Цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов

Ф СОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСтИ ЕСН спуБлин 29/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ЩЮЫтИЯмПРИ ГКЧТ СССР ЕНИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТ техническии и (омсомола Бел кий пол инского(72) А.С.Верши (53) 621. 317. 7 (56) Авторское Р 817614, кл.Авторское с Р 1449937, кл. (54) ЦИФРОВОЙ ПОЛОНЕНИЯ СЕРЕ нин (088 свид С 01 видет С 01 ИЗМЕР ДИ 1 Го 2(57) Изобретение может быть использо вано в циФровых измерительных устрой ствах, в частности в цифровых преобразователях угла. Цель изобретения упрощение циФрового измерителя при сохранении технических характеристик и Функциональных возможностей. ЦиФро вой измеритель временного положения середины видеоимпульсов содержит генератор импульсов 1, элементы НЕ 2 и 3, распределитель импульсов 4, Р-триггерь; 5 и 6, четыре элемента И 7- 0, элемент ИЛИ 11 и счетчик импуьсо;, 12. 4 ил.Йзобретеиие относится к импульсной технике и может быть использовано вцифровых измерительных устройствах.Известно устройство для определе 5ния середины видеосигнала, содержащеепороговую схему, выход которой подключен к линии задержки с 2 п+1 отводами, симметрично расположенными относительно среднего вывода, 2 п элементов НЕ, (и+1) элементов И и элемент ИЛИ с (и+1) входами, к которымподключены выходы всех (и+1) элементов И, входы которых через элементыНЕ симметрично подключены к выводамлинии задержки.Недостатком устройства являетсянизкая точность определения серединывидеосигнала. Для увеличения точности необходимо увеличивать количествовыводов линии задержки, что приводитк эначитсльному усложнению устройства.Известен цибрсво измеритель временного положения середины прямоугольных видеоимпульсов, содержащий два элемента И, два триггера, генератор и счетчик, выход которого соединен с первым входом первого триггера (КБ-триггера), выходом сединенного с первым входом первого элемента И, а вторым входом- с первым входом второго элемента И,к другому входу которого подключен выход второго тригге ра (счетного), вход которого соединен с выходом генератора, выход второго элемента И соединен с входом счетчика и выходом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов. При этом первы(:40 вход второго, элемента И является вхо" дом устройства, д выход счетчика через формирователь импульсов годключен к выходу устройства.Недостатком измерителя является45 ограниченность функцональыых возможностей, так как рассмотренный цифровой измеритель временного положениясередины прямоугольных в.еоимпульсов способен определять искомый пара 50 метр только для одного импульса.В практике измерений часто встречается задача определения середины двух про(звсльцс расп:ложенх прямоуг1" " ве 1 ч(ьссц пс"пь5 г дп(теьнссти напр(ср при Вьй(сл(1 с:- нии операции усреднения с целью повышения точности в цифровых времяимпульсных устройствах,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому техническому решению является цифровой измеритель временного положения середины видео- импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов (на четыре серии ТИ), первый и второй КБ-триггеры, первый и второй Р-триггеры, первый и второй элементы НЕ, четыре элемента И, элемент ИЛИ и счетчик импульсов, информационный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый, второч, третий и четвертый( входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, вход распределителя импульсов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертьп выходы распределителя импульсов соединены соответст" венно с первыми входами первого, третьего, второго и четвертого элементов И, второй вход первого элемента И соединен с прямым выходом первого КБ- триггера, Б-вход которого является первым входом измерителя, второй вход второго элемента И соединен с прямьгк выходом первого П-триггера, второй вход третьего элемента И соединен с прямым (ыхсдсм второго КБ-триггера, Б-вход которого является вторым входом измерителя, второй вход четертого элемента И соединен с прямм выходом второго Э-триггера, Л-входы первого и второго 0-триггеров соединены с шиной единичного логического сигнала, С"вход первого Р-триггера соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с первьы входом измерителя, С-вход второго 0-триггера соединен с выходом второго элемента НЕ, вход которого сс.".дицен с вторым входом измерителя, К-входы первого и второго КБ-триггеров и Р-три горов соединены между собой, с входом К счетчика импульсов и с выходом иере" полнения счетчика, который и является выходом измерителя.Рассмотренный цифровой измеритель временного положения середины вицеоимпульсов позволяет определять искокчй пдрдметр как дпц с; и; с вцсмпул)сдт,". и для,"(ух ь(/.сц . ь - сов, цо его недостатком является/ сложность схемы (конструкции).Целью изобретения является упроение цифрового измерителя времеНного170757 т 10 20 30 35 40 Выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом расттредетттттеля 4 импульсов. Вход первого элсмента НЕ 2 соедиттетт с вторым входом1,первого элемента И 7 и первым входом 13 цифрового измерителя. Выход первого элемента НЕ 2 соединен с С-входом первого Р-триггера 5, прямой вьтход кстсрсго соедццсц с тттортт.т;:гсдотт второго демета 11 Н, ттэлемента НЕ 3 соединен с вторым вхоположения середццы видеоимпульсов при сохранении технических характеристик и функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в цифровом измерителе временного положения середины нидеоимпульсов, содержащем генератор импульсов, распределитель импульсов, первый, второй, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ и счетчик импульсов, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИБ 1, выход генератора импульсов соединен с входом распределителя импульсов, первт,ттт выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй выход распределителя импульсов соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с третьим входом элемента 11 Л 11, третий выход распределителя импульсов соединен с первым входом второго элемецта И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, четвертый выход распределителя импульсов соедиен с первым входом четвертого элемента И, выход которо го соедтттте н с четвертым входом элемента ШЧИ, Р-входы первого и второго Р-триггеров соединены с шиной единичного логического сигнала, С-вход первого Р-триггера соецинетт с выходом первого элемента НЕ, вход которого является первым входом измерителя, С-вход второго Р-триггера сое,динен с вт;ходом второго элемента НЕ, вход которого является вторым входом излтерителя, К-входы первого и второго Р-триггеров соедттнетты между собой, с К-входотт счетчтп;а импульсов и с выходом переполнения счетчика импульсов, прямой выход первого Р-триггера соединен с вторым входом второго элемента И прямой выход второго Р-триггера соединен с вторым входси четвертого элемента И, вь.ход переполцения счетчика импульсов является выходом измерителя, второй вход первого элемента И соединен с первым входом измерителя, а второй вход третьего элемента И - с вторым входом измерителя.Кроме того, распределитель импульсов содержит счетчик импульсов с выходами в пара"азттотт коде и четыре17элемента .ттрттчстт зс,.; стчвка сое - динен с вторыми входлпт первого и второго элементов И, и с входом распределителя импульсов, прямой выход 5 г 15 25 45 младшего разряда счетчика соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И и с четвертым выходом расттределителя импулт сотт, инверсный выход младшего разряда счетчика соединен с первым ходом втсро= го элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элсмецта И и с третытм выходом распредеттителя импульсов, прямой выход старшего разряда счетчика соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторьттт выходом распределителя цмпульссь, инверсный выход старшего разряда счетчика соедицеч с первым входам третьего элемента И, выход которого соедицсц с первым выходом расттределтттсля импульсов.Изменение соедттттеттттт". в предлагаемом тгттфровом измерителе существентто упрощает его устройство по сравнению с известным измерителем при сохгт; ненни технических характеристик и функциональных возможностей. В результате исключаются два КБ-трттггера, а из расттредгцителя импульсов искттютаетс я дешифратор.На фиг,1 приведена ст 1 ут;ттрттая схема цифрового измерителя ттремеццсго положения середины виде отптпульс ов; ца фиг.2 - временная диаграмма работы измерителя; ца фиг.3 - структурная схема распределителя импульсов, ца Фиг.4 - временнал дттагрг.ма работы распределителя импульсов,11 ифровой измеритель врсменного положения середттттт,т видсоттттттульсов содержит генератор 1 имт ульсов, элемекты НЕ 2 и 3, распределитель 4 жтттульсов, два Р-триггера 5 и 6, элементы И 7-10, элеметтт ИЛИ 11 и счетчик 12 импульсов. 11 ифровсй измеритель имеет первый 13 и второй 14 входы и вь.ход 15дом третьего элемента И 9 и вторым1707571, входом 14 цифрового измерителя. Вы-ход второго элемента НЕ 3 соединен с,С-входом второго 0-триггера 6, прямойвыход которого соединен с вторым вхо 5дом четвертого элемента И 10, Первыйвыход распределителя 4 импульсов соединен с первым входом первого элемента И 7, второй выход - с первым входом третьего элемента И 9, третий выход - с первым входом вт 6 рого элемента И 8 и четвертый выход - с первымвходом четвертого элемента И 10. Выходы элементов И 7-10 соединены соответственно с первым - четвертым входами элемента ИЛИ 11, выход которогосоединен с информационным входомсчетчика 12 импульсов. Р-входы первого 5 и второго 6 П-триггеров соединены с шиной единичного логическогосигнала. К-входы первого 5 и второго6 Э-триггеров соединены между собой,с входом К и выходом переполнениясчетчика 12 импульсов, и с выходом 15цифрового измерителя. 25Распределитель 4 импульсов содержит вход 16, выходы 17-20 и включаетсчетчик 21 импульсов и четыре элемента И 22-25,Вход счетчика 21 импульсов соединен с вторыми входами первого 22 ивторого 23 элементов И и входом 16распределителя 4 импульсов. Прямойвцход младшего разряда счетчика 21соединен с первым входом первого элемента И 22, выход которого соединенс вторым входом четвертого элементаИ 25 и четвертым выходом 20 распределителя 4 импульсов. Инв;рсный выходмладшего разряда счетчика 21 соединен40с первым входом второго элемента И 23,выход которого соединен с вторымвходом третьего элемента И 24 и третьим выходом 19 распределителя 4 импульсов. Прямой выход старшего раэря 5да счетчика 21 соединен с первым входом четвертого элемента И 25, выходкоторого соединен с вторым выходом 18распределителя 4 импульсов, Инверсныйвыход старшего разряда счетчика 21соединен с первым входом третьего",элемента И 24, выход которого соединен с выходом 17 распределителя 4 импульсовЦифровой измеритель работает слРдюгим о б Г;.ъ з о ч . 55 Работу цифрового измерителя рассмотрим в соответствии с временными диаграммами его работы для случая определения временного положения середины двух видеоимпульсов (фиг.2) .Согласно фиг.2 получимф Л Л л Л Л4 + + ф+ ь+ +фЮ2, (1)где 6 ,. - фиксированный интервалвремени от искомой точкисередины между центрамидвух прямоугольных видеоимпульсов до формируемоговыходного импульса (тре"буется, чтобыадЛсопя);- длительность первоговходного импульса, поступающего на вход 13,Л- длительность второговходного импульса, поступаюшего на вход 14,лс - интервал временц междузадним фронтом первого ипередним фронтом второгоувходных импульсов,ь - интервал времени междузадним фронтом последне-.о (в данном случае второго) импульса и формируемьм выходиьи импульсом.Преобразуем выражение (1):Л Л Л(3) Операция умножения временного интервала на частоту следования импульсов эквивалентна заполнениюэтого временного интервала импульсами соответствукцей частоты.Как следует из выражения (3), временное положение формируемого счетчиком 12 выходного импульса строго (с точностью до одного дискрета) фиксировано относительно середины между центрами двух исходных прямоугольных видеоимпульсов (фиг.2), 1707571 10В исходном состоянии первый 5 ивторой 6 Р-триггеры, а также счетчик12 импульсов сброшены в нуль (находятся в нулевых состояниях). Импульсы с выхода генератора 1 импульсоввоздействуют на вход распределителя4 импульсов, который вырабатывает че-тыре серии импульсов, сдвинутых одинотносительно другого во времени,(фиг,4), При этом ца первом 17 и вто"ром 18 выходах распределителя 4 импульсов формируются импульсы с частотой Г/4, а ца третьем 19 и четвертом20 выходах - импульсы с частотой й/2, 151где г - частота импульсов генератора 1. Так как ца вторые входы элементов И 7-10 действуют нулевые логические сигналы, то указаццые элементы непропускают импульсы ца входы элемецта 20ИЛИ 11 и далее на информационный входсчетчика 12 импульсов.С появлением первого импульса навходе 13 (Фиг,2) на второц вход элемента И 7 поступает единичный логический сигнал, разрешающий прохождение импульсов с первого выхода распределителя 4 импульсов через элементИ 7 на первьпг вход элемента ИЛИ 11 счастотой 1/4. В результате с выхода 30элемента 1 БИ 11 на информационныйвход счетчика 12 импульсов поступаютимпульсы с частотой 1/4, С появлениемрассматриваемого импульса ца входе 13срабатывает элемент НЕ 2 и выдает наС-вход первого Р-триггера 5 нулевоологический уровснь, цо Р-триггер 5сохраняет нулевое состояние, так каксрабатывает на положительный перепаднапряжения по С-входу. Такое состояние схемы сохраняется в интервалевремени О (фиг,2),По заднему фронту первого импульса (вход 13) на выходе элемента НЕ 2формируется положительный перепад напряжеция, и Р-триггер 5 устанавливается в единичное состояние, так какна его Р-вход действует единичный логический сигнал постоянно. Таким образом, в результате окоцчания действия первого импульса единичный логический сигнал снимается с второговхода элемента И 7 и последний запирается, а как следствие установкипервого Р-трцг"ра 5 в едцццчцое сос 55тояние этот сигнал поступает ца второй вход элемента И 8, на первый входкоторого поступают импульсы с третьего выхода распределителя 4 импульсов с частотой Г/2. В результате элемент И 8 пропускает импульсы с частотой Г/2 на второй вход элемента ИЛИ 11 и далее на вход счетчика 12 импульсов. Укаэанное состояние схемы сохраняетг, ф) Ъ ся в интервале времени г, (фиг. ).С появлением второго импульса на входе 14 (фиг,2) на второй вход элемента И 9 поступает единичный логический сигцац, разрешающий г рохождение импульсов с второго выхода распределителя 4 импульсов через элемент И 9 ца третий вход элемента ИЛИ 11 с частотой Г/4. В результате с выхода элемента Шй 1 11 ца информационный вход счетчика 12 импульсов поступают импульсы с частотой 3/4 Г, так как элемецтом ИЛИ 11 суммируются импуль" сы, проходящие через элементы И 8 и 9. С появлением второго импульса на входе 14 срабатывает элемент НЕ Зцвыдает на С-вход второго Р-триггера 6 нулевой логический уровень, но Р- триггер 6 сохраняет нулевое состояние так же, как и в прсдьщущем случае. Такое состояние схемы сохраняется в интервале времени ь (Фиг.2).лПо заднему фронту второго импульса (вход 14) на выходе элемсцта НГ 3 формируется 11 оложительцьц 1 герапад напряжения и Р в тригг 6 устанавливается в единичное состояние, так как на его Л-вход действует единичный логический сигнал. В результате окончания действия второго импульса на входе 14 единичный логический сигнал снимается с второго входа элемента И 9 и по 1следний запирается, а в результате установки Р-триггера 6 в единичное состояние последний выдает единичный логпческгп сигнал на второй вход элемента И 10, При этом импульсы с частотой Г/2 с четвсртого выхода распределителя 4 проходит через элемент И 10 на четвертый вход элемента ИЛИ 11, в котором они суммируются с импульсами, проходящими через элемент И 8 тоже с частотой Г/2. В результате с выхода элемента ИЛИ 11 на вход счетчика 12 импульсов проходят импульсы с частотой Е. Такое состояние схемы сохраняется в интервале временил (см. Фиг,2).Импульсом переполнения счетчика 12 импульсов Р-тригг.ры 5 ц 6 сбрась:-а- ются в нулевое состояние, счетчик 12 импульсов также переходит в нулевое состояние, и на выход 15 выдается ра 1707571 12бочий импульс, временное положениекоторого сдвинуто относительно искомой точки между центрами первого и,5 2-- = сопят.а А й Как видно из фиг, 1, схема цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов симметрична относительно входов 13 и 14, в результате чего исходные импульсы могут располагаться во времени произвольно, т.е. второй импульс (по входу 14) мо жет опережать первый, импульсы могут .произвольно накладываться один на другой и даже совпадать. Таким обра-. зом, предлагаемая схема цифрового измерителя инвариантна относительно временного расположения исходных импульсов. 1 2г-- = .е. ад Г Возможен еще один режим работы цифрового измеРителя при оггределении временного положения середшгг, одного . видеоимпульса. Для этого необходимо объединить входы 13 и 14 и подать исходный импул. с. В результате на выходе 15 Форг.Руется вг-гхо.",ггсй тгу.".г.с, то относительно середины г 1 сходго"о импульса на постоянное время задерж- ки Предлагаемый цифровой измеритель временного положения середины видео импульсов может работать в режиме определения временного положения середины одного прямоугольного видеоимпульса, подаваемого на любой из двух его входов 13 или 14. Для этого наодин (любой) вход подается исходныйимпульс, а на другой вход - нулевойлогический сигнал. Работа цифровогоизмврителя в этом режиме аналогична предыдугцему Рсжиму, только соответствующий П-триггер, подключеньп к входу, на который подается логическийнуль, все время находится в нулевомсостоянии, а счетчик 12 импульсов заполняется импульсами с частотой г./4 щ 0и й/2 в соответствующие интервалывремени. Временное положсгьие выходного импульса (выход 15) едгнуто относительно середины исходного импульсана постоянное время задержки 45 Л 1 1"аА = 2- = ;опзЕРаспределитель 4 импульсов работает следуюцим образом,Навход 16 непрерывно подаются импульсы от генератора 1 (стабилизированный кварцевьп генератор), Двухразрядный двоичный счетчик 21 с выходами в парафазном коде непрерывно работает в режиме счета с коэффициентомпересчета 4 (фиг.4, выходы Я 1,1,Я 2,Я 2). Вторые входы элементов И 22и 23 стробируются импульсами генератора 1 и, поскольку на их первые входы действуют соответственно прямой иигверсг гй гчходы младшего разрядасчетчика 21, то на выходах элементовИ 22 и 23 формируются две серии сдвинутых во времени импульсов с частотои Г/2 (фиг.4, выходы 19 и 20). Двесерии сдвиутых. во времени импульсов с частотой Г/4 формируются элементами И 24 и 25, таккак на первые входы указанныхэлементоь поступают сигналы соответственно с инверсного и прямого выходов старшего разряда счетчика21, а стробир ются указанные элементы И 24 и 25 импульсами е частотойГ/2 с ьгх,в элементов И соотгзетственно 23 и 22 (фиг,4, выходы 17 и 18).Импульсы, форггруеьп;е на выходе 17с частотой Г/4, накладынаютея на импульсы, формируемые на выходе 19 счастотой Г/2 (фиг,4). Аналогичная ситуация с выходами 18 и 20. Наложен:еуказанных серий импульсов друг надруг не нарушает работы цифровогоизмерителя, так как импульсы с Выходов 17 и 19, а также с выходов 18 и20 используются неодновременно. Предлагаемй цгфровой измерительвременного положения середины вндео.импульсов значительно проще известного технического решения, так как при тех же технических характеристиках и функциональных воэможностях исключены два ВБ-трггера и дешифратор из распределителя импульсов. Таким образом сокращены аппаратные затраты на реализацию цифрового измерителяькоторый мо-, ет быть использован в цифра п г;ггпу гъ,ю."рре , 1:,й т:,нко бустся усреднение временного положения видеоимпульсов, например в цифровых измерителях углаФормула изобретения ЦиАровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов, содержащий генератор импульсов, распределитель импульсов, первый и второй Р-триггеры, первый и второй элементы НЕ, первый, второй, третин и четвертый элементы И, элемент ИЛИ и счетчик О импульсов, счетный вход которого соединен с выходом элемента .ИЛИ, выход генератора импульсов соединен с входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен с первым вхо дом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй выход распределителя импульсов соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого сое динен с третьим входом элемента ИЛИ, третий выход распределителя импульсов соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, четвер тый выход распределителя импульсов соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом элемента ИЛИ, Р- входы первого и второго П-триг"еров соединены с шиной единичного логического сигнала, С-вход первого Э-триггера соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого является первым входом измерителя, С-вход второго35 0-триггера соединен с выходом второго элемента НЕ, вход которого является вторым входом измерителя, К-входы первого и второго 0-триггеров соединены межд; собой, с К-входом счетчи ка импульсов ц с выходом переполнениясчетчцка импульсов, прямой выход первого Р-триггера соединен с втоьчмвходом второго элемента И, прямой выход второго Р-трип ера соединен свторым входом четвертого элемецта И,выход переполнения счетчика импульсовявляется выходок измерителя, о т л и"ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения измерителя, второй вход первого элемента И соединен с первьг 1 входом измерителя, а второц вход третьего элемента И - с вторым входом измерителя, прн этом распределитель импульсов содержит счетчик импульсов свыходами в парафазном коде и че тыреэлемента И, причем вход счетчика соединен с вторыми входами первого ивторого элементов И, и с входом распределителя импульссв, прямой вы.одмладшего разряда счстчика соединен спервым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входомчетвсртого элемента И и с четвертымвыходом распределителя импульсов, инверсный выход младшего разряда счетчика соединен с первым входом второгоэлемента И, выход которого соединенс вторым входом третьего элемсцтци с третьим выходом распределптслцимпульсов, прямой выход старшего разряда счетчика соединен с первым, входом четг.ертого элемента И, вьгход которого соединен с втор и выходом распределителя импульсов, ицьер,.цый в лход старшего разряда счетчик соединен с. первым входом третьего элементаИ, выход которого соединен с псрвжвыходом распределителя ггмпульсов.ира Подп виям ио ко ате Нос ква отб оиэводстпеино-издательский комбинат "Патент", и, Ужгород,агарица, 1 О 7 Р ГМсЗдкч 66ВНИИПИ Государственно11303 ио изобретЖ, Раущс ггиям дри ГКНТ ССС4/5