Преобразователь кода во временной интервал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) И) 8 1/82 1)4 Н ОБРЕТЕНИ САН ИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСНОМ.П.Глебова азова ели инровыхЭнер онных цойств.ис.6-9. Авторское свидетельство СССР1229961, кл. Н 03 М 1/82, 1984.(54) ПРЕОБРАЗ НОЙ ИНТЕРВАЛ (57) Изобрете вым системам равления и об Цель изобрете ВАТЕЛЬ КОДА ВО ВРЕМЕЬие относится к цифровтоматического упаботки информации.ия - повышение точноФиг.7 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Гитис Э.И. Преформации для электрвычислительных устргия, 1975, с.268, р сти преобразования за счет устранениявременной задержки начала преобразования относительно момента поступления тактового импульса. Преобразователь содержит генератор 1 эталонной частоты, фазовый детектор 2, временной дискриминатор 3, фильтр 4 нижних частот, управляемый генератор5, делитель 6 частоты, триггер 7,счетчик 8 импульсов, блок 9 сравнения кодов, регистр 10, Поставленнаяцель достигается применением управляемого генератора, запускаемогостартовым импульсом, со стабилизацией частоты генерации. Преобразователь формирует прецизионный временной интервал, пропорциональный входному коду и начинающийся в моментприхода стартового импульса. 5 ил.74848 2 5 10 1 14Изобретение относится к цифровым системам автоматического управления и обработки информации и может быть использовано в радиолокационных и радионавигационных системах, в частности в цифровых генераторах опорных сигналов систем автосопровождения объектов по дальности.Цель изобретения - повышение точ ности преобразования.На фиг.1 изображена функциональная схема преобразователя кода во временной интервал; на фиг,2 - временные диаграммы его работы; на фиг.3. - функциональная схема Фазового детектора и график его рабочей характеристики; на фиг.4 - Функциональная схема временного дискриминатора; на фиг,5 - Функциональная схема управляемого генератора.Преобразователь кода во временной интервал содержит генератор 1 эталонной частоты, Фазовый детектор 2, временной дискриминатор 3, фильтр 4 нижних частот, управляемый генератор (УГ) 5, делитель 6 частоты, триггер 7, счетчик 8 импульсов, блок 9 сравнения кодов, регистр 10 входную 11 и выходную 12 шины.Преобразователь кода во временной интервал работает следующим образом.Исходное состояние преобразователя кода во временной интервал определяется выходным напряжением триггера 7, уровень логической "1" с инверсного выхода которого (фиг,2 б) поддерживает нулевые данные на выходе делителя 6 частоты (фиг.2 е), временного дискриминатора 3 (фиг.2 п), счетчика 8 импульсов (фиг.2 с), блокируя работу перечисленных блоков, а уровень логического "О" с прямого выхода триггера 7 (фиг,2 в) блокирует работу УГ 5 (фиг.2 д). Момент начала преобразова ния кода во временной интервал соответствует моменту прихода стартового импульса, поступающего на входную шину 11 (фиг.2 а), а момент окончания преобразования (момент формирования выходного импульса схемы 9 сравнения) (фиг.2 т) задается величи" ной кода, поступающего на входы блока 9 сравнения кодов из задатчика кода - регистра 10.Стартовый импульс изменяет состояния выходов триггера 7 на противоположные, снимая блокировку с делителя 6 частоты, временного дис" криминатора З,счетчика 8 импульсов, и запускает УГ 5.Импульсы УГ 5 (фиг.2 д) заполняют счетчик 8 импульсов, поступая на его счетный вход (фиг.2 с). В то же время система ФАПЧ, состоящая из делителя 6 частоты, фазового детектора 2, временного дискриминатора 3, фильтра 4 нижних частот, УГ 5, поддерживает постоянными величину и знак рассогласования фазы импульсов эталонного генератора 1 и Фазы импульсов УГ 5.Фаза импульсов УГ 5 отражается временным положением импульсов,снимаемых с выхода делителя 6 частоты,Фаза импульсов эталонного генератора 1 - временным положением его20 выходных импульсов. фазовый детектор 2, сравнивая временное положение импульсов эта лонного генератора 1 (фиг.2 г) и временное положение импульсов с выхо 25 да делителя 6 частоты (фиг,2 е), Фор мирует на первом выходе импульсы,длительность которых пропорциональ . на времени совпадения сравниваемых входных импульсов (Фиг,2 ж),Возникающее под действием различных факторов (например, климатических) Фазовое рассогласование импульсов эталонного генератора 1 и УГ 5 пропорционально изменяет дли- тельности импульсов на первом выходе Фазового детектора 2, т.е. отражает величину фазового рассогла сования, отрабатываемого ФАЛЧ. Поэтому Формируемые на первом выходе фазового детектора 2 импульсы условно названы импульсами рассогласования. Знак рассогласования определяется уровнем напряжения на втором выходе фазового детектора 2(Фиг.2 з). Случаю опережения импульсами делителя 6 частоты импульсов эталонного генератора 1 соответствулет уровень логической "1", а случаю отставания импульсов делителя 6 частоты от импульсов эталонного генератора - уровень логического "0" навтором выходе фазового детектора 2,Термин "опережение" употребляется для случая, когда Фронты импульсов эталонного генератора 1 совпадают с импульсами уровня логической 1 на выходе делителя 6 частоты, термин "отставание" - когда Фронты импульсов эталонного генератора 1 сов 1474848падают с импульсами уровня логического "О" на выходе делителя 6 час" тоты.Информация о длительности первого из выходных импульсов фазового детектора 2 (первоначальное рассогласование) хранится в памяти временного дискриминатора 3. Длительность кажцого из последующих импульсов с первого выхода фазового детектора 2 сравнивается во временном дискриминаторе 3 с первоначальным рассогласованием.Пропорционально разности длительности первого и текущего импульсов и в соответствии со знаком рассогласования изменяется уровень напряжения на выходе временного дискриминатора 3 (фиг2 п):л 218 ык. вд = К вд " " (-1)л"Ф тгде- длительность импульсовпервоначального рассогласования;- длительность импульса текущего рассогласования;К - коэфициент передачи временного дискриминатора;Е - показатель степени, соответствующий знаку рассогласования (принимает значение "О" или "1").Соответственно изменению уровня напряжения на выходе временного дискриминатора 3 изменяется уровень напряжения на выходе фильтра 4 нижних частот (входное напряжение УГ 5) (фиг,2 р)где Оф(с) - выходное напряжениефильтра 4 нижних частот;Юф(р) - передаточная функцияфильтра 4 нижних частот;Ь 111 (С)3 - изображение по Лапласувыходного напряжениявременного дискриминатора;Ь 1- операция обратногопреобразования Лапласа,При этом изменяются частоты генеэации импульсов УГ 5, приближая текущее временное рассогласование импульсов на первом и втором вхо дах фазового детектора 2 к первоначальному:где К , - коэффициент передачи1 О УГ 5;Б (С) - выходное напряжение фильфтра 4 нижних частот;- частота генерации импульсов УГ 5, соответст 15 вующая нулевому напряжению на его входе,В момент равенства значений выходного кода счетчика 8 импульсови входного преобразуемого кода,хранящегося в регистре 10, блок 9сравнения кодов вырабатывает выходной импульс (фиг,2 т), который устанавливает в исходное состояние триггер 7, блокируя тем самым работупреобразователя кода во временнойинтервал до прихода очередногостартового импульса и формируя навыходной шине 12 сигнал окончаниявременного интервала.Таким образом,преобразователькода во временной интервал обеспечивает повышение точности преобразования кода во временной интервалза счет ликвидации погрешностейпреобразования, вызванных во-первых, нестабильностью частоты импуль"сов управляемого генератора, заполняющих преобразуемый временной интервал между импульсами запуска и4 О окончания преобразователя, во-вторых,отсутствием синхронизации стартового импульса и момента запуска управляемого генератора. Точность преобразования кода во временной интер 45 вал определяется стабильностью частоты эталонного генератора 1.Один из вариантов технической реализацтти входящих блоков преобразователя кода во временной интервал показан на фиг.З. Фазовый детектор 2 (фиг,За) включает элемент 13 совпа- дения и П-триггер 14, при этом первый вход фазового детектора 2 является первым входом элемента 13 сов-.падения, а второй вход фазового детектора 2 - вторым входом элемента 13 совпадения. Длительность выходных импульсов элемента 13 совпаде1474848где К 15 ния отражает рассогласование фаз эталонного генератора 1 и УГ 5. Знак рассогласования определяется уровнем напряжения на выходе П-триггера 14 фазового детектора 2. Рабочая характеристика фазового детектора в координатах Г, дизображена на фиг.3 б где- длительность импульсов на выходе элемента 13 совпадения, лГ- временной сдвиг между импульсами эта лонного генератора 1 и импульсами делителя 6 частоты на входе элемента 13 совпадения, отражающий рассогласование Фаз, Т, - период импульсов эталонного генератора 1,На участке характеристики 0-2То положительным приращениям временного сдвига дсоответствуют отрицательные приращения з:,чительности импульсов на выходе э.кента 13 совпадения фазового детектора 2, НаТо участке характеристики 2 Ть положительным приращениям временного сдвига д т соответствуют положительные приращения длительности импульсов на выходе элемента 13 совпадения фазового детектора 2. Для устранениянеоднозначности преобразования используется Э-триггер 14, с помощью которого Фиксируется заданный участок характеристики, на котором производится преобразование Ьв. При работе на участкеТьхарактеристики О 2 производится инверсия знака выходного напряжения временного дискриминатора 3 управляющим напряжением с выхода Э-триггера 1 фазового детектора 2,Временной дискриминатор 3 преобразователя кода во временной интервал (фиг.4) включает интегратор 15, аналого-циФровой преобразователь 16, регистры 17 и 18, триггер 19, блок 20 вычитания, цифроаналоговый преобразователь 21. Интегратор 15 временного дискриминатора 3 может быть выполнен по схеме аналогового интегратора со сбросом. Вход сброса интегратора 15 объединен с его аналоговым входом. Передаточная функция интегратора описывается следующим уравнением; коэффициент передачи интегратора,Ць дц.То2 где Т - постоянная времени интегрирования интегратора 15;Ц" опорное напряжение аналого-цифрового преобразователя 16;Б,ьв - амплитуда импульсоврассогласования на выходе фазового детектора 2;Т ь - период следования импульсов эталонного ге нератора 1.Аналого-цифровой преобразователь16 производит квантование выходного1напряжения интегратора 15 в моменты,соответствующие спадам импульсов 25рассогласования с первого выходафазового детектора 2.Регистр 18 служит для храненияпервоначального рассогласования,регистр 17 - для записи текущего расЗ 0 согласования .Триггер 19 обеспечивает управление записью информации врегистр 18.В исходном состоянии ячейки регистров 17 и 18 временного дискриЗ 5 минатора обнулены, а триггер 19 находится в состоянии логической " 1".Названные элементы заблокированысигналом "Лог,"1" с выхода триггера 7. При измейении состояния триг гера 7 на обратное (по приходу стартового импульса) блокировка регистров 17 и 18 по К-входам и триггера19 по 8-входу снимается.Информация о длительности импуль са первоначального рассогласования,преобразуемого интегратором 15(фиг.2 и) и аналого-цифровым преобразователем 16, по спаду импульсарассогласования заносится в регистр 50 17 временного дискриминатора 3Поспаду этого же импульса триггер 19сбрасывается в "О" (фиг.2 к), обеспечивая запись информации о длительности импульса первоначального рассогласования в регистр 18 и запрещаяпоследующие срабатывания этого триггера по тактовому С-входу.Все последующие выходные импульсы фазового детектора .2, тактирующие30 триггер 19, подтверждают состояниелогического "0" на его выходе, обеспечивая тем самым хранение занесенной в регистр 18 информации о дли 5тельности первоначального рассогласования (фиг2 л), Информация о длительности каждого из последующих импульсов рассогласования с выходааналого-цифрового преобразователя 16заносится в регистр 17 (фиг,2 м),тактируемый выходными. импульсамиФазового детектора 2.Блок 20 вычитания вычисляет разность со знаком длительностей первоначального (с выхода регистра 18)и текущего (с выхода регистра 17)рассогласований (фиг.2 н),Цифроаналоговый преобразователь21 (фиг.2 п) формирует выходное напряжение временного дискриминатора,уровень которого изменяется в соответствии с изменением выходного кодаблока 20 вычитания, а направлениеизменения определяется уровнем сиг:нала на входе управления цифроаналогового преобразователя 21 (с выхода триггера 14 Фазового детектотора 2),Управляемый генератор 5 прямоугольных импульсов (фиг.5) включа"ет в свой состав стабилизатор 22напряжения, элемент 23 совпадения,дроссель 24, конденсатор 25. Частота генерации счетных импульсов определяется параметрами дросселя 24и конденсатора 25, а также типоммикросхемы, используемой в качестве элемента 23 совпадения.40Стартовый импульс, преобразуе -мый триггером 7 в уровень напряжения логической "1" (фиг,2 в), поступает .на второй вход УГ 5, создаваятем самым условия для генерации прямоугольных импульсов на выходе УГ 5.Иэменейие уровня напряжения на первом входе УГ .5, вызываемое фазовымрассогласованием импульсов эталонного генератора 1 и УГ 5, вызывает пропорциональное изменение напряжения на выходе стабилизатора 22 напряжения, а значит, изменяется и уровень напряжения питания элемента 23 совпадения. Соответственно значению и направлению изменения напряжения питания элемента 23 совпадения изменяется и частота генерации счетных импульсов УГ 5.Формула изобретенияПреобразователь кода во временной интервал, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого соедйнен с первым входом фазового детектора, фильтр нижних частот, выход которого соединен с первым входом управляемого генератора, выход которого подключен к первому входу делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора,счетчик импульсов, выходы которого соединены с соответствую-. щими первыми входами блока сравнения кодов, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам регистра, а выход соединен с первым входом триггера, первый выход которого является выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности преобразования, в него введен временной дискриминатор, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, первый и второй входы соединены соответственно с первым и вторым выходами фазового детектора, а третий вход временного дискриминатора объединен с входом обнуления счетчика импульсов и вторым входом делителя частоты и подключен к второму выходу триггера, второй вход которого является входной шиной,а первый выход подключен к второму входу управляемого генератора, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов.