Преобразователь моментов времени в код

и 855995 Союз СоветскихСоциапистичеснихРеспублии ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет но девам изобретений н открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МОМЕНТОВ ВРЕМЕНИ В КОД Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано в измерительно-вычислительных комплексах при цифровом измерении частотньвременных параметров сигнала.5Известно устройство для преобразования моментов текущего времени в цифровой код, содержащее генератор эталонной частоты, счетчик приращений текущего момента времени, синхронизатор и регистр Фиксации кода счетчика Г 13.Недостаток этого устройства - невысокая точность.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к пред 15 лагаемому является измеритель серии временных интервалов, содержащий генератор импульсов эталонной частоты, каскадный счетчик единичных приращений времени, синхронизатор, выполненный на основе элемента И, пороговой схемы и расширителя импульсов, регистр фиксации кода счетчика, а также запоминающее устройство 2. Недостаток такого устройства - ограниченная точность преобразования, обусловленная возможными временными соотношениями между входным сигналом итактовым импульсом генератора, а также рассогласованием суммарной задержки и каскадов счетчика и компенсирую; -щих задержек,(1 ель изобретения - повышение точности преобразования.Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь моментов временив коп, содержащий генератор эталонной частоты, тз последовательно соедин енных счетчиков единичных приращений, основной синхронизатор и тт регистров фиксации кодов, первые входы которых соединены с выходами соответствующих разрядов счетчиков единичныхприращений, выход генератора эталонной частоты соединен с первым входомосновного синхронизатора и входом счеччика единичных приращений первого ко:.капа, входная шина устройства соединенв с третьим входом основного синхронизатора, дополнительно введены регистр фиксации кодов и и - 1 синхронизаторов, первый и второй входы каждого из которых подключены к выходам старших разрядов соответственно счетчика и регистра фиксации кодовсоответствующего каскада, в третьи вхсды каждого иэ и - 1 синхронизаторовподключены к выходу синхронизаторапредшествующего каскада, выходы синхронизаторов соединены с входами считывания соответствующих регистров Фиксации кодов, выходы фаз генератора подключены к входам дополнительного регистра фиксации кодов, вход считывания которого соединен с входной шиной устройства, третий вход основногосинхронизатора соединен с выходоМ старшего разряда дополнительного регистрафиксации кодов.Кроме того, синхронизатор содержитэлемент И, два П - триггера и элементИЛИ, причем первый вход синхронизатораподключен к инверсному входу синхронизации первого З - триггера и первомувходу элемента ИЛИ, второй вход синхронизатора подключен к инверсному входуэлемента И и входу синхронизации второго 1) -триггера, третий вход синхронизатора подключен к прямому входу элемента И, выход которого соединен сЭ -входом первого 2 -триггера, выходкоторого подключен ко второму входуэлемента ИЛИ, выход которого соединенс З -входом второго 2 - триггера,в 1 ход которого является выходом синхронизатора.Генератор эталонной частоты содержитпоследовательно соединенные активныеэлементы задержки, охваченные отрицательной обратной связью, причем выходы элементов задержки образуют выходы Фаэ генератора.На Фиг. 1 представлена блок-схемапреобразователя моментов текущего времени в код; нв фиг. 2 - блок-схема синхронизатора; на фиг. 3 - временные диаграммы работы преобразователя,Преобразователь содержит генератор1 эталонной частоты, синхронизаторы2, 2, счетчики 3 311 единичных пририцений, регистры 4 41 фиксации кодов, где и = 1,2, 3- числокаскадов преобразователя, дополнительный регистр 5 фиксации кодов.Выход генератора эталонной частотыподключен к входу 64 синхронизатора 21и счетному входу счетчики 3 . Вход 6 5 О 15 20 25 ЭО Э 5 40 45 синхронизатора 2 подключен к "бщей шине, в вход 71 - к входу преобразоват ля, Входы 616 синхронизаторов 2 . 2 п подключены соответственно к выходам старших разрядов счетчиков3, . Входы 77 п - к выходам старших разрядов регистров 4, 4 а входы 88- к выходам синхронизаторов 2 2 п . Информационные входы и входы записи регистров 4 ., 4 подключь ны соответственно к выходам счетчиков 3 Зп и выходам синхронизаторов 22 иСинхронизатор 2 с одер жит элем ен т 9 И, первый Д -триггер 10, элемент 11 ИЛИ и второй 2 - триггер 12. Инверсный вход синхронизации триггера 10 и второй вход элемента 11 ИЛИ объединены и образуют первый вход 6, инверсный вход элемента 9 И и вход синхронизации второго 3 - триггера 12 объединены и образуют второй вход 7, прямой вход элемента 9 И - третий вход 8 (фиг, 1 и 2), в выход 2 - триггера 12 - выход синхронизатор а.Нв фиг, 3 обозначены: сигнал генератора 1 эталонной частоты, сигналы 14 на кодовых выходах счетчика 3 и регистра 4 первого каскада, внешний сигнал 15 считывания, сигнал 16 на выходе синхронизатора 21 первого каскада (пунктирной линией показан второй вариант сигнала), сигналы 17 на кодовых выходах счетчика 3 и регистра 4.1 второго каскаде, сигнал 18 на выходе синхронизатора 2,1 второго каскада (пунктирной линией показан второ-. вариант сигнала, соответствующий аналогичному вариантуу сигнала . 16).ЧПреобр азователь р абответ следующим образом (рассматривается случай двух- каскадного преобразователя, в котором в каждом каскаде имеются двухраэрядные двоичные счетчиьи).Н исходном состоянии сигналы с выхода генератора 1 (13 нв фиг, 3) подсчитъ 1 ваются каскадной цепочкой счетчи ков 3. В каждом каскаде осуществляется синхронный счет, связь между каскадами - асинхронная, которая обуславливает наличие запаздывания (нв фиг. 3) между сигналами нв выходесчетчиков первого и второго каскадов(14 и 17 на фиг. 3)При воздействиивнешнего сигнала по входу 8 нв выходахсинхронизаторов 2 формируются сигналы фиксации текущего кода счетчиковв регистры 4, т.е, производится преобразование момента воздействия внещне5995 6 35 40 45 50 55 5 85 го сигнала в цифровой код. Наиболее критичному случаю преобразования соо 1 ветствует случай, когда момент поступ - пения внешнего сигнала равновероятно отражается двумя соседними кодами счетчиков.Предположим, что на вход преобразователя подан внешний сигнал (15 на фиг. 3), передний фронт которого совпадает с фронтом сигнала младшего разряда первого каскада счетчика (14 на фиг. 3) - наиболее критичный случай, При этом в синхронизаторе 2 перек -. лючается триггер 10, Переключение триггера 10 осуществляется либо ближайшим отрицательным фронтом сигнала с выхода генератора 1, либо через один такт (13 на фиг. 3), Соответственно на выходе синхронизатора 2 возможны два варианта появления сигнала (16 на Фиг,3, сплошная, либо пунктирная линия). Однако видно (точки А или В на фиг. 3), что этот сигнал (16 на фиг, 3) всегда появляется в момент, когда триггеры счет чика 3 находятся в устойчивом сос - тоянии, т,е. переходные процессы, сопровождающие их переключение, уже закончены. Этим исключается возможность фиксации кода в моменты переключения какого-либо триггера счетчика 3. При любом другом расположении фронта внешнего сигнала считывания относи тельно фронта сигнала младшего разряда счетчика выходной сигнал синхронизатора 2 первого каскада ( 15 на фиг. 3) детерминиров ан.В работе синхронизаторов 22второго и последующих каскадов учитываются результаты считывания со старшего разряда предшествующего каскада(вход 7 7 д )Логическая "1" со старшего разряда регистра 4 (А на фиг. 3) поступает через элемент 16 ИЛИ на информационный 2 -вход триггера 12, который перек лючается по его входу синхронизации ближайшим положительным фронтом счет ного сигнала (вход 6 синхронизатора 2). Логический 0 от старшего разряда регистра 4 (В на фиг. 3) через элемент 9 И воздействует на 1) -вход триггера 10, который переключается по своему С-входу синхронизации ближайшим отрицатэльным фронтом счетного сигнала, Логическая 1" с выкала 1)-триггера 10 через элемент 11 ИЛИ нолается на Р -вход триггера 1, который, в свою очередь, переклю са тся по своему С-входу следующим полежит;нин,н 1 фронтом 5 10 15 20 25 ЭО счетного сигнала. Сигнал с выхода синхронизатора 2 второго каскада (18 на фиг, 3) локализован так же, как и сигнал (15 на фиг. 3) с выхода синхр. низатора 2 первого каскада.Следует отметить, что синхронизация 2 -триггера 10 по инверсному входу, также как и реализация инверсного входа элемента 9, технически осуществляется либо инвертированием соответст вующих входных сигналов, либо использованием инверсных выходов их источников. При этом все элементы преобразователя выполнимы на стандартных логических элементах любой из известных серийИз диаграмм на фиг. 3 видно, что в первом случае (А и А ) с выхода преобразователя считывается код 0111, а во1втором случае (В и В ) - код 1000, Эти коды отличаются друг от друга на одну единицу младшего разряда, что не превышает обычной ошибки квантования.Возможны сдвиги кодовых последовательностей соседних каскадов друг относительно друга. Допустимый сдвиг составляет + половину периода входного сяетного сигнала каскада. Это позволяет псстроить преобразователь с практически неограниченной разрядностью, используя счетные схемы различного быст родействия. При этом ошибка преобразования независимо от числа каскадов не превышает единицы младшего разряда. Формула изобре тения 1. Преобразователь моментов времени в код, содержащий генератор эталонной частоты и последовательно соединенных счетчиков единичных приращений, основной синхронизатор и и регистров фиксации кодов, первые входы которых соединены с первыми выходами соответствующих разрядов счетчиков единичных приращений, выход генератора эталонной частоты соединен с первым входом основ ного синхронизатора и входом счетчика единичных приращений первого каскада, входная шина устройства соединена со вторЬп 1 входом основного синхронизатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности,в него дополнительно введены регистр фиксации кодов и н - 1 синхронизаторов, первый и второй входы каждого из которых подключены к выходам старших разрядов соответственно счетчика и регистра фиксации кодов соответствуюпего каскада, а7 8559третьи входы каждого из и - 1 синхронизаторов подключены к выходу синхронизатора предшествующего каскада,выходы синхронизаторов соединены свходами счичъщания соответствующих ре 5гисаров фиксации кодов, выходы фаз генератора подключены к входам дополни -тельного регистра фиксации кодов, входсчитывания которого соединен с входной шиной устрбйства, третий вход основного синхронизатора соединен с выходом старшего разряда дополнительного регистра фиксации кодов.2. Преобразователь по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что синхрониза 15тор содержит элемент И, два 2 -трктера и элемент ИЛИ, причем первыйвход синхронизатора подключен к инверсному входу синхронизации первогоцтриггера и первому входу элемента ИЛИ,второй вход синхронизатора подключен киинверсному входу элемента И и входусинхронизации второго 3 -триггера, тре 95 8тий вход синхронизатора подключен к прямому входу элемента И, выход которого соединен с П - входом первого Р -триггера, выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с 2 -входом второго 2 -триггера, выход которого является выходом синхронизатора.3. Преобразователь по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что генератор эталонной частоты содержит последова тельно соединенные активные элементы задержки, охваченные отрицательной обратной связью, причем выходы элементов задержки образуют выходы Фаз генератора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Приборы для научных исследований, 1968, М 10, с. 8587.2, Авторское свидетельство СССР855995 Риг, 2 1 б Составитель Л, ПлетневаТехр ед А,Савка Корректор С, Корниенко Редактор И, КасардаФ Заказ 6965/86 Тираж 988 Подписное911 ИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий1.1:3035Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5ЯЩЮ филиал ПГ 11 "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4