Преобразователь последовательности временных интервалов в цифровой код

УБЛИК 11 604 й 10 ПИСАНИЕ БРЕ ЕТЕЛЬСТВ Н АВТОРСКОМУ(21) 3500608/18-21 (22) 15.10.82 (46) 30.01.84, Вюл (72) В.Н.Кинякин и (71) Московский ор ордена Октябрьской ционный институт и А.З.Ходоровскена Ленина иРеволюции авиСерго Орджо к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Гитис Э.И Пискунов Е,А.Аналого-циФровые преобразователи,М фЭнергия", 1981, с. 141.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 3310518/18-21,кл. 6 04 Р 10/04, 1981.(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ВЦИФРОВОЙ КОД, содержащий генератортактовых импульсов, выход которогоподключен к первому входу элементаИ-НЕ и к первым входам первого ивторого элементов И, выходы первого и второго элементов И соединенысоответственно со счетными входамипервого и второго счетчиков импульсов, выход каждого разряда которых подключен к соответствующемуинформационному входу запоминающего устройства, вторые входы первогои второго элементов И соединеныс-прямым выходом Р 5 -триггера включения, при этом шины "Старт" и"Стоп" подключены соответственнок первым входам третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых соединены с счетным входомтриггера управления и с входом первой линии задержки, а выходы подключены соответственно к 5 и Р -входам к 5 -триггера включения, выходпервой линии задержки соединен спервым входом пятого и шестого элементов И, второй вход пятого элемента И подключен к прямому выходутриггера управления и к третьему,.801070503 входу первого элемента И,. а второй вход шестого элемента И соединен с инверсным выходом триггера управления и третьим входом второго элемента И, выходы пятого и шестого элементов Й подключены соответственно к первому и второму входам управления запоминакщего устройства и через вторую и третью линию задержки подключены соответственно к входам установки нуля первого и второго счетчиков импульсов, шина "Вход" через первый формирователь импульсов соединена с 5 -входом Р 5 -триггера, прямбй выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ, выход которого через второй Формирователь импульсов соединен с Р -входом Р 5 триггера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены два элемента И с запретом, расширитель импульсов, два элемента И и дополнительные формирователь импульсов, элемент И и линия задержки,причем первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены с выхо- аь 1дами переполнения первого и второго счетчиков импульсов соответственно, а выход первого элемента ИЛИчерез дополнительный формирователь ююимпульсоВ подключен к прямому входупервого элемента И с запретом и СОвходом расширителя импульсов, выходкоторого подключен к инверсномурходу второго элемента И с запретом и к первому входу дополнительного элемента И, прямой вход второ фго элемента И с запретом соединен свыходом второго формирователя импульсов и с вторым входом дополнительного элемента И, а выход подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединенсо счетным входом триггера управления, второй вход через дополнитель ную линию задержки подключен к выходу дополнительного элемента И, атретий вход соединен с выходом первого элемента И с запретом,инверсный вход которого подключен квыходу генератора тактовых импульсов1Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для преобраэования последовательности временных интервалов вцифровой код, 5Известно устройство, предназначенное для измерения временных интервалов с представлением результатов измерения в цифровой форме,содержащее генератор тактовых импульсов, элемент И, счетчик импульсов, Р 5 -триггер, 5 - и Р -входыкоторого подключены к клеммам старти стоп соответственно, прямой выход Й 5 -триггера соединен с однимиэ входов элемента И, другой входкоторого подключен к .выходу генератора тактовых импульсов, а выходсоединен со счетййм входом счетчикаиьпульсов, выход каждого разрядакоторого подключен к соответствующему информационному входу запоминающего устройства 13.Недостатком данного устройстваявляется низкая точность преобразования, обусловленная воэможностьюпотери информации при переполнениисчетчика в случае измерения длинныхинтервалов и накоплением случайных составляющих ошибок измерения приопределении суммарной длительности последовательности временных интервалов.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь последовательности временных интервалов в цифровой код, содержащий формирователи входных сигналов, два счетчика импульсов, запоминающее устройство, Р 5 -триггер, триггер управления, Р 5 -триггер вклю чения, три линии задержки, элемент И-НЕ, шесть элементов И, кипп-реле и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И-НЕ и первым вхо дам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с прямым выходом Й 5 -триггера включения, выходы первого и второго элементов И подключены к счетным вхо дам первого и второго счетчиков импульсов соответственно, прямой выход триггера управления соединен с третьим входом первого и первым входом третьего элементов И, выход 55 2последнего подключен к первому входууправления записью запоминающегоустройства и через первую линиюзадержки - к вхоцу установки нулявторого счетчика импульсов, инверсный выход триггера управления соединен с третьим входом второго ипервым входом четвертого элементов Ивыход последнего подключен к второму входу управления записью запоминающего устройства и через вторуюлинию задержки - к входу установкинуля первого счетчика импульсов,первые входы пятого и шестого элементов И соединены с шинами "Старт"и "Стоп" соответственно, вторыевходы этих элементов подключены квыходу кипп-реле, к счетному входутриггера управления Д -входу Й 5 -триггера и к вхоцу третьей линии задержки, выход которой соединен свторыми входами третьего и четвертого элементов И, выходы пяогои шестого элементов И соединенысоответственно с Р- и 5 -входамиК 5-триггера включения, вход формирователя входныхсигналов подключен и входной шине, а выход - к 5 -входу Р 5 -триггера, прямой выход которого соединен с вторым входомэлемента И-НЕ, выход последнегоподключен к входу кипп-реле.Известное устройство производитпреобразование в цифровой код длительностей последовательности временных интервалов, Код длительностивсей последовательности временныхинтервалов определяется суммой кодов отдельных интервалов последовательности, при этом ошибка в измерении длительности всей последовательности не превышает ошибкиизмерения отдельных интервалов Г 2.Недостатком указанного преобразователя является низкая точностьпреобразования, обусловленная возможностью потери информации при переполнении счетчиков импульсов. Этопроисходит, когда длительность измеряемого интервала такова, чточисло тактовых импульсов, укладывающихся в нем, превышает емкостьиспольэуемых счетчиков,Цель изобретения - повышениеточности преобразования,Поставленная цельдостигаетсятем, что в преобразователь последовательности временных интервалов вцифровой код, содержащий генератортактовых импульсов, выход которогоподключен к первому входу элементИ-НЕ и к первым входам первого ивторого элементов И, выходы которых 5соединены со счетными входами первого и второго счетчиков импульсовсоответственно, выход каждого разряда счетчиков импульсов подключенк соответствующему инФормационному 10входу запоминающего устройства,вторые входы первого и второго элементов И соединены с прямым выходом РБ -триггера включения, при этомшины "Старт" и "Стоп" соединены 15соответственно с первыми входамитретьего и четвертого элементов И,вторые входы которых подключены ксчетному входу триггера управленияи входу первой линии задержки,а выходысоединены с 5 - и Р-входамиЯ 5 -триггера включения соответственно, выход первой линии задержкиподключен к первым входам пятогои шестого элементов И, второй входпятого элемента И соединен с прямымвыходом триггера управления и третьим входом первого элемента И, второй вход шестого элемента И подключен к инверсному выходу триггерауправления и третьему входу второго элемента И, выходы пятого и шестого элементов И подключены соответственно к первому и второму входам управления запоминающего устройства и через вторую и .третью линии 35задсржки подключены к входам установки нуля первого и второго счетчиков импульсов соответственношина"Вход" через первый формировательимпульсов соединена с 5 -входом РБтриггера, прямой выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ,выход которого через второй формирователь иМпульсов соединен сР-входом Р 5-триггера, введены дваэлемента И с запретом, расширительимпульсов, два элемента ИЛИ и до-.полнительные формирователь импуль- .сов, элемент .И и линия задержки, причем первый и второй входы первого 50элемента ИЛИ соединены с выходамипереполнения первого и второго счетчиков импульсов соответственно,а выход первого элемента ИЛИ черездополнительный Формирователь импульсов подключен к прямому входу пер 55вого элемента И с запретом и входомрасширителя импульсов, выход которого подключен к инверсному входувторого элемента И с запретом и кпервому входу дополнительного элемента И, прямой вход второго .элемента И с запретом соединен с выходом второго формирователя импульсови с вторым входом дополнительногоэлемента И, а выход подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетнымвходом триггера управления, второйвход через дополнительную линиюзадержки подключен к выходу дополнительного элемента И, а третий входсоединен с выходом первого элементаИ с запретом, инверсный вход которого подключен к выходу генератора тактовыс импульсбв,На фиг. 1 представлена блок-схемапреобразователя последовательностивременных интервалов в цифровой код;на фиг, 2 - временные диаграммы,поясняющие его работу.Преобразователь содержит генератор 1 тактовых импульсов 1 фиг. 11,выход которого соединен с первымивходами первого 2 и второго 3 элементов И и с первым входом элементаИ-НЕ 4, а также с инверсным входомпервого элемента И с запретом 5,Выходы первого 2 и второго 3 элементов И подключены к счетным входампервого б и второго 7 счетчиковимпульсов соответственно, выходкаждого разряда которых соединенс соответствукщим информационнымвходом запоминающего устройства 8.Третьи входы первого 2 и второго 3элементов И подключены к прямомуи инверсному выходам триггера 9 управления соответственно. Вторые входы первого 2 и второго 3 элементовИ соединены с прямым выходом Р 5-триггера 10 включения. 5 - и Р -входыкоторого соединены соответственнос выходами третьего 11 и четвертого12 элементов И. Первые входы третьего 11 и четвертого 12 элементов Исоединены соответственно с шинами"Старт" и фСтоп", а вторые входы -со счетным входом триггера 9 управления, выходом второго элемента ИЛИ13 и входом первой линии 14 задержки, выход которой подключены к первым входам пятого 15 и шестого 16элементов И, вторые входы которыхсоединены с прямым и инверсным выходами триггера 9 управления соответ-.ственно. Выходы пятого 15 и шестого16 элементов И подключены соответственно к первому и второму входамуправления записью запоминающегоустройства 8 и через вторую 17 итретью 18 линии задержки - к входамустановки нуля первого 6 и второго7 счетчиков импульсов. Шина фВход"подключена через первый Формирователь19 импульсов к входу 5-Й 5-триггера20, прямой выход которого соединенс вторым входом элемента И-НЕ 4, выход которого через второй формирователь 21 импульсов соединен с вторым входом дополнительного элементаИ 22, с прямым входом второго элемента И с запретом 23 и с входомЙВ-триггера 20. Инверсный вход вто1070503 тупает на счетный вход триггера9 управления, изменяя его состояниена противоположное (Фиг. 2 м, н ),Одновременно этот импульс, пройдячерез третий элемент И 11, переводит Ю-триггер 10 включения в единичное состояние (фиг. 2 б). В результате, на второй и третий входыпервого элемента И 2 подаются разрешающие потенциалы, а на третийвход второго элемента И 3 - запрещающий потенциал. Поэтому тактовыеимпульсы, (фиг. 2 а) пройдя черезпервый элемент И 2 (фиг. 2 и), поступают на счетный вход первого счетчика 6 импульсов, В устройстве используются счетчики накапливающеготипа с числом внутренних состояний,равным ц . При установке всех разрядов счетчика в ециничное состояниена выходе переполнения счетчика формируется единичный импульс, указывающий на заполнение счетчика.Предположим, что в процессе измерения первого интервала на счетчик 6 импульсов поступило .и импульсов (с;( ц. -1 ), С приходом второго входного импульса йЗ -триггер 20 снова переводится в единичное состояние (Фиг 2 д ). Тактовым импульсом, прошедшим через открытый элемент И-НЕ 4, запускается формирователь 21 импульсов (фиг, 2 ж ). Импульс, снимаемый с выхода формирователя 21 импульсов, устанавливает триггер 20 в исходное состояние и, пройдя через второй элемент И с запретом 23 (фиг. 2 к ).и второй элемент ИЛИ 13 (фиг. 2 л);,изменяет состояние триггера 9 управления (фиг, 2 м, н ). В результате, на второй вход шестого элемента И 16 и на второй и третий входы второго элемента И 3 (Фиг. 2 р ) подаются разрешающие потенциалы, а на второй вход пятого элемента И 15 и третий вход первого элемента И 2 - запрещающие потенциалы. Поэтому на втором интервале подсчет будет осуществляться счетчиком 7 импульсов. Импульс с выхода второго элемента ИЛИ 13 (фиг. 2 л ), задержанный первой линией 14 задержки, на время, доста-. точное для окончания переходного процесса в триггере 9 управления, осуществляет после прохождения шестого элемента И 16 перезапись показаний счетчика 6 импульсов в запоминающее устройство 8 и дополнительно задержанный третьей линией 18 задержки на время, достаточное для перезаписи показаний счетчика в запоминающее устройство 8, обнуляет счетчик б импульсов.Предположим, что число тактовых импульсов, укладывающихся на втором измеряемом интервале, превышает 30 рого элемента И с запретом 23 подключен к первому входу дополнительного элемента И 22 и к выходу расширителя 24 импульсов, а выход соединен.с первым входом второго элемента ИЛИ13, второй вход которого через дополнительную линию 25 задержки подключен к выходу дополнительного элемента И 22 а третий вход соединенс выходом первого элемента И с запретом 5.Первый и второй входы первого элемента ИЛИ 26 подключены к,выходам переполнения первого 6 ивторого 7 счетчиков импульсов соответственно, а выход через дополнительный формирователь 27 импульсов соединен с входом расширителя24 импульсов и с прямым входом первого элемента И с запретом 5.Устройство работает следующим образом, 20В исходном состоянии (до началасчета) на прямых выходах.й 5-триггера 10 включения и РВ -триггера 20устанавливаются нулевые потенциалы, счетчики 6 и 7 импульсов обнулены, 25 для чего перед началом измеренийвнешним сигналом .производится обнуление счетчиков 6 и 7 импульсов,К 5-триггера 10 включения и Р 5-триггера 20 (внешние цепи обнулениясчетчиков на чертеже не показаны ),Изменение начинается при .поступлении импульса на шину "Старт" (,фиг, 2 б ). Первый пришедший после этого входной импульс (фиг, 2 в ), 35 нормализованный Формирователем 19 импульсов в прямоугольный импульс заданной длительности и амплитуды (фиг. 2 г ), устанавливает Р 5 -триггер 20 в единичное состояние 40 (фиг. 2 д ), в результате чего на один из входов элемента И-НЕ 4 подается разрешающий потенциал. Задним Фронтом первого тактового импульса (Фиг.,2 а ),прошедшего через элемент И-НЕ 4 (фиг, 2 е ), запускается Формирователь 21 импульсов (Фиг, 2 ж , вырабатывающий на выходе прямоугольный импульс заданной длительности. Этот импульс переводит Р 5 -триггер 20 в исходное состояние, Нулевыми потенциалами, формируемыми иа выходах расширителя 24 импульсов:(фиг. 2 з) и дополнительного формирователя 27 импульсов (фиг. 2 и ) в начальный мо мент времени, закрываются дополнительный элемент И 22 (фиг. 2 у) и первый элемент И с запретом 5 (Фиг, 2 т ), а второй элемент И с запретом 23 открывается по инверсному входу. 60 Поэтому импульс, сформированный формирователем 21 импульсов (фиг. 2 ж) проходит через второй элемент И с запретом 23 (фиг, 2 к) и через второй элемент ИЛИ 13 (фиг, 2 л ) пос30 емкость второго счетчика 7 импульсов,Тогда, после заполнения счетчикана его выходе переполнения появляется единичный импульс, который,пройдя через первый элемент ИЛИ 26( фиг. 2 с ), запускает дополнительный формирователь 27 импульсов, вырабатывающий импульс длительностью72 =2 ти (фиг. 2 и ), поступающийна расшйритель 24 импульсов и напрямой вход первого элемента И сзапретом 5. В момент окончания тактового импульса, приведшего к переполнению счетчика, на выходе первого элемента И с запретом 5 формируется импульс длительностью с15(фиг. 2 т ), который, пройдя второйэлемент ИЛИ 13, перебрасывает триггер 9 управления. После этого происходит перезапись показаний второго счетчика 7 импульсов в запоминающее устройство 8, обнулениевторого счетчика 7 импульсов и подключение генератора 1 тактовых импульсов через открытый первый элемент И 2 к счетному входу первого счетчика б.импульсов, Одновременно расширитель 24 импульсов(фиг. 2 з ) формирует прямоугольныйимпульс длительностью,. равной периоду повторения тактовых импульсов, Этим импульсом по первому входу открывается дополнительный элемент И 22 (фиг, 2 у ) и поинверсному входу закрывается второйэлемент И с запретом 23 (фиг. 2 к).Если переполнение счетчика проиеходит одновременно с приходом очередного входного импульса, то импульс с выхода формирователя импульсов 21 (,фиг; 2 ж) проходит через дополнительный элемент И 22, и за- .40держанный на период следования тактовых импульсов дополнительной линией 25 задержки поступает черезвторой элемент ИЛИ 13 на счетныйвход триггера 9 управления. При этом 45в работающем счетчике (в данном случае это первый. счетчик б импульсов ) регистрируется только один импульс.Тем самым исключается неоднознач-.ность счета в случае совпадения моментов окончания измеряемого интервала и переполнения счетчика. Далее процесс преобразования протекает аналогично. Количество записей, произведенных в запоминакщееустройство при . работе без переполнения счетчиков, определяется числомизмеряемых интервалов. В случаепереполнения счетчиков соответствующий интервал разбивается на подынтервалы, количество которых зависитот длительности интервала, частотыследования тактовых импульсов и максимального числа внутренних состояний используемых счетчиков. При считывании информации из запоминающегоустройства признаком разбиения интервала на подынтервалы служит снятие кода, состоящего только из единиц. Поступление за одной,из такихзаписей .иного кода означает, что измерения интервала заканчиваются,а данный подынтервал. является последним. 7 яительность всего интервалав этом случае равна сумме длительностей всех его подынтервалов,Процесс преобразования заканчивается при поступлении на устройст- .во сигнала "Стоп" (фиг. 2 ф ),послеприхода которого очередной входнойимпульс или импульс переполненияс выхода второго элемента ИЛИ 1 3проходит через четвертый элемент И12 и переводит й 5 -триггер 10 включения в нулевое состояние ( фиг,2 о ),тем самым закрывая первый 2 и второй 3 элементы И,Таким образом, в предлагаемомустройстве, осуществляющем преобразование в цифровую форму последовательности временных интервалов, исключена возможность потери информации при переполнении счетчиков итем самым повьааена точность преобразования по сравнению с известнымиустройствами.1070503 5 ЙОР г йи 13 д Вых 2 е РыХ 4 И 21 ЫХ 2 Йй 22 Патент ф,ул. Проектна лиал ПП Ужгоро г.г ВНИИПИЗаказ 11 б 79/441 ираж 408 Подписное дых 27 к ВЫЛдыхар " ЫХЮИдерс р УРЩ И ЙхЯЙхл С ВнхЮ ру дыха г гти ТГТФ 1Ю Хп-п.ю,.аваля.