Времяимпульсный компаратор

)5 САНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВ УУ О,21) 4833 22) 28.0 ,46) 30.0 81 2 и анал ульсов обеспечение возможност и ствия длительности имп ной последовательности э интервалу длительностей. Врем ный компаратор содержит форми импульсов, входную шину 2, ге тактовых импульсов, блоки 4 и 5 зации, элементы И 6 - 10, элемен элемент 15 задержки, регистр цифровые компараторы 18 и 19, коммутатор 22, счетчики 24 и 25 выходные шины 28 и 29. Поставл достигается за счет введения эл 11 - 13, регистра 17 сдвига. тр коммутатора 23, счетчика 26 и сумматора 27 и образования нов ональных связей, 2 ил данскои72) С,ЖВ,П,Пан 1081 4033 КОМПАРАТО я к импульсн ьзовано в сос ых и управля етения являе СНЫИ носит ь испо ритель изобр ои. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГК)Т СССР.92. Бюл.%32овский институт инженеров гравиации(54) ВРЕМЯИМПУЛ (57) Изобретение о технике и может быт ве контрольно-изме щих систем, Целью.Ю 17588 за соответв импульсаданному яимпульсрователь 1 нератор 3 синхронита ИЛИ 14, 16 сдвига, триггер 20, импульсов, енная цель ементов И иггера 21, мпульсов, ых функциИзобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в составе контрольно-измерительных и управляющих систем,Известен времяимпульсный компаратор, содержащий формирователь импульсов, триггер, элемент ИЛИ, элементзадержки, первый и второй счетчики, пятьэлементов И.Недостатком известного компаратораявляется низкое быстродействие и узкиефун кционал ьн ые возмокн ости.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является времяимпульсный ком паратор, содержащийформирователь импульсов, два счетчика,элемент ИЛИ, элемент задержки, триггер,пять элементов И, два блока синхронизации, два коммутатора, два цифровых компаратора и генератор тактовых импульсов.Недостатком известного компаратораявляется отсутствие возможности анализасоответствия длительностей импульсов впоследовательности заданному интервалудлительностей, поскольку его функциональные воэможности ограничиваются сравнением длительностей импульсов последовательности с некоторым фиксированным эта. лонным значением и не допускают сравнения с интервалом значений.Целью изобретения является обеспечения возможности анализа соответствиядлительности импульсов в импульсной последовательности заданному интервалудлительностей,Поставленная цель достигается тем, чтово времяимпульсный компаратор, содеркащий формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной, а первый ивторой выходы - с информационными входами соответственно первого и второго блоков синхронизации, первый и второйтактовые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходамигенератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с первым входомпервого элемента И, второй вход которогосоединен с первым входом второго элемента И и прямым выходом первого триггера,5-вход которого соединен с выходом первого блока синхронизации, а й-вход - с выходом элемента ИЛИ и входом элементазадержки, выход которого соединен с тактовым входом первого регистра сдвига и входом сброса первого счетчика импульсов,выходы которого поразрядно соединены свходами первого коммутатора, выходы которого поразрядно соединены с входамитретьего элемента И, прямой выход которого соединен с информационным входом5 101520 25 3035 4050 55 прямой выход третьего элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ.На фиг,1 представлена структурная электрическая схема времяимпульсного компаратора; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Времяимпульсный компаратор содержит формирователь 1 импульсов, входную шину 2, генератор 3 тактовых импульсов, первый и второй блоки 4 и 5 синхронизации,первого регистра сдвига, причем выход второго блока синхронизации соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами третьего элемента И, третьи входы - соответственно с инверсным и прямым выходами первого регистра сдвига, авыходы - соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго счетчика импульсов, выполненного реверсивным, причем входы первых групп входов первого ивторого цифровых компараторов соединены соответственно с первой и второй установочными шинами, входы вторых групп входов поразрядно обьединены, а выходы соединены соответственно с первой и второй выходными шинами, введены второй коммутатор. второй триггер, второй регистр памяти, третий счетчик импульсов, выполненный реверсивным, с шестого по восьмой элементы И и сумматор, выходы которого поразрядно соединены с входами второй группы цифрового компаратора, входы первой группы входов - поразрядно с выходами второго счетчика импульсов, входы второй группы входов - поразрядно с выходами третьего счетчика импульсов, вычитающий исуммирующий входы которого соединены соответственно с выходами седьмого и восьмого элементов И, первые входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ, вторые входы - соответственно с инверсным и прямым выходами второго триггера, а третьим входы - соответственно с прямым и инверсным выходами второго регистра сдвига, тактовый вход которого соединен с выходом элемента задержки, а информационный вход - с прямым выходом второго триггера, Я-вход которого соединен с выходом первого блока синхронизации, а В-вход- с выходом шестого элемента И, входы которого поразрядно соединены с выходами второго коммутатора, входы которого поразрядно соединены с выходами первого счетчика импульсов, счетный вход которогосоединен с выходом первого элемента Ис первого по восьмой элементы 6 - 13, элемент 14 ИЛИ, элемент 15 задержки, первыйи второй регистры 16 и 17 сдвига, первый ивторой цифровые компараторы 18 и 19, первый и второй триггеры 20 и 21, первый и 5второй коммутаторы 22 и 23, первый, второйи третий счетчики 24 - 26 импульсов, сумматор 27, первую и вторую выходные шины 28и 29.Устройство работает следующим образом,На шину 2 поступают прямоугольныеимпульсы различной длительности. Формирователь 1 формирует на первом выходе,соединенном с блоком 4 синхронизации, короткий импульс по переднему фронту входного импульса, а на втором выходе -короткий импульс по спаду входного импульса. Генератор 3 формирует на выходахимпульсы прямоугольной формы высокой 20частотой с периодом То, сдвинутые относительно друг друга по фазе на время То)2Блоки 4 и 5 синхронизации осуществляютпривязку входных импульсов к тактовым;сигнал о начале (или окончании) входного 25импульса выдается на выход соответствующего блока синхронизации в момент поступления сигнала с генератора 3, причем стого выхода, который не соединен с входомэлемента И 6, Количество входов элементов 30И 8 и 11 равно количеству разрядов счетчика24 (п 1). Элемент И 8 кроме прямого выходаимеет второй (инверсный) выход. Элемент15 задерживает импульсы на время, достаточное для прохождения сигналов через 35элементы 9 - 13, Регистры 16 и 217 - регистры сдвига, их разрядность равна и, где и- число сравнений последовательных импульсов в импульсной последовательности,учитываемые при принятии решения времяимпульсным компаратором. Цифровой компаратор 18 формирует на выходеединичный сигнал при КК, где К - кодчисла на выходе сумматора 27, Кф - число,установленное на первой установочной шине, Аналогично, цифровой компаратор 19формирует единичный сигнал на выходепри КК, где К - число. установленное навторой установочной шине. Коммутаторы 22и 23 могут представлять собой, например, 50группы двухпозиционных переключателей,подключающие выбранные прямые или инверсные выходы соответствующих разрядов счетчика 24 к выходам коммутаторов,. При соответствующей настройке на выходах элементов И 8 (прямом) и 1 формируются положительные сигналы привыполнении соответственно условий г 1ти Г т. Счетчики 25 и 26 - реверсивные, их емкость должна быть достаточной для записи числа и,Длительности текущих входных интервалов времени т (импульсов) сравниваются(в цифровой форме) с заданными границамидопустимых длительностей: нижней тл иверхней тв, результат каждого сравнения записывается в регистры 16 и 17: при Ьг,"1" записывается в регистр 16, при т,г, -В регистр 17, при тнтито в оба регистразаписываются нулевые значения, С помощью регистров 16 и 17 в счетчиках 25 и 26соответственно формируются значения чисел КБ и Кв, равные соответственно количеству(из п последних сравнений) результатов"Больше т" и "Меньше гн"; эти числа суммируются на сумматоре 27, на выходе которогоформируется. число К = Кв+ Кн ("НЕ в допуске"), сопоставляемое на компараторах 18 и19 с заданными нижней К и верхней Кграницами допустимого числа несовпадений. При КК, КК и ККК соответственно принимаются решения "Меньше","Больше" и "Равно" ("В допуске"),Таким образом. решение формируетсяпо "скользящей выборке" - результатам последних по времени и сравнений.В исходном состоянии блоки 16, 17, 20,21, 24 - 26 установлены в нуль. Коммутаторы22 и 23 соответственно обеспечивают срабатывание элементов И 8 и 11 при содержимом счетчика 24 М = тоlТО и Мн =- г,ТО. Напервой и второй установочных шинах (вторых группах входов компараторов 18 и 19)установлены двоичных коды чисел К и К+ втечение всего сеанса работы.8 момент появления предлагаемогофронта импульса на входной шине 2 устройства (фиг.2 а) на первом выходе формирователя 1 формируется короткий импульс(фиг.2 б), поступающий на информационныйвход блока 4 синхронизации. Ближайший повремени тактовый импульс с второго выходагенератора 3 (фиг.2 д) формирует выходнойимпульс на выходе блока 4, устанавливающий в единичное состояние триггеры 20(фиг.2 е) и 21 (фиг.2 ж), в результате чего открывается элемент И 6 (фиг.2 з) и тактовыеимпульсы с первого выхода генератора 3(фиг.2 г) поступают на счетчик 24. Открывается также элемент И 7,8 момент окончания входного импульсаформируется короткий импульс на второмвыходе формирователя 1 (фиг,2 в). В интервале времени между импульсами с первогои второго выходов формирователя 1 в счетчике 24 подсчитываются М тактовых импульсов, соответствующих длительностивходного импульса т = й,1 Т, 17588675 10 4550 55 Если тит, (фиг.2, момент времени 1 э), то КиИв и, следовательно, после некоторого тактового импульса будет выполнено условие йи = Мв. В результате формируется единичный сигнал на прямом выходе элемента И 8 (фиг,2 н), который, проходя через элемент ИЛИ 14 (фиг,2 м), устанавливает триггер 20 в нулевое состояние, прекращая поступление импульсов с генератора 3 на счетчик 24, Этот же импульс способствует закрытию элемента И 7 (фиг,2 л), а также, проходя через открытый положительным потенциалом на инверсном выходе регистра 16 элемент И 9, поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 25; задерживаясь на элементе 15 задержки, эот импульс сдвигает содержимое регистра 16 на один разряд, записывая в младший разряд регистра 16 "1" с выхода элемента И 8; в этот же момент времени устанавливается в нулевае состояние счетчик 24. Поскольку число Ми всегда меньше числа И (на эти числа соответственно настроены коммутаторы 22 и 23), то до срабатывания элемента И 8 срабатывает элемент И 11 (фиг.2 и) - в момент времени ти, и устанавливает триггер 21 в нулевое состояние, Таким образом, при формировании импульса с выхода элемента 15 задержки в данном случае в младшие разряды регистров 16 (фиг,2 о) и 17 (фиг.2 п) записываются соответственно "1" и "0". Приходящий в данном случае импульс с выхода блока 5 синхронизации (фиг,2 к) через элемент И 7 (фиг.2 л) не проходит,Если тигитв (фиг,2 в, импульс, начинающийся в момент времени 11), то при Ии = Ки срабатывает элемент И 11, устанавливает триггер 21 в нулевое состояние, а импульс а выхода блока 5 поступает раньше, чем сработает элемент И 8. При этом импульс с блока 5 проходит через элемент ИЛИ 14, сбрасывает триггер 20, закрывая элемент И 6, и не изменяет содеркимое счетчиков 25 и 26 (элементы 9 и 13 закрыты по вторым входам, а элементы 10 и 12 - по третьим входам). Импульсы с выхода элемента задержки 15 в регистры 16 и 17 записываются нулевые значения. При тити (фиг.2, момент т 2) сигнал с выхода блока 5 формируется раньше, чем сигнал на выходе элемента И 11, в результате чего икрементируется содержимое счетчика 26 через открытый элемент И 13, в регистр 17 импульсом с элемента 15 записывается "1", а в регистр 16 - "О". В данном случае триггер 21 остается в единичном состоянии (фиг,2 ж) и в дальнейшем (до анализа следующего импульса последовательности) не оказывает влияния на работу устройства,Аналогично обрабатываются все импульсц последовательности: Ги 1, хи 2 и т,д, В результате в счетчике 25 формируется число К, равное количеству результатов "Больше" среди и результатов измерений, в счетчике 26 - число Ки, равное количество результатов "Меньше"; на сумматоре 27 - число К = =Ки+ Кв, равное количеству результатов "Не в допуске", На выходных шинах 28 и 29 совокупность сигналов (соотве гствен но Я 1 и 52) определяет результат текущего анализа и смежных, импульсов (интервалов време 15 ни). При КК, 32 = 1, 51= 0; так кодируется решение Меньше . При КК, 31= 32 = 0; так кодируется решение "В допуске", В регистрах 16 и 17 хранятся результаты анализа по и последним интервалам времени.20 Так работает устройство для первых и интервалов времени (импульсов). Последующая работа устройства требует коррекции текущих результатов (в соответствии с алгоритмом "скользящей выборки") требующей25 учета кроме результата анализа текущего импульса такке результата анализа самого "старого" (исключаемого из дальнейшего анализа) импульса, Это осуществляется следующим образом (на примере счетчика 25),30 Если в последнем разряде (выходном) регистра 16 записана "1", то элементы И 9 и 10 закрыты - соответственно по третьему и второму входам: содержимое счетчика не меняется; не меняется и количество логиче 35 ских "единиц" в регистре 16 - одна "1" выводится, а другая записывается в младший разряд регистра 16. При этом открыт элемента И 10 и импульс с выхода элемента ИЛИ 14 поступает на вход вычитания счет 40 чика 25. Таким образом, содержимое счетчика 25 всегда равно текущему количеству результатов "Больше",Аналогично работает счетчик 26; при этом элементы 12 и 13 соединены соответственно с вычитающим и суммирующим входами счетчика 26 (аналогично тому, как выходы элементов 9 и 10 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами счетчика 25),Таким образом, устройство позволяет сформировать "зону допуска" при анализе каждого интервала времени (импульса), и анализировать соответствие каждого импульса последовательности по длительности выбранной зоне допуска, Возможно и осуществление раздельного контроля (по содержимому счетчиков 25 и 26 конкретныхзнаков отклонений длительностей импульсов от допусковой эоны).Формула изобретения Времяимпульсный компаратор, содержащий формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной, а первый и второй выходы - с информационными входами первого и второго блоков синхронизации, первый и второй тактовые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом второго элемента И и прямым выходом первого триггера, Я-вход которого соединен с выходом первого блока синхронизации, а Й-вход - с выходом элемента ИЛИ и входом элемента задержки, выход которого соединен с тактовым входом первого регистра сдвига и входом сброса первого счетчика импульсов. выходы которого поразрядно соединены с входами первого коммутатора, выходы которого поразрядно соединены с входами третьего элемента И, прямой выход которого соединен с информационным входом первого регистра сдвига, причем выход второго блока синхронизации соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами третьего элемента И, третьи входы - соответственно с инверсным и прямым выходами первого регистра сдвига, а выходы - соответственно с суммирующим и вычитающим входами второго счетчика импульсов, выполненного реверсивным, причем входы первый групп входов первого и второго цифровых компараторов соединены соответственно с первой и второй установочными шинами, входы вторых групп входов поразрядно объединены, а выходы соединены соответственно с 5 первой и второй выходными шинами, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности анализа соответствия длительности импульсов в импульсной последовательности заданному интервалу 10 длительностей, в него введены второй коммутатор, второй триггер, второй регистр сдвига, третий счетчик импульсов, выполненный реверсивным, с шестого по восьмой элементы И и сумматор, выходы которого 15 поразрядно соединены с входами второйгруппы входов первого цифрового компаратора, входы первой группы входов - поразрядно с выходами второго счетчика импульсов, входы второй группы входов по разрядно с выходами третьего счетчика импульсов. вычитающий и суммирующий вход которого соединены соответственно с выходами седьмого и восьмого элементов И, первые входы которых соединены с выходом 25 элемента ИЛИ, вторые входы - соответственно с инверсным и прямым выходами второго триггера, а третьи входы - соответственно с прямым и инверсным выходами второго регистра сдвига, тактовый вход ко торого соединен с выходом элемента задержки, а информационный вход - с прямым выходом второго триггера, Я-вход которого соединен с выходом первого блока синхронизации, а Н-вход - с выходом шестого эле мента И, входы которого поразрядносоединены с выходами второго коммутатора, входы которого поразрядно соединены с выходами первого счетчика импульсов.счетный вход которого соединен с выходом 40 первого элемента И, причем прямой выходтретьего элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ.1758867 23 2 д Составитель С.Кишенскийдактор О,Спесивых Техред М.Моргентал Корректор в роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уг.Гагарина 1011 каз 3012 Тираж ПодписноеВ ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССВН113035, Москва, Ж. Раущская наб., 4/5