10, в результате чего на входы этого элемента поступают запрещенные комбинации "минус-плюс".пает на вход триггера 13, выполняющего роль делителя частоты на 2. Следовательно, с момента входа сигнала в зону нечувствительности на выход проходят через элемент И 12 импульсы с частотой /2 с выхода триггера 13. Разделительный диод 11 предотвращает попадание выходных импульсов триггера 13 на вход элемента И-НЕ 8 и на выход элемента И б.В момент выхода входного сигнала из зоны нечувствительности после смены им полярности отрицательные импульсы инвертируются инвертором 10 и на входы элемента И 7 поступают рабочие комбинации плюс-плюсф, в результате чего появляется выходная последовательность импульсов элемента И 7, первый импульс которой поступает на й-входы триггеров 2, 3 и переводит их в нулевое состояниеОдновременно с этим закрывается ключ 1 и элемент И 12, а поэтому импульсы на выход поступать не будут.Как видно из графиков на фиг. 2, преобразуемый интервал времени=+.", /1где . - время нахождения входногосигнала от начала преобразования до момента входаего в зону нечувствительностиС - время нахождения сигналаот момента входа его в зону нечувствительности домомента выхода его из этойзоны при смене им полярности.Общее количество импульсов, которое поступит с выхода преобразователя на счетчик й = п 4 +п где п , и - количество импульсов,поступивших на счетчиксоответственно за время иОчевидно, что Т - й/Га :.,-. 1 пИтогдаО Йтр. 4 (Йт и фп"и-.)Из формулы и из графиков видно, что при преобразовании (измерении) интервала времени до момента перехода сигнала через нуль учитывается зона нечувствительности основного преобразователя, усилителяограничителя импульсоэ путем дополнительного Формирования импульсов,количество которых пропорциональновремени нахождения сигнала э этойзоне с момента входа в нее до момента пересечения сигналом нулевогозначения.Достоинством предложенного преобразователя является высокая точностьпреобразования интервала времени вЧИСЛО ИМПУЛЬСОВ,Формула изобретенияПреобразователь временного интервала в код, содержащий управляемыйключ, выход которого соединен с первым входом импульсного модулятора,второй вход которого подключен квыходу генератора импульсов, уснли 20 тель-ограничитель, счетный триггер,выход которого соединен с первымвходом элемента И, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности, э него дополнительно25 введены два й 5-триггера, инвертор,два элемента И, разделительный диоди элемент И-НЕ, причем выход генератора импульсов соединен с первымивходами элемента И-НЕ и дополнительныхЗО элементов И, к второму входу первогоиз которых подключен выход усилителя-ограничителя, выход импульсногомодулятора через последовательно сое,диненные усилитель-ограничитель и35 инвертор соединен с вторым входомвторого дополнительного элемента И,выход которого подключен к й-входамВ 5-триггеров, 5-входы которых соединены с шиной синхронизации преобразователя, выход первого дополнительного элемента подключен через разделительный диод к первому входу элемента И и непосредственно к второмувходу элемента И-НЕ, выход которогосоединен с входом счетного триггера,выходы В 5-триггеров подключены квторым входам соответственно управляемого ключа и элемента И,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеф 1, Авторское свидетельство СССРР 508773, кл. 6 04 Г 10/02, 15.11.74.2. Авторское свидетельство СССРР 513343 кл. 6 04 Г 10/04, 25.11.74.3. Авторское свидетельство СССР55 М 326522, кл. Н 03 К 13/02, 12,0 б.70.750730 ш.ш Вью оставитель Плетнева хред А.щепанская торре ор С,Шекмар дак Гонч Заказ илиал ППП "Патент", г. Уйгород, ул. Проектиаа 71/4 б Тирак 9 ЦНИИПИ Государственно по делам изобретенн 035, Москва, Юу Ракоми отк Кйй Подписноета СССРтипаб., д, 4/5