Многоканальный преобразователь кода во временной интервал

СО)ОЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (11 Н 03 М 1/82 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ хнический мо- иях атио- н врепомощьление ьГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССРУ 369705, кл, М 03 Н 1/82, 1973,Авторское свидетельство СССР9 1001449, кл, Н 03 М 1/82, 1983,(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕКОДА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ(57) Изобретение относится к вычилительной и импульсной технике ижет быть использовано при измерени передаче сигналов в системах авточе ской обработки информации, Цельюбретения является повышение надежипреобразователя при формированиименных интервалов с малой относит нои погрешностью, Предварительносигналом на шине 12 начальной установки в счетчике 7 устанавливаетсяединичный код, а регистр 4 и счетчик 2 обнуляются, Первым же счетным импульсом генератора 1 на выходесчетчика 7 появляется сигнал, по которому с помощью элементов И 6, 8информация из программируемой логической матрицы (ПЛМ) 3 считываетсяв счетчик 7 и регистр 4, Этим же сигналом изменяется состояние счетчика2, по коду которого из ПЛМ 3 выбирается соответствующая информация,Цикл преобразования заканчивается,когда в одном из кодов, поступающихв регистр 4, в дополнительном разряде не будет записан единичный сигналкоторый открывает элемент И 5, сю которого осуществляется обнусчетчика 2, 4 ил,1 13224Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и можетбыть использовано при измерениях ипередаче сигналов, обработке информации в системах автоматической обработки данных, в управляющих системах.Цель изобретения - повышение надежности преобразователя при форировании временных интервалов с малой 1 Оотносительной погрешностью,На фиг 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг,2 - примернаращивания программируемой логической матрицы (ПГ 21) по нхоцам с помощью дешифратора; на фиг,З - временные диаграммы работы устройства напримере трехканального преобразования; на фиг,4 - пример логическойорганизации ПЛМ для реализации вре Оменной диаграммыМногоканальный преобразователькода во временной интервал (фиг,1)содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, программируемую логическую матрицу (ПЛМ) 3 регистр 4,элементы И 5 и б, счетчик 7 импульсов, элемент И 8, На фиг,1 также показаны выход 9 дополнительного разряда регистра, счетный вход 10 регист- ЗОра, вход 11 сброса счетчика 2, шина12 начальной установки и выхо,цные шины 13,Преобразователь работает следующим образом, 3,5Перед началом работы на шину 12 начальной установки подается сигнал, устанавливающий на счетчике 7 единичный код (единицы во всех разрядах), 4 О а регистр 4 и счетчик 2 сбрасываются в ноль, После снятия сигнала с шины 12 первый же срез импульса с генератора 1, поступающий на счетный вход счетчика 7, устанавливает его в ре зультате переполнения в ноль (счетчики 2 и 7 работают на сложение), ГГри этом на выходе индикации нуля счетчика 7 появляется единичньгй сигнал, поступающий на один из выхоцов ПЛМ 3 и открывающий элементы И 6 и 8, Поступлечие единичного сигнала с выхода счетчика 7 па вход ПМЛ; 3 вызывает считывание из ПЛМ 3 кода, поступающего с одной части выходов ПЛМ 3 на информационные входы счетчика 7, а с другой части выходов - на информационные входы регистра 4, Фронтом следующего импульса с генератора 1, про 79 2ходящего через открытый элемент И 6на вход 10 синхронизации регистра 4,информация записывается в этот регистр (и таким образом устанавливается определенное состояние каналов 13),а срезом этого же импульса, проходящим через открытый элемент И 8 навход записи счетчика 7, информация свыходов ПЛМ 3 записывается и в этотсчетчик, При этом единичный сигнална выходе индикации нуля счетчика 7изчезает, отрицательный перепад поступает на счетный вход счетчика 2 и увеличивая его содержимое на единицу, а элементы И 6 и 8 закрываются,не пропуская импульсы с генератора 1на синховходы записи регистра 4 исчетчика 7, Эти импульсы поступаютлишь на счетный вход счетчика 7, увеличивая его содерх;имое каждый разна единицу, пока в результате переполнения он вновь не обнуляется и наего выходе не появляется единичныйсигнал, открывающий элементы И 6 и 8и вызывающий чтение нового кода иэПЛМ 3, Выборка кода из ПЛМ 3 происходит в соответствии с кодом на выходе снетчика 2 при наличии "единицы" на выходе счетчика 7,Описанная процедура происходит до тех пор, пока в одном из кодов, поступающих в регистр 4, в дополнительном разряде 9 не будет записана единица, Когда при очередном обнулейиисрезом импульса с генератора 1 счетчика 7 из ПЛМ 3 считан код с единицей в дополнительном разряде 9, фронтом следующего импульса он записывается в регистр 4, единица с выхода разряда 9 регистра поступает навход элемента И 5 и открывает его,Срезом импупьса с генератора 1 информация с выходов ПгМ записывается всчетчик 7, единица. на его выходеисчезает и отрицателЬный перепад поступает на инверсньй вход элементаИ 5 сигнал с выхсда которото поступает на второй вход 11 сброса счетчика 2 и устанавливает его в ноль,После. этого цикл работы устройстваповторяется,На фиг, 3 в качестве примера приведена временная диаграмма устройства, имеющего три выходных канала 13, Буквами обозначено; а, б, в - сигнал в трех выходных каналах устройства г - сигнал на выходе 9 дополнительного разряда регистра 4, д - сигнал1322479 4десятого импульса, По Фронту одиннадцатого импульса из ПЛМ 3 в регистр 4 считывается код, содержащийнули в каналах и единицу в дополнительном разряде 9 (фиг,Зе). По срезуодиннадцатого импульса запись кодав счетчик 7, на его выходе устанавливается нулевой потенциал, поступающий на инверсный вход элемента И 5,открытого единичным сигналом с выхода дополнительного разряда 9 регистра 4.В результате этого на выходе элемента И 5 возникает единичный потенциал(фиг,Зе), сбрасывающий счетчик 2 вноль, По срезу тринадцатого импульсасчетчик 7 вновь обнуляется и циклустройства повторяется заново (фронтом нулевого импульса вновь устанавливается в единицу третий канал устройства и т,д,).Так как счетчик 7 работает насложение, то значение формируемогоинтервала времени записывается ъ него в дополнительном коде, Так, вприведенном примере длительность первого интервала времени, отсчитываемая счетчиком 7 (от момента установления в единицу канала на фиг,Зб),равна пяти периодам частоты генератора 1, Если в качестве счетчика 7используется счетчик по модулю 8(т,е, трехразрядный двоичный счетчик),то срезом первого импульса в негодолжен быть записан код 8-5+1=4, Аналогично срезом шестого импульса в него должен быть записан код 6, срезом девятого импульса - код 7, а срезом одиннадцатого импульса - код 6,Па Фиг.4 показана логическаяструктура ПЛИ 3 для приведенного примера. Она состоит из четырех трехвходовых элементов И и семи четырехвходовых элементов ИЛИ, причем связивходов элементов И с парафазными входными шинами и входов элементов ИЛИс выходами элементов И формируетсяпри программировании ПЛИ в соответствии с требуемой временной диаграммой,на выходе элемента И 6, е - сигнална выходе элемента И 5, ж - сигнална выходе индикации нуля счетчика 7,з - сигнал на шине 12 начальной установки, и - импульсы на выходе генератора 1,Цикл работы устройства для примера, приведенного на фиг,З, равен четырнадцати импульсам генератора 1,которые пронумерованы цифрами от 0 до 1013, Как уже отмечалось, после снятиясигнала с шины 12 начальной установки счетчик 2 и регистр 4 сбрасываются в ноль (фиг,Зз), Первый же импульс с генератора 1 (отмеченный цифрой 0 на фиг.Зи) своим срезом устанавливает счетчик 7 в ноль и на его выходе появляется единичный сигнал(Фиг,Зж), вызывающий считывание кодаиз ПЛМ 3 и открывающий элемент И 6, 20Следующий импульс (отмеченный цифрой1) с выхода генератора 1 поступаетна вход регистра 4 через открытыйэлемент И 6 (фиг,Зд), вызывая своимФронтом запись кода в регистр 4 (канал на фиг, Зв устанавливается в единичное состояние). Одновременно этотже импульс через открытый элемент И8 поступает на вход записи счетчика7, в результате чего единичный сигиал на его выходе исчезает (Фиг,Зж),Импульсы с второго по пятый увеличивают содержимое счетчика 7 на единицу, пока по срезу пятого импульсане наступает переполнение счетчика 357, в результате которого он вновьсбрасывается в ноль и на его выходепоявляется единичный потенциал(фиг,Зж), открывающий элементы И 6и 8 и вызывающий считывание из ПЗР 1 3 0нового кода, содержащего единицы вразрядах, соответствующих каналам нафиг,Зб, в Шестой импульс проходит на входы регистра 4 и счетчика 7, вызывая запись в регистр по фронту, а в счетчик - по срезу импульса, В результате состояние третьего канала (фиг,Зв) остается прежним, состояние второго канала (фиг,Зб) меняется с нулевого на единичное, а первый канал остается в нупевом состоянии (фиг,За). Аналогично пепеполнение в счетчике 7 наступает по срезу вось,мого импульса (по фронту девятого импульса первый канал переходит в единичное состояние, а второй и третий каналы - в нулевое) и по срезу Введение в структуру устройства счетчика 7 и элемента И 8 позволяет уменьшить необходимую информационную емкость блока 3 при Формировании временных интервалов с малой относительной погрешностью, Рассмотрим это на примере, Пусть, например, требуется сформировать тридцать последовательных временных интервалов с по 132479грешностью не более 17, Посколькудлительность временных интерваловформируется с помощью счетчика 7, это;означает, что на каждом из формируемых интервалон должно укладываться не менее 100 периодов частоты гене - ратора 1, а разрядность счетчика 7 должна быть не менее 1 ад 100= 7йКоличество интервалов Формируется с помощью счетчика 2, и его разряд ность должна быть не менее 11 оВ 30 = =5, Таким образом, на входы блока 3 в предлагаемом устройстве необходимо подать шестиразрядный код с выходов счетчика 2 и выхода индикации 15 нуля счетчика 7, Ассоциативная часть блока 3 в этом случае должна содержать шесть парафазных входных (вертикальных) шиц, саедияемых с помощью программируемых связей (диадных или 20 трацзисторцых, в зависимости ат технологии изготовления ПЛМ) с тридцатью горизонтальными шинами (реализующими функции М). Информационная часть ПЛМ должна ссдержать (помимо шиц, соатветствующих выходным каналам и дополнительному разряду 9) семь вертикальных шин, соединяемых программируемыми (диодцыми или транзисторными) связями с горизонтальными шин ами, Следователь но, без учета выходных каналов и дополнительного разряда 9, блок 3 должен содержать 30 l = 210 пэограмьпруемых связей в информационной части и 30 б2 = Зб 0 програмируемых свя зей - в ассоциативной (с учетом того, что входные шицгп в ассоциативной части - парафазныЕ, т е, эквивалентны двум шинам информационной части),40В то жс время реализация тех же тридцати временных интервалов с помощью известного устройства потребует иметь в нем 12-разрядный счетчик и ПЛМ с двенадцатью входами Ассоциативная часть такой ПЛИ будет содержать 30 12 2 = 720 программируемых связей, что на 150 связей больше, чем в предлагаемом устройстве (т,е, выигрьпп н данном примере составил 50 свыше 257 общего обьема блока 3)При уменьшении необходимой относительной погрешности Формирования временных интервалон, а также при значительных различиях в длительностях формируемых интервалов этот выигрьпп резко увеличивается (так как приведенный расчет должен проводиться для самого короткого из фарьпгруемьгк ицтерналав), При реализации же блока 3 на микросхемах серийно вьпускаемых ПЛМ и при необходимости наращивания их по входам возможен выигрыш по аппаратурцым затратам в десятки раз по сравнению с известным устройством (н реальчых применениях основные аппаратурные затраты приходятся на реализацию блока 3).Таким образом, устройство генерирует периодические серии импульсов на выходных шинах 13, Признак концапериадичес ай серии соответствует записываемый в ПЛМ 3 код состояния каналов 13 са значением выхода, равным единице в дополнительном разряде 9,Код состаяция каналов 13 выбирается из ПЛМ 3 н зависимости от кода ца выходах счетчика 2 при наличии единицы на выходе счетчика 7Если временные интервалы, генерируемые устройством, должны иметь малую относительную погрешность, то это означает, что смена кодов в регистре 4 (и в счетчике 2) должна происходить редко по сравнению с частотой следования импульсов с генератора 1, В известном устройстве для пересчета импульсов с генератора используется один счетчик, выходы катарога соединены с входами ПЛМ, причем при названных выше условиях высокочастотная часть этого счетчика и соответствующие входы ГЛМ используются неэффективно, В предлагаемом устройстве, в отличие от известного,. число входов ПЛМ не зависит ат требуемой относительной погрешности воспроизводимых интервалов времени, определяемой разрядностью счетчика 7, При этом ПЛИ 3 имеет дополнительные ныходы для записи кода длины временцого интервала в счетчик 7, число этих выходов равнс числу экономящихся (по сравнению с известным устройством) входов ПЛМ, Однако во внутренней структуре ПЛМ каждому входу соответствуют две шины, одна из которых связана с данным входом непосредственно, а другая - через инвертор, в то время как каждсму выходу ПЛМ соответствует едичственная внутренняя шина, Поэтому сокращение числа входов ПЛМ при таком же увеличении числа ее выходов ведет к сокращению информационной емкости ПЗЖ (т,е. к сокра 1322479щению требуемой площади кристалла при ее интегральном исполнении).Сокращение аппаратурных затрат достигается и в том случае, если блок 3 реализуется на серийно выпускаемых микросхемах ПЛМ (например, типа К 55 б РТ 1, имеющих 16 входов, 8 выходов и 48 ячеек), если требуется наращивание используемых ПЛМ по входам,На фиг,2 а показан пример ПЛМ с 10 пятью входами и пятью ячейками с записанными в них ассоциативными признаками, Информация в информационных частях ячеек показана условно буквами а - д, 15Если в наличии имеются лишь ПЛМс четырьмя входами, то схема, эквивалентная ПЛМ на фиг,2 а, показана на фиг,2 б и содержит четыре четырехвходовых ПЛМ и дешифратор на два входа, Вообще говоря, при реализации блока 3 (фиг,1) с М входами на ПЛММ+с М-К входами потребуется 2 таких ПЛМ и дешифратор на К+ входов,Таким образом, сокращение необходимого числа входов ПЛМ 3 повышает надежность преобразователя за счет снижения аппаратурных затрат как при интегральном исполнении устройства на одном кристалле, так и при использовании серийных микросхем ПЛМ, если число входов блока 3 превосходит число входов используемых микросхем, 35фо рмула изобретенияМногоканальный преобразователь кода во временной интервал, содержа- о щий генератор импульсов, регистр,первый элемент И, программируемую логическую матрицу и первый счетчик импульсов, выходы которого соединены с соответствующими адресными входами программируемой логической матрицы, первые выходы которой соединены с информационными входами регистра, информационные выходы которого являются соответствующими выходными шинами, а выход дополнительного разряда регистра соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом сброса первого счетчика импульсов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности преобразователя при формировании временных интервалов с малой относительной погрешностью, в него введены второй и третий элементы И и второй счетчик импульсов, счетный вход которого объединен спервыми входами второго и третьегоэлементов И и подключен к выходу генератора импульсов, при этом выход третьего элемента И соединен с входом записи второго счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответствующими вторыми выходами программируемой логической матрицы, вход считывания которой объединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И и счетным входом первого счетчика импульсов и подключен к выходу второго счетчика импульсов, вход установки единиц которого объединен с вторым входом сброса первого счетчика импульсов и входом сброса регистра и явля ется шиной начальной установки, причем выход второго элемента И соединен с входом записи регистра, 1322479