Устройство для вычисления отношения временных интервалов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциапистииескихРеспубики п 966705(23) ПриоритетОпубликовано 15.10.82. Б 1 оллетеиь М.38Дата опубликования описания 15, 10,82 Воударетеенный коинтет СССР но делен изебретеннй н открытнйбахВЦЦИФЗЬ рази ЗАТЕЫТЗВужав А В,Б,ИЬрагимов, Т.А.Исмаил-Заде, А.О.Би Р.А.ТопельЬерг Специальное конструкторское Ьюро геоф приЬоростроения Научного центраГеоф АН Азербайджанской ССР и АзерЬайджанс Всесоюзного научно-исследовательского геофизических методов разведки(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНЧНСЛЕНИЯ ОТНЙЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационно- измерительных системах для построения ,специализированных вычислительных устройств с времяимпульсной формой представления информации,По основному авт. св. У 698006 известно устройство для вычисления отношения временных интервалов, содержащее генератор импульсов, два элемента И, два счетчика импульсов, счетчик результата, схему сравнения кодов, выход которой соединен с вхо,дом установки нуля второго счетчика импульсов непосредственно и со счетным входом старших разрядов счетчика результата через элемент ИЛИ, одновибратор, вход которого подключен к первому входу устройства, а выходк другому входу элемента ИЛИ, и элемент НЕ, вход которого подключен к первому входу устройства, а выходк второму входу второго элемента И,первый и третий входы которого соединены с входом генератора импульсови с вторым входом устройства соответственно, а выход - со счетным входом 5второго, счетчика импульсов, информационные выходы которого соединеныс первыми входами схемы сравнения ко.дов, вторые входы которой соединены.с информационными выходами первогосчетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу первогоэлемента И, входы которого соединейыс выходом генератора импульсов и спервым входом устройства соответственно 11. Недостатком известного устройстваявляется низкая точность, обусловголенная наличием погрешности при вычислении отношения,временных интервалов, не кратного целому числу.Цель изобретения - повыяение точности устройства.3 9667Поставленная цель достигается тем,что в известное устройство для выцисления отношения временных интерваловвведены триггер, дешиФратор нуля,третий и четвертый элементы И, дели.тель частоты с постоянным коэФФициентом деления и делитель частоты суправляемым коэФФициентом деления,инФормационные выходы второго счетчика подключены к входам дешиФратора, 16нуля, выход которого подключен к первому входу триггера, второй входтриггера подключен к второму входуустройства, а выход подклюцен к первым входам третьего и четвертого эле Зментов И, второй вход третьего элемента И подключен к выходу делителячастоты с постоянным коэФФициентомделения, вход которого подключен квыходу генератора импульсов, второйвход четвертого элемента И подключенк выходу генератора импульсов, выходчетвертого элемента И подключен к инФормационному входу делителя частотыс управляемым коэФФициентом деления,управляющие входы которого подключенык инФормационным входам первого счетчика,.а выход подключен к входам млад.ших разрядов счетчика результата,выход третьего элемента И подключенк вычитающему взводу второго сцетчика,Сущность изобретения заключаетсяв вычислении отношения временных интервалов, не кратного целому числу,без методической погрешности за счет Звыделения Т (где Ч"- часть временногоинтервала, которая остается после того, как в больший временный интервалТ 2 уложится целое число и временныхинтервалов Т 1, Т =пТ,1), измеренияциФровым методом отношенияС/Т 1 иФормирования в младших разрядах счетчика результата кода, пропорционального этому отношению.Второй счетчик выполнен в виде ре- Зверсивного счетчика,Выполнение второго счетчика импульсов в виде реверсивного счетчика необходимо для того, цтобы в первомтакте работы устройства, когда вычисляется целое число временных интервалов Т, укладывающихся в .Т (результат,заносится в старшие разрядысчетчика результата), он работал врежиме сложения импульсов генерато- ираФормируя непрерывно .(линейно)меняющийся код, сбрасываемый каждыйраз, когда появляется импульс с вы 05 4хода сработавшей схемы сравнения кодов, а во втором такте - в режиме вычитания импульсов генератора, частота которых предварительно делится на 10 : помощью делителя частоты с постоянным коэФФициентом деления. ДешиФратор нуля необходим для Формирования импульса в момент времени, соответствующий обнулению реверсивного счетчика. Триггер необходим для Формирования во втором такте работы устройства интервала времени, пропорционального С/Т; в течение этого интервала времени должны быть открыты дополнительные элементы И, пропуская счетные импульсы генера-, тора на вход делителя частоты с управляемым коэФФициентом деления непосредственно и на вход "Вычитание" реверсивного счетчика через делитель частоты с постоянным коэФФициентом деления. Делитель частоты с управляемым коэФФициентом деления необходим для Формирования импульсов с. частотой, обратно пропорциональной М. Приведенная совокупность признаков является также и достаточной для увеличения точности устройства.На чертеже приведена Функ 4 иональная схема устройства для вычисления отношения временных интервалов.устройство для вычисления отношения временных интервалов содержитэлемент И 1, входы которого соеди-,нены с первым входом устройства и с выходом генератора 2 импульсов,а выход- со счетным входом первогосчетчика 3 импульсов, элемент НЕ 4,вход которого подключен к первому входу устройства, а выход - к одному из входов элемента И 5, другиевходы которого соединены с вторымвходом устройства и с выходом генератора импульсов, а выход - с входом"Сложение" второго реверсивного счетчика 6, инФормационные выходы которого соединены с первыми входами схемы 7 сравнения кодов, вторые входыкоторой соединены с инФормационнымивыходами счетчика 3 импульсов, а выход подключен к входу установки нуляреверсивного счетчика 6 и к одномуиз входов элемента ИЛИ 8, другой входкоторого соединен через одновибратор9 с первым входом устройства, а выход - с счетным входом старших разря.- дов 10 счетчика результата 10, дешиФратор 11 нуля, входы которогосоединены с инФормационными выходами6705 6 3 10 20 25 30 33 40 45 5 96реверсивного счетчика, а выход - содним из входов триггера 12, другойвход которого подключен к второмувходу устройстваа выход - к одному из входов элемента И 13, другойвход которого через делитель 14 частоты с постоянным коэффициентомделения соединен с выходом генератора импульсов 2, а выход - с входом "Вычитание" реверсивного счетчика 6, и элемент И 15, входы которого соединены с выходами триггера 12и генератора 2 импульсов, а выходс .информационным входом .делителя 16частоты с управляемым коэффициентомделения, установочные входы которого соединены с информационными выходами счетчика 3 импульсов, .а выходс счетным входом младших разрядов10 счетчика результата.Устройство для вычисления отношения временных интервалов работаетследующим образом,На первый и второй входы устрой;ства подаются импульсы, имеющие длительность, соответствующую времен.ным интервалам 1 и Т, отношениекоторых требуется вычислить. Импульсы образцовой частоты с выхода генератора, 2 проходят через элемент И 1в течение временного интервала Т насчетчик 3, содержимое которого линейно увеличивается по мере его заполнения и в момент времени, соответствующий окончанию указанного интервала, становится Равным й=Т 1 р,где 1 О - частота импульсов генератора 2. Это значение кода в дальнейшем сохраняется неизменным в счетчи"ке 3 в течение всего времени измерения,Импульс с длительностью, соответствующей временному интервалу ТУкроме того инвертируется инвертором,выподненным на основе элемента НЕ 4,и подается на элемент И 5, закрываяпоследний в результате, импульсы свыхода генератора 2 в течение указанного временного интервала не про-ходят на реверсивный счетчик 6,В момент времени, соответствующий ф 0окончанию временного интервала Т,одновибратор 9 формирует короткийимпульс, который через элемент ИЛИ 8 заносится в старшие разряды 10 счетчика результата. Это значит, что в больший временной интервал Т уложилсяровно один временной интервал Т . Одновременно элемент И 5 открывается(так как на выходе инвертора 4 теперьвысокий потенциал и потенциал тогоже уровня - на втором входе устройства) и импульсы с выхода генератора2 начинают заполнять реверсивныйсчетчик 6, работающий в режиме сложения импульсов. Содержимое й счетчика 6 увеличивается до тех пор,пока не станет равным й, Моментравенства фиксируется схемой 7 сравнения кодов, импульс с выхода которой, во-первых, сбрасывает в нульсчетчик 6, и, во-вторых, заноситсяв старшие разряды 1 О счетчика результата через элемент ИЛИ 8. Это значит, что в больший временной интервал Т уложился второй временнойинтервал Т .Содержимое й реверсивного счетчика 6 опять начинает увеличиваться(так как элемент И 5 открыт и импульсы с выхода генератора 2 продолжаютпоступать на его вход "Сложение) иувеличивается до тех пор, пока нестанет равным й. Дальнейшая последовательность операций аналогична рассмотренной выше - срабатываетсхема 7 сравнения кодов, импульс свыхода которой опять сбрасываетсчетчик 6, заносится в старшие разряды 101 счетчика результата черезэлемент ИЛИ Й,и т.д.Процесс вычисления на первом эта"пе раЬоты устройства заканчиваетсяв момент времени, соответствующийокончанию временного интервала Т,при этом состояние старших разрядов10, счетчикарезультата отображаетцелое число п=Т 1 Т(которое показывает, сколько раз меньший временной1интервал Т полностью уложился вбольший временной интервал Т), асодержимое й реверсивного счетчика6 - отрезокс временного интервала Т остающийся после того, какв Ьольший временной интервал Т уложилось целое число п временных интервалов Т,Бсли не учитыватьи, соответ 1ственно код й, остающийся в счетчике 6 ) искомый результат выполняемой операции определяется с погрешностью, величина которой тем больше, чем больше 1; (й), В предлагаемом устройстве указанная погрешность исюючается. Для этого на втором этапе работы устройства вычисляется отношение 1 /Т путем выполнения операции966705 Формула изобретения 7деления кодов М и М+, отображающихи Т соответственно.В момент времени, соответствующий окончанию временного интервалаТ и началу второго этапа работы уст- фройства, триггер 12 устанавливаетсяв положение "1". Потенциал высокого. уровня, соответствующего уровню логической единицы, с единичного выхода Я триггера подается на управляющие входы элементов И 13 и 15; приэтом элемент И 13 пропускает импульсы с выхода делителя 14 частоты, следующие с частотой 1 д /10 (где 10коэффициент деления делитеяя частоты, 13значение которого выбирается с учетом требуемой точности измерения),на вход "Вычитание" реверсивного счетчика 6; элемент И 15 пропускает импульсы генератора 2 на сметНый вход 20делителя 16 частоты, коэффициент деления которого устанавливается равным Мр (для чего установочные входыделителя соединены с информационными выходами счетчика 3, в котором 2,хранится указанный код). С выходаделителя 16 частоты импульсы, следующие с частотой 10 /М , поступаютна счетный вход младших разрядов 10,счетчика результата в течение време- щни Ь й работы реверсивного счетчика 6в режиме "Вычитание импульсов",Импульсы, поступающие на вход "Вычитание" реверсивного счетчика, списывают оставшийся в нем (к концупервого этапа работы устройства) кодИМ 6, Содержимое счетчика уменьшаетсяи достигает нуля, при этом срабатывает дешифратор 11, импульс с выходакоторого возвращает триггер 12 в исходное положение "0", и поступлениеимпульсов на.счетчики 6 и 10 и делитель 16 частоты прекращается,Триггер 12 находится в положении"1" в течение интервала времени, длительность д которого можно определить следующим оЬразом6 ,1) .,Ко .За это время в младших разрядах10 ц счетчика результата образовалсякод (в десятичной форме), равный сучетом1) 8Этот код отоЬражает /Т т.е,дробную часть вычисляемого отношения Т/Т, Целая часть этого отношения определяется на первом этапеработы устройства и хранится в старших разрядах счетчика результата.Такое выполнение предлагаемогоустройства при вычислении отношениявременных интервалов, не кратного целому числу, исключает погрешность,свойственную известному устройству,за счет чего его точность увеличивается примерно в 1, раза,устройство для вычисления отношения временных интервалов по авт. св.У 698006, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности, в него введены триггер, дешифратор нуля, третий и четвертый элементы И, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления и делительчастоты с управляемым коэффициентомделения, информационные выходы второго счетчика подключены к входамдешифратора нуля, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход триггера подключен к второму входу устройства, а выход подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, второй вход третьего элемента И подключен к выходуделителя частоты с постоянным коэфФициентом деления, вход которого подключен к выходу генератора импульсов,второй вход четвертого элемента Иподключен к выходу генератора импульсов, выход четвертого И подключен кинформационному входу делителя частоты с управляемым коэффициентом де"ления, управляющие входы которогоподключены к информационным выходампервого счетчика, а выход подключенк входу, младших разрядов счетчикарезультата, выход третьего элементаИ подключен к вычитающему входу второго счетчика,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРГ 698006, кл. 6 06 В 7/16, 1978(филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 731 ВНИИПИ Государственно по делам изобрете 113035, Москва, Ж, Подписмитета СССРоткрытийская наб, 4