Масштабно-временной преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 9) 111) 511 О/04; Н 03 К 21/ ЕТЕ ЕТЕПЬС АВТОРСКОМ задержки,управляющимход которого соединходом блока записи изв еди риг и чным входом д олнительного ра, нуле н с вход и вы- разход которого со решения работы счетчика, едини тельного тригге входом второго еди осно ного двоично выход до оединен с а и входо чныи олнивт л азрее я работы в чика, а вь кода множителя под ычитающеходы заделя черлючены о двоичного вон сч г чика бло апи множипе в втор ожителУ дов ци вог кодов. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИ ПИСАНИЕ ИЗ(56) 1, Авторское свидетельство СССР У 849129, кл. С 04 Г 10/04,1981,2. Авторское свидетельство СССР9 249784, кл, С 04 Г 10/04, 1969, (54)(57) МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий эталонный генератор с двумя выходами, два ключа, триггер и двоичный счетчик, причем два выхода эталонного генератора соединены соответственно с первыми входами первого и второго ключей, второй вход первого ключа соединен с единичным выходом триггера, а единичный и нулевой. входы триггера соединены соответственно с шинами "Старт и "Стоп импульсов, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены элемент задержки, триггер, задатчик двоичного кода множителя, блок заПиси множимого, блок записи множителя, цифровой умножитель, блок записи произведения и вычитающий двоичныи счетчик, при этом выход первогоключа соединен со счетным входомдвоичного счетчика, выходы которого .через блок записи множимого подключены к первой группе входов цифрового умИожителя, выходы которого черезблок записи произведения подключенык входам записи вычитающего двоичного счетчика, счетный вход которогоподключен к выходу второго ключа,причем шина "Старт" подключена к нулевому входу дополнительного триггера, а шина "Стоп" соединена с управляющими входами блоков записи множимого и множителя и входом элемен1045218 Изобретение относится к импульсной технике, в частности к измерительной технике, и может быть использовано при Измерении временных интервалов. 5Известно устройство для кратного преобразования интервала времени, использующее эталонный генератор двух частот, ключи и реверсивный счетчик, предназначенный для счета (записи) в режиме суммирования периодов частоты Г и считывания в режиме вычитания периодов частоть 1 1 у,Коэффициент кратного масштабного преобразования и временного интерваларавен отношению периодов частот Г,1 иэталонного генератора 11Однако данное устройство не обеспечивает кратного масштабного преобразования при равенстве частот эталон ного генератора, а также не позволяетизменять коэффициент масштабно-времен"ного преобразования при фиксированном отношении значений частот эталонного генератора,что часто требуетсяна практике.Наиболее близок к предлагаемому потехнической сущности масштабно-временной преобразователь, содержащийэталонный генератор меток времени,два ключа, элемент ИЛИ, два двоичныхсчетчика, три формирователя и триггер, входы которого подключены к шинам "Старт" и "Стоп" импульсов исходного временного интервала, выходы эталонного генератора через ключи посту-З 5пают на входы обоих счетчиков, имеющих одинаковый коэффициент деления К,Коэффициент и масштабно-временногопреобразования равен отношению периодов Т 2 и Т 4 частот эталонного гене- фратора 2,Недостатком прототипа являются невозможность получения требуемого коэф"фициента масштабно-временного преоб 45Разования,отличающегося от напередзаданного отношения исходных частот.эталонного генератора и отсутствиемасштабно-временного преобразования при использовании одной и той же 50тактовой частоты эталонного генератора, когда Т = Т и и=1,Одночастотный режим работы преобразователя частот необходим на практике, так как не приводит к образованию нежелательных комбинационныхсоставляющих, влияющих на точностьпреобразования,2Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности изменения коэффициента масштабно-временного преобразования при зафиксированном отношении частот эталонного генерато ра, вчастности при использовании одной частоты эталонного генератора.Поставленная цель достигается тем что в масштабно-временной преобразователь, содержащий эталонный генератор с двумя выходами, два ключа, триггер и двоичный счетчик, причем два выхода эталонного генератора соединены соответственно с первыми входами первого и второго ключей, второй вход первого ключа сбединен с единичным выходом триггера, а еди- . ничный и нулевой входы триггера соединены соответственно,с шинами ".Старт" и "Стоп" импульсов, дополнительно введены элемент задержки, триггер, задатчик двоичного кода множителя, блок записи множимого, блок Записи множителя, цифровой умножитель, блок записи произведения и вычитающий,цвоичный счетчик, при этом выход первого ключа соединен со счетным входом двоичного счетчика, выходы которого через блОк записи множимого подключены к первой группе входов цифрового умножителя, выходы которого через блок записи произведения подключены к входам записи вычитающего двоичного счетчика, счетчный.вход которого подключен к выходу второго ключа, причем шина Старт" подключена к нулевому вхо.ду дополнительного триггера, а шина "Стоп" соединена с управляющими входами блоков записи множимого и множителя и входом элемента задержки, выход которого соединен с уп= равляющим входом блока записи произведения и единичным входом дополнитель; ного триггера, нулевой выход которого соединен с входом разрешения работы основного двоичного счетчика, единичный выход дополнительного триггера соединен с вторым входом второго ключа и входом разрешения работы вычитающего двоичного счетчика, а выходызадатчика двоичного кода множителя через блок-записи множителя подключены ко второй группе входов цифрового умножителя ко-. дов.На.фиг, 1 представлена блок-схема масштабно-временного преобразо(Фиг.28) дает разрешение на работу счетчику 5. Запуск дополнительного триггера 12 осуществляется по единичному входу через элемент 13 задержки импульсом "Стоп", а перевод триг" гера 12 в нулевое состояние производится импульсом "Старт", После считывания информации(двоичный код чйс"ла 12 , записанной в вычитающийсчетчик 11, счетными импульсами(фиг.2) на выходе счетчика 11 формируется импульс (фиг.2 с 1, отстоящийот начала работы счетчика 11 на двенадцать периодов Т счетной частоты(фиг.2 р), Таким образом, при длительности исходного интервала, равного шести периодам бфТ 1 частоты эталонного генератора, получают длительность преобразованного временного интервала, равную двенадцатипериодам 12 еТ второй частоты эталонного генератора, а учитывая коэффициент масштабного преобразованияо=1,5 и дополнительный масштабныймножитель в=2, получают Т 81 шпфхх ТВ = ЗТВ, Получают. масштабно-вре-менное преобразование исходного временного интервала за счет совместного действия масштабных коэффициентовв и и щ, т.е.Твш, = щ иТрили при Р = щ, иТбь х"вхгде Р - новый масштабный коэффициентмасштабно-временного преобразователя.Рассмотрим три характерных случаяработы преобразователя,Первый случай: я =1, и = гЪф 1Тогда параллельный двоичный кодна входе и выходе цифрового умножи теля 9 будет один:.и тот же. Следовательно, к моменту поступления импуль45 са "Стоп" счетчик 5 будет находитьсяв состоянии Й =(где М - числоТвимпульсов входной счетной последовательности с периодом Т.1). Число Йпрямым лараллельным двоичньи кодомперепишется в момент поступления за-,держанного импульса (фиг.2 ф в вычитающий счетчик 11. Через Й периодов Т входной счетной последовательности счетчика 11, на его выходе появится импульс (фиг.2 с) конца пре-образованного интервала, Интервалвремени работы вычитающего счетчика11 будет равен Т =МТ 2 (где М= .),Твх 3 1045218 4вателя; на фиг. 2 - временные диаг,раммы, поясняющие работу преобразователя.Преобразователь содержит триггер1 (фиг.1), первый ключ 2, эталонный генератор 3 частот тактовых импульсов, второй ключ 4, счетчик 5двоичный, блок 6 записи множимого,задатчик 7 двоичного кода множителя,блок 8. записи множителя, цифровойумножитель 9 двоичных кодов, блок10 произведения, вычитающий двоичный счетчик 11, дополнительный триггер 12, элемент 13 задержки, входную шину 14 "Старт" импульса, 15входную шину 15 "Стоп" импульса, выходную шину 16 элемента задержки ивыходную шину 17 вычитающего счетчика,Иасштабногвременной преобразо Ователь работает следующим образом.На входные шины 14 и 15 "Старт"и "Стоп" поступают импульсы (фиг.2 с 1и о ) интервал между которыми соответствует исходному промежуткувремени Тр, образованному в видеимпульса (фиг.2 Ь) на единичном выходе триггера 1. Этот импульс открывает ключ 2, пропуская тактовые импульсы (фиг.2 г) от эталонного генератора 3 на счетный вход двоичного счетчика 5 (в прототипе - делитель), который производит счет входных тактовых.импульсов (в данном случае 6).Послеокончания счета выходная инФормация счетчика в виде параллельного двоичного кода через блок 6 записи множимого:в момент наличия,"Стоп" импульса выдается на параллельные входы цифрового умножителя 9(Фиг.2 Ж-к), Второй множитель умножителя, являющийся новым дополнительным масштабным коэффициентом в преобразования, в виде двоичного кодапереписывается из задатчика 7 черезблок 8 записи множителя параллельным двоичным кодом в цифровой умножитель 9, Через блок 10 записи произведения двоичное число бх 2=12 записывается задержанным импульсом(,фиг.2 ф в вычитающий двоичный счетчик 11 (Фиг,2 Ь - 0). На счетный входвычитающего счетчика 11 поступают отэталонного генератора 3 через ключ4 тактовые импульсы в момент времейи, соответствующий импульсу единичного выхода дополнительного триггера 12 (фиг.211), Этот же импульс.дает разрешение на работу вычитающе 10452Тогда коэффициент масштабного преббТеТ 1разования равен и = е" или иТех ТТаким образом, первый случай соотретствует работе преобразователя, аналогичной прототипу. При нулевой задержке элемента 13 задержки преобразованный интервал начинается сразупосле окончания исходного интервала,т.е, потерь рабочего времени, зависящих от величины Й и коэффициента деления К счетчика 5, как это имеетместо в прототипе, в предлагаемом(преобразователе нет, Положением преобразованного интервала можно оперативно управлять с помощью элемента 15задержки,Второй случай: п 1, п=1, Периодысчетных последовательностей равныТ =Т 2, т,е, используется одна и тажепоследовательность вместо двух, В 20этом случае в счетчик 5 будет запиетсана информация, равная числу Й=После умножения ее в цифровом умножителе 9 на множитель и получают число М и, которое запишется в вычитающий счетчик и спишется иэ него черезМп периодов Ттой же счетной последовательности, т.е. длительностьпреобразованного интервала будтет равна Т = Йп Т, Откуда и = - - ЦЬХ ТехСледовательно, коэффициент масштабного преобразования во втором случаеравен щ Таким образом, во второмслучае предлагаемый преобразовательобеспечивает масштабно-временное35преобразование с коэффициентом и(за счет цифрового умножителя 9), вто хе время как прототип при Т 1= Т 2не обеспечивает м"сштабного преобразования (п=1), Если выбрать величинуи равной 2 ( где 1 = 1,2 3) то, 40цифровой умножитель превращается вустройство сдвига двоичного кода поразрядам влево, что позволяет беэ потерь рабочего времени переписатЬ изцифрового умножителя 9 информацию в451 вычитакеий счетчик импульсом фиг,2 у)сразу после исходного интервала, т,е,зависимости от величины Й и К нет, аследовательно, нет и нежелательной,50неуправляемой задержки, как это имеет место в прототипе, Если величинаи - любое рациональное число, то величина задержки элемента 13 должна бытьвыбрана с учетом быстродействия цифгрового .умножителя и необходимой точности реализации операции перемножения, Современные цифровые умножителиимеют быстродействие порядка 100 нс 18 бпри размере слов 1 бх 16, В большинстве случаев масштабно - временного преобразования можно пренебречь временамоперации умножения по сравнению современем преобразования. Число разрядов вычитающего счетчика 11 должнобыть примерно равно сумме разрядовсчетчика 5 и числа двоичных разрядовмножителя щТретий случай: п 1, ш1, Тогдакоэффициент масштабно-временного преобразования Р равен произггдению коэффициента и и. и, т.е, Р: п,п, В этомслучае происходитмасштабное преобразование за счет заранее выбранногоТотношения в , - периодов частот эталон"Тного генератора и за счет введенногомножителя и цифрового умножителя,Таким образом, получают масштабно-временное преобразование с коэффициентом Р, равным произведению велиЪгчины и= - и масштабного множителяТщ цифрового умножителя, т,е. Р=п и,,Число Р, как и в прототипе, можетбыть любым рациональным, в частностицелью, Обеспечивается изменениекоэффициента масштабно-временного,преобразования (получение требуемого) при фиксированном (заданном) отношении периодов частот эталонногогенератора, в частности при использовании одной вместо двух частотэталонного генератора, что не обеспечивается в прототипе, а также устраняется неуправляемая задержка начала преобразованного интервала взависимости от длительности (величины) исходной информации Й и откоэффициента деления счетчиков. Вцелом ряде режимов работы преобразователя задержка начала преобразованного интервала может целенаправленно изменяться от нуля до желателЬной величины; Имеющая место задержканачала преобразованного интервалаэа счет осуществления операции перемножения в цифровом умножителе можетбыть сведена к относительно малойвеличине,Использование предложенного масштабно-временного преобразователядля кратного преобразования интервала времени позволит, обеспечить возможность изменения коэффициента масштабно-временного преобразования призафиксированном отношении двух выходных частот эталонного генератора,в частности при использовании однойи той ке последовательности в качест 1045ве тактовой. Использование одной тактовой последовательности обес чивает отсутствие вредных комбинационных спектральных составляющих в эталонном генераторе и в устройстве в целом, Существенно также улучшается оперативность и целенаправленность регулирования начала преобразованного временного интервала. Введение цифрового умножителя в преобразователь 10 позволяет проще и более гибко реали 218 8зовать тоебуемые коэффициенты масштабно-временного преобразования, чем только с помощью эталонного генератора. Появляется возможность стыковки преобразователя со спецвычислителем или .)ВМ, реализуя в них операцию цифрового умножения. Все это позволяет шире использовать такой масштабно-временной преобразователь, а устройства, использующие его, Стано",тся Голее универсальными.1045218оог 2Составитель В,Муляр Редяктор Л.Пчелинская Техред А,Бабинец Корректор Л. Повх Заказ 7552/50 Тираж 411 Подписное ВИ 11 ПИ Государственного комитета СССРпо ледам изобретений и открытий 113 П 35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45