Преобразователь временного интервала в код

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09 51)5 0 04 Г 10/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Рюрми ледов,Н.МаксимХ,А,Валил21. 317,3 Бюл. М 21ович, И. В. Золеева1 (088,8)свидет ель ст в0 04 Е О/04АТЕЛЬ ВРЕМЕН сов,шиф"для доста ев итижения цели введены2 СССР 1984. ОГО ИН пре й б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4 (22) 1 (46) 0 (72) В кий и (53) 6 (56) Автор У 1083155, (54) ПРЕОБ ТЕРВАЛА В (57) Изобр тельной те зовано для валов. Цел повышение преобр азов менного и РАЗОВКОДетение относится к измерихнике и может быть испольизмерения временных интерью изобретения является разрешающей способности ателя, Преобразователь врентервала в код содержит генератор 1 тактовых импульсрователь 2 равносдвинутыхтельностей, счетчик 4 импуратор 7. В преобразователь ров 5, -5, элементы ИСКЛОЧАЯЩЕЕ ИЛИ 6,-6, сумматор 8 и и 1 К-триггеров 3, -3, Введение новых элементов с образованием .новых связей позволяе организовать работу преобразовател так, что он может работать на дельной для выбранной элементно зы частоте генератора тактовых импульсов и при сколь угодно больших и, 3 ил., 1 табл.Изобретение относится к импульсинои технике и может быть использовано в инФормационно-измерительных устройствах и системах для измерения временных интервалов.Цель изобретения - повышение р аз, - решающей способности устройства.На Фиг. представлена Функцио,.льная схема преобразователя времен О ного интервала, код; на Фиг,2 - вариант структурной схемы преобразователя для и = 4; на Фиг. 3 - временные диаграммы поясняющие работу преобразователя временных интервалов для и = 4.Таблица иллюстрирует работу преобразователя временных интервалов при и = 4 для различных Т.-,1В состав преобразователя времен ного интервала в код входят генератор 1 тактовых импульсов, Формирователь 2 равносдвинутых последовательностей, 1 К-триггеры 3.1 - З.и, счетчик 4 импульсов, В-триггеры 5,1и5, , элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИи6,1 - 6. в в в , шиФратор 7 и комбинаО 2ционнъй сумматор 8. 30Выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом Формирователя 2 равносдвинутых последовательностейУ выходы которого подключены к С-входам 1 К-триггеров 3,1 - З.и, 1- и К-входы которых соединены с инФормационной входной шиной устройства, а установочные входы 1 К-,триггеров подключены к установочной входной шине устройства и установочному входу счет чика 4 импульсов, счетный вход которого подключен к выходу 1 К-триггера 3.1 выход каждого 1 К"триггера З.ди(1 = 1,2 в в ) соединен с С-вхо45 дом 0-триггера 5,. и первым входом элемента ИСКЛОЧАОЩЕЕ ИЛИ 6 а выход каждого 1 К-триггера 3. в+и2 подключен к Э-входу Э-триггера 5, 50 и к второму входу элемента ИСКЛЮЧАОЩЕЕ ИЛИ 6.1, выходы, Б-триггерови5,1 - 5. -- и элементов ИСКЛОЧАЛ 2иЩЕЕ ИЛИ 6. 1 - б. -- соединены с вхо2дами шиФратора 7, перный выход которого подключен к второй группе входов комбинационного сумматора 8, первая группа входов которого подключена к выходам счетчика 4 импульсов ивыходу 1 К-триггера 3., причем установочные входы В-триггеров 5.и5 . -- соединены с установочной входной шиной преобразователя,Преобразонатель работает следующимобразом,Перед началом работы 1 К-триггеры3.1 - З.и, 1)-триггеры 5.1и5,и счетчик 4 импульсов находятся в нулевом состоянии.По инФормационной входной. шине на 1- и К-входы 1 К-триггеров 3.1 - З.и поступает импульс, длительность которого равна измеряемому временному интервалу Т. На С-входы 1 К-триггеров 3,1 - З.и поступают равносдвинутые по Фазе друг относительно друга последовательности тактовых импульсов1 получаемые на выходах Формирователя 2, с частотой, равной частоте генератора 1, При наличии уровня логичес 3 11к ои 1 на 1- и К- входах 1 К-триг г еры 3 , 1 - 3 . и опрокидываются и о сп аду ( з аднему Фронту) каждого тактового импульса . Счетчик 4 импульсов и 1 К- триггер 3 , 1 образуют счетчик грубой шкалы , при этом состояние 1 К-триг г ера 3 . 1 определяет значение младшего разряда грубого результата измерения, В момент окончания интервала Т переключение 1 К-т риг г ер ов и о т ак т Оным импульсам прекращается , К этому моменту в счетчике грубой шкапы записано некоторое двоичное число И , а каждый из 1 К- триггеров 3.1 - З.и установлен в определенное состояние (логический 11011111 11)ИнФормация, записанная н 1 К-триггерах 3.1 - З.и используется для уточнения грубого результата измере. ния Б, определяющего интервал Т спогрешностью 1 ТО, где То - период следования тактовых импульсов генератора 1, Посредством элементонисклОчАОЧее или 6. 1 - 6. -- данная2инФормация преобразуется в Форму,необходимую для дальнейшего использования. Совокупность состояний 13-триггеров 5.1 - 5. -- после окончания Т2 .х однозначно зависит от гого, который из 1 К-триггеров 3.1 - З.и в процессе измерения Т опрокинулся первым, и поэтому однозначно определяет поло жение начала измеряемого временного интервала Тотносительно и равно- сдвинутых импульсных последовательТо ностей с погрешностью Т 22 пМомент окончания Т относительноХимпульсных последовательностей одно. значно определяется с погрешностьюТо+- совокупностью состояний Р 2 питриггеров 5.1 - 5.и выходными логическими уровнями элементов ИСКция в виде двоичного кода с выходовиР-триггеров 5.1 - 5. -- и элемен"тов ИСКЛОЧАМЕЕ ИЛИ 6,1 - 6.поступает на входы шифратора 7, напервом выходе которого при определенных значениях кода на его входахформируется команда на вычитание единицы из кода Б грубого результатаизмерения, Вычитание производитсяв комбинационном сумматоре 8, напервую группу входов которого поданкод И, посредством подачи логической"1" на вторую группу его входов.Иаостальных выходах шифратора 7 формируются значения младших (уточняющих)разрядов кода Ч окончательного ре Рз ульт ата и змер ения,Таким образом, на выходах комбинационного сумматора 8 и шифратора7 ормируется позиционный двоичьй,код МР, определяющий значение измеряемого временного интервала Т с+и ЛЧАИ 1 ЕЕ ИЛИ 6,1 - 6. -- , Информа- и 1569800 ьстка (четверти) 1, 11, 111 и 17,в пределы которых может попадать начало т. Импульсы Т, различно расх5положенные соответственно этим четырем случаям, показаны на фиг, 3.5,12, 1" и 26. Диаграммы выходных логических уровней 1 К-триггеров 3.134 для первого случая показаны нафиг. 36 - 3.9, для второго - нафиг, 3.13 - 3,16, для третьего - на:фиг, 3.20 - 3.23, для четвертого -на фиг, 3.27 - 3.30. Диаграммы выходных уровней 0-триггеров 5,1 и 5,215 для.,четырех случаев показаны нафиг. 3.10, 1117, 18, 24, 25, 31и 32,В таблице приведены значения разрядов кодов грубого М и окончатель 20 ного И результатов измерения, состояния 1 К-триггеров 3.1 - 3,4, состояния Э-триггеров 5,1 и 5,2, выходныелогические, уровня элементов ИСКЛОЧАОЩЕЕ ИЛИ 6.1 и 6,2 и сигналы на выхо 25 дах шиФратора 7 в момент окончанияизмеряемого интервала Т для четырехслучаев расположения его начала относительно тактовых последовательностей(в участках 1, 11, 111 и 17), Причем30 на выходе 1 щифратора 7 формируетсякоманда на вычитание единицы из кода И, на выходе 2 - дополнительный-разряд 2 кода И, на выходе 3 -дополн трльюй разряд 2 кода ИрРезультат измерения в единицах Топределяется по формулеЛ = Т ; а, 2, (2)где а - значения разрядов двоично 40 го кода И р,Дпя рассмотренного примера И =Т(02+12+12 ф+12++ 0 2 +, + 0 2 ) = 3,5 Тр чтосоответствует заданному значению ин 5 тервала тПроцесс измерения временного интервала т, -- 3,5 Т для четырех различных случаев расположения начала Т относительно тактовых импульсов ,"Хпроходит следующим образом. Равно- сдвинутые последовательности тактовых импульсов (фиг, 3.1-3,4) получены соответственно. на выходах 1 4 формирователя 2 (фиг.2), при этом каждая последовательность сдвинута относительно предщущей на четверть периода следования Т,. Период Т условно разбит на четыре равных учаПри проведении сравнительного анализа разрешающей способности предлагаемого и известного преобразовате лей принимают следующие общие для нихусловия: частота следования тактовых1импульсов Г = 40 МГц (Т,ою- 25 нс); форма тактовых импульсов 55 в равносдвинутых последовательностях - меандр; элементная база циф-.ровой части схем - микросхемы серии530(3) от и не зависит,=Тсе.2 Состояние ТК-триг- геров Выходыиизратора Т Рчасток Значение раврядо кода Ю Сстояни13"триггеров Значения разрядовкода Рг ыходы лоичесхнхлементов63, 6зз го го го го з 3,0 0 0 0 0 0 0 0 о о оо о о оо ооо о оо О 1 ОО оо 1 1 0 11 11 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 3 1 О 1 0 1О О ОО о о оо о о оо 0 0 0 0О 1 1 00 0 100 0 1 1 00 0 1 3 00 01 00 0 1 1 0.,О ооо о 1 о,о 3 110 0 1 1 1 00о.о1 1 1 00 1 1 1 00 1 3 1 00 1 1 1 00 3 1 3 00 0 О 0 10 0 0 0 10 0 0 О 3,ОО О 0 о.о О.,оо оо оо оо Оо оо .о оооо 10 о Оо.о 10о 1,О 1010 10 Т з,ЗТзт,ЭТ3, 25 То3,25 Т3, 25 То3,25 т,3,5 Тоз,зт,Э,5 Т,3,513,75 Т,3, 75 Т3,75 То3,75 Т,0 0о о11 1 25 1 Ч11111ТЧ 0 0 1 1 0 0 10 1 3 о о о о о о 1 1 11 0 1 0 0 1 0 1 1 0 3 о о 1 0 1 0 1 0 о 1 0 75 Т 3 0 00 1 0о ооо о о0 0 0 11 1 Ч О 0 0 0 о о о о 11 11 тч о Разрешающая способность известно 2 Т 37 го преобразователя равна --- , одтс 3 и а нако выражение " определяет дли 5тельность импульсов, которые поступают на вход счетчика импульсов,Лриэтом минимально допустимая дпительность входных импульсов по тактовомувходу для триггеров и счетчиков серии 530 равна 6 нс. Следовательно,условие работоспособности устройства-прототипа можно записать в виде Из формулы (3) видно, что при .25 нс значение п в схеме известного преобразователя не может превышать 4. Следовательно, максимально достижимая разрешающая способность известного преобразователя в данном2 Тослучае равна --= 12,5 нс.425Разрешающая способность предлагаемого преобразователя также опредепя 2 тоется выражением в но в отличиеП аот известного преобразователя работоспособность предлагаемого не нарушается при сколь угодно больших п,так Как длительность импульсов на входеть счетчика грубой шкалы равна "- - и2 Формула иэ обретения Лреобразователь временного интервала в код, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом формирователя и равносдвинутых последовательностей, а также шифратор и счетчик импульсов, установочный вход которого подключен кустановочной входной шине устройства, отличаю щ ийся тем что,с целью повышения разрешающей способиности, в него введены -- В-тригге 2рова -- элементов ИСКЛИЧАМЩЕЕ ИЛИ, комбинационный сумматор и п 1 К-триггеров, 1- и К-входы которых соединены с информационной входной шиной уст 3 ррйстваз а С-входы подключены к выхоЗдам формирователя п равносдвинутых последовательностей, выход первого 1 К-триггера соединен со счетным входом счетчика импульсов, выход каждого Э.-го, 1 К-триггера (гдеи2. , в ) соединен с С-входом 1-го В-триггера и первым входом 1-го элемента ИСКЛКЭЧАЮЕЕ ИЛИ, а выходикаждого (- -- + 1)-го 1 К-триггера2подключен к Б-входу Э.-го 3 г-триггера и второму входу 1-го элемента ИСКЛЮЧА 737 ЩЕЕ ИЛИ, выходы 17-триггеров и элементов ИСКЛЮЧА 1333 ЧЕЕ ИЛИ соединены с входами шифратора, первый выход которого подключен к второй группе входов комбинационного сумматора, первая группа входов которого соединена с выходами счетчика импульсов и выходом первого 1 К-триггера, причем установочные входы 1 К-триггеров и 17-триггеров подключены к установочной входной шине устройства.1569800 Продолжение табл. 1 рК ф Т,2. а 1.2 Состояние 1 К-триг- геров Состояния 0-тригге- ров Выходыши 0 ратара Выходы лагичесхих УчасЗначение раарядав хада Т тох элементах 2 2 2 2 1 2 12 2 2 2 2 2 5 р 6, 6 10 0 10 0 10 0 10 1 10 0 10 010 1 10 1 10 0 10 1 10 1 10 110 1 10 1 10 ф 1 10 1 . 4,25 Т 4,5 Т 4 р 751 ф 5 .Тр г Уст и 1111111 Ч1111111 Ч1111111 Ч1111111 Ч 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 3 0 1 0 1 0 1 О 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 10 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 3 0 О 0 0 3 0 1 01 1 0 1 0О 0 0 01 1 0 1 1 1 1 0 1 0 10 0 01 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 3 0 0 0 11 0О3 01 11 111 11 00 11 000 0-,0 О0 00 0 001 001 003 101 01 О 010 110 110 011 111 111 111 000 000 000 000 Значения разрядов хода Мг 1 0 0 О 10 1 0 0 0 10 1 0 0 0 1 О 1 0 0 0 100 1 0 0 10 0 1 0 0 10 0 3 0 0 30 0001 0 3 1 0 0 10 1 1 0 0 30 1 1 0 0 10 1 1 0 0 10 0 0 1 0 10 0 0 1 О 10 0 О 1 0 10 0 0 1 0 304,25 Т,4,2574257 ф4,2574,5 Т,4 у 51 р4,5 Т4,5 Т,4,75 Т4,75 Тр475 Тр4 э 75 Тр5 Тф5 Тф51 ф51 ф1569800 А 52 Составитель С, КротоваТехр ед М, Дидык Редактор И,ербак орректор М. Пож 48Роуд Тирам 352нного комитета по и3035, Москва, Ж) ка одписное НИИПИ рств 1. 28,9327 Ю ,2 В З, ,29 З,у Ю Э бретениям и открытиям прн ГКНТ СССРаушская наб., д. 1/5 телъс кий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарн на, 1