Преобразователь интервала времени в цифровой код

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 11980279(22) Заявлено 1401,81 (21) 3277366/18-21 И) М. Ки. с присоединением заявки МоН 03 К 13/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет -Опубликовано 07,12,82,Бюллетень Мо 45 Дата опубликования описания 07, 12.82(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛА ВРЕМЕНИ В ЦИФРОВОЙ КОДТ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при преобразовании дальности, заданной интервалом времени, в цифровой код. Известен преобразователь интервала времени в цифровой код, содержащий щ-тактный генератор эталонной частоты, блок управления, в-тактный счетчик, содержащий в триггеров, включенных по счетному входу на каждом тактовом выходе блока управления, блок переноса и однотактный счетчик 1.Погрешность дискретности такого преобразователя равна 1д" Мгде Е - частота сигналов на каждомтактовом выходе я-тактногогенератора эталонной частоты.Однако в таком преобразователе длительность импульса переноса на выходе блока переноса (на входе однотактного счетчика) равна 1где Т = -- длительность периодаследования импульсовоэталонной частоты на каж-.5дом тактовом выходе втактного геНератора,и при в т 2 он становится менее- что требует применения болееТобыстродействующих элементов в схемепереноса и в первом разряде однотактного счетчика. Поэтому такой преобразователь можно использовать только при в = 2, а это приводит к не 15 возможности увеличения его точностиза счет роста.в.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является преобразователь, содержащий а-тактный20 генератор эталонной частоты, блокуправления, управляемый старт- истоп-импульсами, в-тактный счетчик,однотактный счетчик, а также входные клеюю "Старт", "Стоп","Сброси25 для подачи старт-импульса, стопимпульса и "Сброс" соответственно 2. ГИзвестный преобразователь позволяет в значительной степени повысить точность преобразования, такПоставленная цель достигается тем, что в преобразователь интервала времени в цифровой код, содержащий ую-тактный генератор эталонной частоты, блок управления, первые входы которого соединены с соответствующими выходами ю-тактного генератора эталонной частоты, Ю-тактный счетчик, счетные входы которого соединены с соответствующими выходами блока управления, блок переноса, информацион ные входы которого соединены с первыми выходами г-тактного счетчика, а также однотактный счетчик, введены счетчик количества преобразований, элемент И, два элемента ИЛИ, сумматор, элемент, управления и дешифратор, причем счетный, вход счетчика коли чества преобразований соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом счетчика количества преобразований, а выход - .с вторым входом блока управления, , 40 К-входы гл-тактного счетчика и блока управления и запрещающий вход блока переноса соединены с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым выходом элемен та управления, вход которого соединен с третьим входом блока управления, а 1 других его выходов соединены соответственно с -входами управления сумматора, ц входов первого слагаемого которого соединены с с выходами дешифратора, входы которого соединены с вторыми выходами В тактного счетчика, при этом ц входов второго слагаемого сумматора соединен с его ц выходами суммы, выход переноса сумматора соедийен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом, блока переноса, а выход соединен со счетным входом однотакт його счетчика, Й-вход которого сое-. динен с К-входами сумматора и счетчика количества преобразований, а также с вторым входом первого элемента ИЛИ. 65 При появлении первого старт-импульса электронные ключи, имеющиеся в составе блока 2 управления, открываются и ги-тактная сетка импульсов появляется на выходе блока 2 управления. Счетчики 3 и 5 считают импульсы и-тактной сетки,При переполнении счетчика 3 в блоке 4. переноса Формируется сигнал переноса, который через элемент ИЛИ 8 проходит в счетчик 5.В момент появления первого стоп- импульса закрываются электронные ключи блока 2 управления, в результате чего на его выходах. пропадает щ-такт ная сетка импульсов эталонной частоты, а счетчики 3 и 5 прекращают счет. В них Фиксируется код преобразуемого интервала времени Т, ограниченного первым старт- и первым стоп-импульсами. При однократном преобразбвании (т.е. интервал времени Т преобразовывается один раз) на этом заканчивается процесс. Результат, зафиксированный в счетчиках 3 и 5, определяет преобразуемый. интервал Т со среднеквадратической погрешностью 1гл - щ 1/ б как он межет использоваться при любом значенииСи, потому что в нем длительность импульса переноса не зависит от количества тактов в иТвсегда больше -9-, при его построении не требуется повышения быстродействия элементов.Недостатком устройства является невозможность его использования для многократного К-кратного ) преобразо-)О вания одного и того же интервала времени в цифровой код, чем и объясняется низкая точность такого преобразователя. 15Цель изобретения - повышениеточности преобразования. На чертеже представлена функциональная блок-схема преобразователяинтервала времени в цифровой код.Преобразователь содержит м -тактный генератор 1 эталонной частоты,блок 2 управления, управляемый старти стоп-импульсами, уи-тактный счетчик 3, блок 4 переноса с входом запрета, однотактный счетчик 5, счетчик 6 количества преобразований,элемент И 7, элементы ИЛИ 8 и 9,сумматор 10, элемент 11 управленияи дешифратор 12,Преобразователь работает следую=щим образом.угг-тактный генератор 1 эталоннойчастоты непрерывно выдает колебаниячастотойна каждом тактовом выходе.По сигналу "Сброс" все блоки устройства устанавливаются в исходноенулевое состояние, При этом на выходе счетчика б устанавливается уровень логической единицы, а элемент И7 открыт. Все устройство переходитв режим ожидания первого старт-импульса,Однако в устройстве стоп-импульс запускает в работу элемент 11 управления, который на своих выходах выдает соответствующие сигналы. К моменту выдачи первого сигнала с выхода элемента 11 управления э счетчике 3, дешифраторе 12 и в сумматоре 10 должны закончиться все переходные процессы и закончиться суммирование. Суммированию подвергаются два числа:Итак, после действия второго сиг-нала с соответствующего выхода элемента 11 управления счетчик 3 будетв исходном нулевом состоянии, а результат первого. цикла преобразованияокажется зафиксированным в сумматоре10 (младшие разряды кода) и в счетчике 5 (старшие разряды).Второй старт-импульс второго цик,ла преобразования временного интер вала Т, пройдя через элемент И 7,открывает электронные ключи блока 2управления, на выходе опять появля -ется )и-тактная сетка импульсов эталонной частоты Г. Эти импульсы будут 15 сосчитаны счетчиками 3 и 5, По срезустарт-импульса содержимое счетчика бувеличится на единицу, Второй стопимпульс закроет электронные ключи блока 2 управления и в счетчиках 3, 5зафиксируется новый код, причем всчетчике 5 он равен сумме результатов преобразования в первом и во втором циклах, а. в счетчике 3 зафиксируется лишь число с(младшие разряды) 25 второго цикла преобразованияЧислос( через дешифратор 12 поступит в4 Ясумматор 10, где сложитсл с хранящимся в нем числом А = Ц, и по первому сигналу с соответствующего выЗо хода элемента 11 управления на выходе сумматора 10 вместо числа А пояВИТСЯ ЧИСЛО А= С+ С(у,где ц - число с выхода дешифрато 41 ра 12;.О - число на входе второго слагаемого сумматора 10, котоЯ.1рое поступает с его выхода.Так как после окончания первогоцикла преобразования (по первомустоп-импульсу) временного интервалаТ на выходе сумматора 10 будет нулевой код, который устанавливаетсяв нем перед началом преобразованиясигналом "Сброс", то число О = О,а следовате,". ;: А 1 =01После действия первого импульсас выхода элемента 11 управления младшие Разряды кода Т кажутся в счет(чике 3 и на выходе с. ".тора 10.После первого импульса с выходаэлемента 11 управления преобразователь интервала времени в цифровойкод, в принципе, готов к проведениювторого цикла преобразования временного интервала Т по второму стартимпульсу. Но, чтобы результат второго преобразования был правильным,необходимо счетчик 3 привести в исходное нулевое состояние. Это произэодИтся вторым сигналом с выходаэлемента 11 управления, который выдается с задержкой относительно первого. Второй импульс с соответствующего выхода элемента 11 управления, 50пройдя через элемент ИЛИ 9, устанавливает счетчик 3 в нулевое состояние. Для того, чтобы при обнулении М разрядных триггеров счетчика 3 непроисходило формирование ложногоимпульса переноса в блоке переноса 4, на запрещающий вход блока переноса поступает тот же сигнал. Этот 66 же сигнал поступает на вход блока 2 управления, где он подтверждает состояние, в котором оказался блок 2 управления, после действия последнего стоп-импульса, 65 одно с выхода дешифратора 12, а другое с выхода сумматора 10. На входдешифратора 12 поступает код с выхода счетчика, 3,Счетчик 3 имеет м разрядныхтриггеровПоэтому входные сигналына дешифратор 12 поступают по шинеиз отдельных (изолированных )проводов. В счетчике 3 результат преобразования фиксируется в невзвешенном коде.Так как сумматор 10работает только,во взвешенном коде,то дешифратор 12 преобразует невзве.шенный код счетчика 3 во взвешенный(позиционный) код.По первому сигналу с выхода эле,мента 11 управления на выходе сумматора 10 получаем двоичное число А=а+а2. 4 1Далее процесс повторяется в таком же порядке , но при этом на выходе сумматора 1 0 с каждым циклом рез ультат будет увеличиваться , и при наличии переполнения его разрядной сетки на выходе переноса сумматора 1 0 будет формироваться сигнал переноса , который чере з элемент ИЛИ 8 будет передаваться в счетчик 5 . По срезу каждого старт-импульса содержимое счетчика б количества преобразований будет увеличиваться на единицу . Так будет продолжаться до ( К ) - го ци кла включительно .По срезу К-го старт-импульса в счетчике б зафи ксируется число К , а на его выходе уровень сигнала и зменяется с уровня логической единицы на уровень логического нуля . В результате элемент И 7 закроется , и теперь , если даже и будут продолжать поступ атьстарт-импульсы , то он и не смогут попасть в блок 2 управления . Стоп-импульсы при этом свободно могут проходить на блок 2 управления , но они будут только подтверждать закрытое состояние электронныхх ключей блока 2 управления , что не окажет никакого влияния на результат преобразования в К циклах ,После появления К- го старт-импульса идет К-ое преобразование как иво всех йредыдущих циклах. По К-му стоп-импульсу элемент 11 управления также выдает управляющие сигналы, и результат К-го преобразования из счетчика 3 через дешифратор 12 поступит в сумматор 10, где после суммирования с хранящимся там результатом фиксирует окончательный результат К-кратного преобразования интервала времени Т, После этого, по второму управляющему импульсу с выхода элемента 11 управления результатв счетчике 3 стирается, все его разрядные триггеры устанавливаются внулевое состояние.Таким образом, по окончании К-кратного преобразования временного интервала Т результат преобразования фиксируется в счетчике 5 (старшие разряды) и в сумматоре 10 (младшие разряды). При этом цена единицымладшего разряда кода равнаМЛ1Мл йГКа среднеквадратическая погрешность К-кратного преобразования составляет величину1п 1 Г -Т%КТаким образом, предлагаемый преобразователь позволяет использовать р-тактные преобразователи время-кода в режиме многократного (К-кратного) преобразования временных интервалов,что приводит к снижению погрешности преобразования в К раз.Формула изобретенияПреобразователь интервала времени в цифровой код, содержащий М-такт ный генератор эталонной частоты, блок управления,.первые входы которого соединены с соответствующими выходами м -тактного генератора эталонной ,частоты, )М-тактный счетчик, счетные входы которого соединены с соответствующими выходами блока управления, блок переноса, информационныевходы которого соединены с первымивыходами щ -тактного счетчика, атакже однотактный счетчик, о т л и .ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности преобразования,в него введены счетчик количествапреобразований, элемент И, два эле 1 О мента ИЛИ, сумматор, элемент управления и дешифратор, причем счетныйвход счетчика количества преобразований соединен с первым входомэлемента И, второй вход которого сое 15 динен с выходом счетчика количествапреобразований, а выход - с вторымвходом блока управления, Я -входы1 м-тактного счетчика и блока управления и запрещающий вход блока перено 20 са соединены с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым выходом элемента управления, вход которого соединен стретьим входом блока управления, а25 0 других его выходов соединены соответственно с В входами управлениясумматора ф входов первого слагаемого которого соединены с Цг выходамидешифратора, входы которого соедиЗО иены с вторыми выходами Ф -тактногосчетчика, при этом ф входов второгослагаемого сумматора соединены с егоф выходами суммы, выход переносасумматора соединен с первым входомвторого элемента ИЛИ, второй входкоторого соединен с выходом блокапереноса, а выход соединен со счетным входом однотактного счетчика,К-вход которого соединен с Я -входами сумматора и счетчика количествапреобразований, а также с вторымвходом первого элемента ИЛИ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 292173, кл. Н 03 К 13/20, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 788375, кл. Н 03 К 13/20, 1980,980279 Составитель В,Мулярдактор А.Мотыль Техред А.Ач Корректор Е. Рош Зака 5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аа в 381/48 Тираж 959 .ВНИИПИ Государственногпо делам изобретени 13035, Москва, Ж, Ра Подписикомитета СССРи открытийская наб., д.