Разностный счетчик импульсов

Союз Советски кСоциапистическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 936433(22) Заявлено 13.10,80 (21) 2991297/18-21с присоединением заявки лЪ(я)М, Кл. НОЗ К 23/02 Ркударетюныа каиатет СССР ав дези взааретеиий и открытий(54) РАЗНОСТНЫЙ СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при реализации технических средств в этой области, например в осциллографических измерителях амплитудных параметров сигнала.Известен разностный счетчик импульсов, позвошпоший получать разность в прямом коде при вычитании двух пачек с произвольным количеством импульсов, содержащий счетные декады, блоки выявления нуля декад, триггеры и формирователь, в состав которого входит генератор, частота генерации которого на порядок превьппает частоту счетных импульсов Г 13Недостатком известного устройства является его относительно низкое быстродействие.Известен разностный счетчик импуль О сов, содержащий входную шину, реверсивный счетчик, блок распределения импульсов, блок управления, триггер, счетнцй вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен со входной шиной и с первым, вторым входами блока распределения импульсов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, первый и второй выходы блока распределения импульсов соединены соответственно с тактовыми входами сложения и вычитания реверсивного счетчика 21 .Однако быстродействие такого счетчика недостаточно высоко. Максимальное время установления всего счетчика возникает в момент перехода из состояния ф-" в состояние "Оф и определяется суммарным временем установления реверсивного счетчика импульсов, дешифратора, блока управления и триггера знака, что ограничивает частоту счетных импульсов, поскольку момент перехода счетчика из состояния "- в, состояние 0 заранее не известен, Уменьшение частоты счетных импульсов суще:, 17 блока 11 управления,Блок распределения импульсов содержит два элемента И-НЕ, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока распределения импульсов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока распределения импульсов,На фиг. 1 приведена схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные импульсы, соответствующие четным пачкам и (фиг. 2, диаграмма 20), по 55 заднему фронту которых формируеткороткий импульс (фиг. 2, диаграмма 21) и импульс установки нуля (фиг, 2, диаграмма 22), который задержан относи 3 93 ственно удлиняет время измерения, особенно щж цифровом усреднении, которое может производиться по результатам 100, 1000 и более измерений.Цель изобретения - повышение быстродействия разностного счетчика импульсов.Поставленная цель достигается тем, что в разностный счетчик импульсов, содержащий входную шину, реверсивный счетчик, блок распределения импульсов, блок управления, триггер, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен со входной шиной и с первым и вторым входами блока распределения импульсов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, первый и второй выходы блока распределения импульсов соединены соответственно с тактовыми входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, введены три элемента И-НЕ, допопнительный триггер и элемент ИЛИ-НЕ, первый, второй входы и выход которого соединены соответственно с выходами переноса, заема реверсивного счетчика и с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом блока управления и со входом установки нуля дополнительного триггера, вход установки в единицу которсго соединен со входом сброса реверсивного счетчика и с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дополнительного триггера, выходы второго и третьего элементов И-НЕ соединены соответственно со входами установки в единицу и ноль триггера. 20 25 зе 35 ю 45 50 диаграммы сигналов в характерных точках схемы,Устройство содержит реверсивныйсчетчик 1, триггер 2, блок 3 распределения импульсов, состояший.из элементов 4 и 5 И-НЕ, дополнительный триггер 6, элемент 7 ИЛИ-НЕ элементы8-10 И-НЕ, блок 11 управления, входную шину 12, вход 13 блока 11 управления и выходы 14 - 17 бпока 11 управления,На. фиг.2 обозначено: временнаядиаграмма 18 сигналов на входной шине12; временные диаграммы 19 - 22 сигналов соответственно на выходах 14 -На фиг. 1 входная шина 12 соединена со входом 13 блока 11 управления ис первыми входами элементов 4 и 5И-НЕ, вторые входы которых соединенысоответственно с прямым и инверснымвыходами триггера 2, входы установкив копь, в единицу и счетный. вход которого соединены соответственно с выходами элементов 9 и 10 И-НЕ и с выходом 14 блока 11 управления, выход16 которого соединен со входом установки в единицу дополнительного тритгера 6 и со входом сброса реверсивного счетчика 1, тактовые входы сложения,вычитания, выходы заема и переносакоторого соединены соответственно свыходами элементов 4 и 5 И-НЕ, с пер.вым и вторым входами элемента 7ИЛИ-НЕ, выход которого соединен спервым входом элемента 8 И-НЕ, второй вход и выход которого соединенысоответственно с выходом 15 блока 11управления и со входом установки вноль дополнительного триггера 6, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов 9 и 10 И-НЕ, вторыевходы которых соедйнены с выходом 17блока 11 управления.Устройство работает следуюшим образом,Блок 11 управления формирует насвоих выходах по мере поступления навход пачек импульсов (фиг. 2, диаграмма 18), их огибающую (фиг. 2, диаграмма 19) и путем деления частоты импульсов огибающей на два формирует5 9 ЙЙ 4тельно короткого импульса на величинуего длительности.Рассмотрим возможные вариантыработы устройства,Пусть триггер 2 находится в нулевом состоянии в момент поступленияимпульса установки куля. На инверсномвыходе триггера 2 присутствует ф 1 ф,и первая пачка. из т входных импульсов.(фиг. 2, диаграмма 18) через элемент О5 И-НЕ поступает на тактовый входвычитания реверсивного счетчика 1,Поступление каждого счетного импульсауменьшает содержимое счетчика на единицу (для случая десятичного реверсивного счетчика 0 - з 9 - 8 -). В результате реверсивный счетчик 1 оказьтвается в состоянии, соответствуюшемдополнительному коду числа п 1 . По окончании пачки изб импульсов, спад импульса, поступающего с выхода 14 бло, ка 11 управления (фнг. 2, диаграмма18) меняет состояние триггера 2 напротивоположное, т.е. переводит его вединичное состояние, На прямом выходе 25триггера 2 появляется "1 ф, и втораяпачка изб входных импульсов (фиг, 2,диаграмма 18) через элемент 4 И-НЕпоступает на тактовый вход сложенияреверсивного счетчика 1, Поступление зокаждого счетного импульса увеличиваетсодержююе счетчика на единицу. Пусть и с то . Тогда увеличение содержимого счтчика происходят следующим образом;- 9- 0 - ф 1 - ф 2 -- 1. При этом разность и -щ получена в прямом коде. В момент перехода 9 - ф О на выходе переноса реверсивного счетчика 1 формируется импульс переноса,о который через элемент 7 ИЛИ-НЕ поступает на первый вход элемента 8 И-НЕ, на втором входе которого присутствует сигнал с выхода 15 блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма 20). Поскольку во время прихода пачки из и импульсов, сигнал на выходе 15 блока 11 управления имеет уровень 1". импульс с выхода элемента 7 ИЛИ-НЕ через элемент 8 И-НЕ поступает на вход установки нуля триггера 6, устанавливая последний в нулевое состояние, На инверсном выходе триггера 6 появляется 1 ф;После окончания второй пачки, спад импульса, поступающего с выхода 14.блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма 19) изменяет состояние триггера 2 на противоположное, т.е. переводит его в нулевое состояние. Вслед за этим сигнал 33 бс выхода 17 блока 11 управления (фнг. 2, диаграмма 21) через элемент, 10 И-НЕ поступает на вход установки в копь триггера 2, устанавливая его в нулевое состояние. Поскольку в этот момент триггер 2 уже находится в нулевом состоянии, переключения его. не происходит. Далее следует сигнал (фиг.2, диаграмма 22), который устанавливает реверсивный счетчик 1 в нулевое состояние и триггер 6 в единичное состояние, после чего описанный цикл работы устройства повторяется.Пусть теперь ги ) и . В этом случае содержимое счетчика, увеличиваясь, не достигает нулевого состояния, и разность присутствует в реверсивном счетчике 1. в дополнительном коде. Кроме того, реверсивный счетчик 1 не формирует импульс переноса, в результате чего триггер 6 остается в епиничном состоянии и на его прямом выхопе присутствует уровень,ф 1. Сигнал с выхопа 17 блока 11 управления (фиг, 2, диаграмма 21) через элемент 9 И-НЕ поступает на вход триггера 2, устанавливая его в единичное состояние. Таким образом, второй цикп работы устройства начина ется со сложения, При этом содержимое счетчика увеличивается следующим образом О - в 1-ф 2 - ф - фп. После окончания первой пачки импульсов триггер 2 изменяет свое состояние на противоположное и вторая пачка импульсов уменьшает содержимое счетчика: ти -4 и 1 - 1-ь,-ф и- и . В результате разностыт - и щжсутствует в реверсивном счетчике 1 в прямом коде, поскольку пи . Далее цикл работы устройства повторяется.Пусть триггер 2 находится в единичном состоянии в момент прихода импульса выхода 16 блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма 22). При этом цикл работы устройства начинается со сложения, Этот случай описан для ти 7 иПусть теперь и 1 с О, Цикп работы устройства начинается со сложения: О-+ 1-ь 2-ь , - т. После окончания первой пачки импульсов триггер 2 переключается и производится вычитание: п 1 - ь и - 1 --ф 1-фО - ф 9 8 фПоскольку т( п, разность представлена в реверсивном счетчике 1 в дополнительном коде. В момент перехода 0-ь 9 на выходе заема реверсивного. счетчика 1 формируется импульс, кото -. рый устанавливает триггер 6 в нулевое состояние. Сигнал с выхода.17 блока11 управления (иг, 2, диаграмма 21)через элемент 10 И-НЕ поступает навход установки нуля триггера 2, устанавливая его в нулевое состояние; иследующий цикл работы устройства начинается с вычитания; 0 -9-ф-" гп,При этом импульс заема, формируемыйв момент перехода 0 -9 не проходитчерез элемент 8 И-НЕ, поскольку на диаграмма 20) в этот момент присутствует 0. После окончания первой пачки импульсов триггер 2 перекпючается, и содержимое счетчика 1 начинает увеличиваться; щ - ье+ 1 - ь -9- 0- 15 1 - ь . -и -щ . Разность и - п 1 присутствует в счетчике 1 в прямом коде, так как йп . В момент перехода 9-ф 0 формируется импульс переноса, который устанавливает триггер 6 в.ну левое состояние, Импульс с выхода 17 блока 11 управления (фнг. 2, диаграмма 21) через элемент 10 И-НЕ устанав ливает трщтер 2 в нулевое состояние. Однако переключения триггера 2 не,про исходит, так как поспедннй после окончания второй пачки импульсов уже находится в нулевом состоянии. Далее описанный цикл работы устройства повторяется.ЗОНезависимо от исходного состояния и количества импульсов в пачках устройство позволяет получить разность в прямом коде, начиная со второго цикла иэмерения, Максимальная частота счетных импульсов определяется быстродействием35 применяемых в устройстве логических элементов. Потеря одного цикла измерения происходит только при изменении знака разности щ- о, что возможно, например, при подаче на вход осциллографического измерителя другого сигнала, или при выборе других измеряемых точек сигнала. При этом время измерения за счет потери одного цикла измерения при наличии цифрового усреднения по45 результатам 100; 1000; К измерений увеличивается всего на 0,01; 0,001;1/К соответственно. Это позволяет достичь бопее высокого быстродействия по сравнению с известным. 1. Разностный счетчик импульсов,содержащий входную шину, реверсивный7 936433 8счетчик, блок распределения импульсов,блок управления, триггер, счетный входкоторого соединен с первым выходомблока управления, вход которого соединенс входной шиной и с первым и вторымвходами блока распределения импульсов,третий и четвертый входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, первый ивыходе 15 блока 11 управления (фиг. 2, 1 О второй выходы блока распределения импульсов соединены соответственно стактовыми входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены триэлемента И-НЕ, допапщтельный триггери элемент ИЛИ-НЕ, первый, второйвходы и выход которого соединены соответственно с выходами переноса, заемареверсивного счетчика и с первым входом первого элемента И-НЕ, второй входи выход которого соединены соответственно с вторым выходом блока управленияи с входом установки нуля дополнительного триггера, вход установки в единицукоторого соединен с входом сброса реверсивного счетчика и с третьим выходом блока управления, четвертый выходкоторого соединен с первыми входамивторого и третьего элементов И-НЕ,вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дополнительного триггера, выходы второго и третьего элементов И-НЕсоединены соответственно с входами установки в единицу и ноль триггера.2. Счетчик по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что блок ралтределенияимпульсов соде 1 шит два элемента И-НЕ,первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входамиблока распределения импульсов, третийи,четвертый входы которого соеднненысоответственно с вторЪщи входами первогои второго элементов И-НЕ, выходы которых,соединены соответственно с первым и вторым выходами блока распределения импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР572934, кл. Н ОЗ К 23/02, 1977.формула изобретения. 2, Авторское свидетельство СССР666646 э кл. Н 03 К 23/021 1979/76 Тираж 959 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., датеютф, г. Ужгоро