Масштабно-временной преобразователь

Масштабно-временной преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

MACUJTABHO-BРЕМЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий эталонный генератор с двумя выходами, два ключа, триггер и двоичный счетчик, причем два выхода эталонного генератора соединены соответственно с первыми входами первого и второго ключей, второй вход первого ключа соединен с единичным выходом триггера, а единичный и нулевой, входы триггера соединены соответственно с шинами Старт и Стоп импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены элемент задержки, триггер, задатчик двоичного кода множителя, блок зайиси множимого, блок записи множители , цифровой умножитель, блок записи произведения и вычита бщий двоичный счетчик, при этом выход первого ключа соединен со счетным входом двоичного счетчика, выходы которого через блок записи множимого подключены к первой группе входов цифрового умножителя, выходы которого через блок записи произведения подключены к входам записи вычитающего двоичного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго ключа, причем шина Старт подключена к нулевому входу дополнительного триггера , а шина Стоп соединена с управляющими входами блоков записи множимого и множителя и входом элеменi та задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока записи . (Л произведения и единичным входом дополнительного триггера, нулевой .выС ход которого соединен с входом разрешения работы основного двоичного счетчика, единичный выход дополнительного триггера соединен со вторым входом второго ключа и входом разрешения работы вычитающего двоичного счетчика, а выходы задатчика дйоичного кода множителя через блок записи множителя подключены ко второй группе входов цифрового умножителя кодов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН.SU 1 4521

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (211 3440763/18- 21 (22) 21.05.82 (46) 30.09.83. Бюл. ¹36 (72) Н.Г.Каратаев и H.M.Êðåïêîâà (53) 621.317(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 849129, кл. G 04 F 10/04, 1981, 2. Авторское свидетельство СССР № 249784, кл, G 04 F 10/04, 1969. (54)(57) МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий эталонный генератор с двумя выходами, два ключа, триггер и двоичный счетчик, причем два выхода эталонного генератора соединены соответственно с первыми входами первого и второго ключей, второй вход первого ключа соединен с единичным выходом триггера, а единичный и нулевой. входы триггера соединены соответственно с шинами "Старт и Стоп" импульсов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены элемент задержки, триггер, задатчик двоичного кода множителя, блок заПиси множимого, блок записи множителя, цифровой умножитель, блок за писи произведения и вычитающий двоич (11 G 04 F 10/04; Н 03 К 21/36 ный счетчик, при этом выход первого ключа соединен со счетным входом двоичного счетчика, выходы которого . через блок записи множимого подключены к первой группе входов цифрового умИожителя, выходы которого через блок записи произведения подключены к входам записи вычитающего двоичного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго ключа, причем шина "Старт" подключена к нулевому входу дополнительного триггера, а шина "Стоп" соединена с управляющими входами блоков записи множимого и множителя и входом элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока записи произведения и единичным входом дополнительного триггера, нулевой выход которого соединен с входом разрешения работы основного двоичного счетчика, единичный выход дополнительного триггера соединен со вторым входом второго ключа и входом разрешения работы вычитающего двоичного счетчика, а выходы задатчика двоичного кода множителя через блок записи множителя подключены ко второй группе входов цифрового умножителя кодов.

1045218

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к измерительной технике, и может быть использовано при Измерении временных интервалов. 5

Известно устройство для кратного преобразования интервала времени, использующее эталонный генератор двух частот, ключи и реверсив ный счетчик, предназначенный для сче- 10 та (записи) в режиме суммирования периодов частоты f и считывания в режиме вычитания периодов частоть1 fg.

Коэффициент кратного масштабного пре-, образования и временного интервала равен отношению периодов частот f и эталонного генератора (1)

Однако данное устройство не обеспечивает кратного масштабного преобразования при равенстве частот эталон ного генератора, а также не позволяет изменять коэффициент масштабно-времен" ного преобразования при фиксированном отношении значений частот эталонного генератора, что часто требуется на практике.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности масштабно-временной преобразователь, содержащий эталонный генератор меток времени, два ключа, элемент ИЛИ,.два двоичных счетчика, три формирователя и триггер, входы которого подключены к шинам "Старт" и "Стоп" импульсов исходного временного. интервала, выходы эталонного генератора через ключи посту-З5 пают на входы обоих счетчиков, имеющих одинаковый коэффициент деления К, Коэффициент п масштабно-временного преобразования равен отношению периодов Т2 и Т4 частот эталонного генератора f2), Недостатком прототипа являются невозможность получения требуемого коэф" фициента масштабно-временного преоб 5 разования, отличающегося от наперед заданного отношения исходных частот

-эталонного генератора и отсутствие масштабно-временного преобразования при использовании одной и той же тактовой частоты эталонного генератора, когда. Т = Т и и=1.

Одночастотный режим работы преобразователя частот необходим на прак тике, так как не приводит к образо- 55 ванию нежелательных комбинационных составляющих, влияющих на точность преобразования.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности изменения коэффициента масштабно-временного преобразования при зафиксированном отношении частот эталонного генерато-ра, в частности при использовании одной частоты эталонного генератора.

Поставленная цель достигается тем

Э что в масштабно-временной преобразователь, содержащий эталонный генератор с двумя выходами, два ключа, триггер и двоичный счетчик, причем два выхода эталонного генератора соединены соответственно с первыми входами первого и второго ключей, второй вход первого ключа сбединен с единичным выходом триггера, а еди- . ничный и нулевой входы триггера соединены соответственно,с шинами

".Старт" и "Стоп" импульсов, дополнительно введены элемент задержки, триггер, задатчик двоичного кода множителя, блок записи множимого, блок

Записи множителя, цифровой умножитель, блок записи произведения и вычитающий,цвоичный счетчик, при этом выход первого ключа соединен со счетным входом двоичного счетчика, выходы которого через блОк записи множимого подключены к первой группе входов цифрового умножителя, выходы которого через блок записи произведения подключены к входам записи вычитающего двоичного счетчика, счетчный.вход которого подключен к выходу второго ключа, причем шина

Старт" подключена к нулевому вхо.ду дополнительного триггера, а шина "Стоп" соединена с управляющими входами блоков записи множимого и множителя и входом элемента задержки, выход которого соединен с уп= равляющим входом блока записи произведения и единичным входом дополнитель.ного триггера, нулевой выход которого соединен с входом разрешения работы основного двоичного счетчика, единичный выход дополнительного триггера соединен с вторым входом второго ключа и входом разрешения работы вычитающего двоичного счетчика, а выходы задатчика двоичного кода множителя через блок-записи множителя подключены ко второй группе входов цифрового умножителя ко-дов.

На. фиг. 1 представлена блок-схема масштабно-временного преобразога счетчика ll. Импульс нулевого вы-хода дополнительного триггера 12 (фиг.28) дает разрешение на работу счетчику 5, Запуск дополнительного триггера 12 осуществляется по единичному входу через элемент 13 задержки импульсом "Стоп", а перевод триггера 12 в нулевое состояние производится импульсом "Старт". После считывания информации(двоичный код чйс" ла 12}, записанной в вычитающий счетчик 11, счетными импульсами (фиг.2p) на выходе счетчика 11 формируется импульс (фиг.2с), отстоящий от начала работы счетчика 11 на двенадцать периодов Т счетной частоты (фиг.2р), Таким образом, при длительности исходного интервала, равного шести периодам 6 ° Ò 1 частоты эталонного генератора, получают длительнасть преобразованного временного интервала, равную двенадцати периодам !2 ° Ò второй частоты эталонного генератора, а учитывая коэффициент масштабного преобразования

n=l,5 и дополнительный масштабный множитель m=-2, получают Tll < m ° n- x х Т = ЗТд х, Получают . масштабно-вре- менное преобразование исходного временного интервала за счет совместного действия масштабных коэффициентов в и и m, т.е.

Тв = m ° n ° Т,1 или при Р = m> n

"box

"вх где P — новый масштабный коэффициент масштабно-временного преобра зователя.

Рассмотрим три характерных случая работы преобразователя.

Первый случай: m =1, n = li .„ °

Тогда параллельный двоичный код . на входе и выходе цифрового умножи теля 9 будет один:-и тот же. Следова тельно, к моменту поступления импуль са "Стоп" счетчик 5 будет находиться в состоянии N = т (где М вЂ” число тв»

«Т1 импульсов входной счетной последовательности с периодом Т ). Число Й прямым лараллельным двоичньи кодом перепишется в момент поступления за-, держанного импульса (фиг.2N в вычитающий счетчик 11. Через N периадов Т входной счетной последова-! тельности счетчика 11, на его выходе появится импульс (фиг.2с) конца пре- образованного интервала. Интервал времени работы вычитающего счетчика

11 будет равен Тц „=МТ (где N= . „ ).

»х

3 1045218 4 вателя; на фиг. 2 — временные диаг,раммы, поясняющие работу преобразов ателя.

Преобразователь содержит триггер (фиг.l), первый ключ 2, эталонный генератор 3 частот тактовых импульсов, второй ключ 4, счетчик 5 двоичный, блок 6 записи множимого, задатчик 7 двоичного кода множителя, блок 8. записи множителя, цифровой умножитель 9 двоичных кодов, блок

10 произведения, вычитающий двоичный счетчик 11, дополнительный триггер 12, элемент 13 задержки, входную шину 14 "Старт" импульса, 15 входную шину 15 "Стоп" импульса, выходную шину 16 элемента задержки и выходную шину 17 вычитающего счетчика.

Иасштабногвременной преобразо- 2О ватель работает следующим образом.

На входные шины 14 и 15 "Старт" и "Стоп" поступают импульсы (фиг.2с! и о ) интервал между которыми соответствует исходному промежутку времени Та< образованному в виде импульса (фиг.2 Ь) на единичном Bblxo де триггера 1. Этот импульс открывает ключ 2, пропуская тактовые импульсы (фиг.2г) от эталонного генератора 3 на счетный вход двоичного счетчика 5 (в прототипе — делителb), который производит счет входных тактовых .импульсов (в данном случае 6) .

После окончания счета выходная информация счетчика в виде параллельного двоичного кода через блок 6 записи множимого:в момент наличия, "Стоп" импульса выдается на параллель ные входы цифрового умнажителя 9

I (фиг.2 Ж-к). Второй множитель умножителя, являющийся новым дополнительным масштабным коэффициентом m преобразования, в виде двоичного кода переписывается из задатчика 7 через блок 8 записи множителя параллельным двоичным кодом в цифровой умножитель 9. Через блок 10 записи произведения двоичное число бх2=12 записывается задержанным импульсам (фиг.2ф в вычитающий двоичный счетчик 11 (фиг.2Л -О). На счетный вход вычитающего счетчика 11 поступают от эталонного генератора 3 через ключ

4 тактовые импульсы в момент времени, соответствующий импульсу единичного выхода дополнительного триггера 12 (фиг.2!1). Этот же импульс .даеТ разрешение на работу вычитающе10452

Тогда коэффициент масштабного преббTâû Т разования равен n = еы" или n

Тех Т»

Таким образом, первый случай со тветствует работе преобразователя, аналогичной прототипу. При нулевой за- 5 держке элемента 13 задержки преобразованный интервал начинается сразу после окончания исходного интервала, т.е, потерь рабочего времени, зависящих ат величины N и коэффициента де- 10 ления К счетчика 5, как это имеет место в прототипе, в предлагаемом преобразователе нет, Положением преобразованного интервала можно оперативно управлять с помощью элемента 15 задержки, Второй случай: m41, п=l, Периоды счетных последовательностей равны

Т =Т>, т.е. используется одна и таже последовательность вместо двух. В 20 этом случае в счетчик 5 будет запиег сана информация, равная числу Й=

После умножения ее в цифровом умножителе 9 на множитель m получают число N- m которое запишется в вычитаю- 25 щий счетчик и спишется иэ него через

N m периодов Т 4 тай же счетной последовательности, т.е. длительность преобразованного интервала будет равна Т = N m ° Т, Откуда m = — eЫ

8bI }< > вх

Следовательно, коэффициент масштабнога преобразования ва втором случае равен m.. Таким образам, во втором случае предлагаемый преобразователь обеспечивает масштабно-временное

35 преобразование с коэффициентом m (за счет цифрового умножителя 9), в та же время как прототип при 71= Т> не обеспечивает м сштабного преобразования (n=l), Если выбрать величину

m равной 2 (где 1 = 1,2,3...) то

4О цифровой умножитель превращается в устройства сдвига двоичного кода по разрядам влево, что позволяет беэ потерь рабочего времени переписатЬ из цифрового умножителя 9 информацию в

45 вычитаний счетчик импульсом (фиг,2р) сразу после исходного интервала, т,е. зависимости от величины N и К нет, а следовательно, нет и нежелательной, 50 неуправляемой задержки, как это имеет место в прототипе, Если величина

m — любое рациональное число, то величина задержки элемента 13 должна быть выбрана с учетом быстродействия цифроваго .умножителя и необходимой точности реализации операции перемножения, Современные цифровые умнажители имеют быстродействие порядка 100 нс

1В б при размере слов 16х16, В большинстве случаев масштабно — временного преобразования можно пренебречь временам операции умножения по сравнению са временем преобразования. Число разрядов вычитающего счетчика 11 должно быть примерно равно сумме разрядов счетчика 5 и числа двоичных разрядов множителя m, Третий случай: п 1, m P 1. Тогда коэффициент масштабно-временного преобразования P равен праизггдению коэффициента m и- и, т.е, Р п,п. В этом случае происходит масштабное преобразование за счет заранее выбранного

Т отношения †. — периодов частот эталонI ного генератора и за счет введенного множителя m цифрового умножителя.

Таким образом, получают масштабно-временное преобразование с коэффициентом Р, равным произведению вели 2 чины n= — и масштабного множителя

Т

m цифрового умножителя, т,е. P=m n. ,Число Р, как и в прототипе, может быть любым рациональным, в частности целью. Обеспечивается изменение коэффициента масштабно-временного, преобразования (получение требуемого) при фиксированном (заданном) отношении периодов частот эталонного генератора, в частности при использовании одной вместо двух частот эталонного генератора, что не обеспечивается в прототипе, а также устраняется неуправляемая задержка начала преобразованного интервала в зависимости от длительности (величины} исходной информации Й и от коэффициента деления счетчиков. В целом ряде режимов работы преобразователя задержка начала преобразованного интервала может целенаправ» ленна изменяться от нуля до желателЬнай величины; Имеющая место задержка начала преобразованного интервала эа счет осуществления операции перемножения в цифровом умножителе может быть сведена к относительно малой величине, Использование предложенного масштабна-временного преобразователя для кратного преобразования интервала времени позволит, обеспечить возможность изменения коэффициента масштабна-временного преобразования при зафиксированном отношении двух выходных частот эталонного генератора, в частности при использовании одной и той >ке последовательности в качест1045 ве тактовой. Использование одной тактовой последовательности обес.: чивает отсутствие вредных комбинационных спектральных составляющих в эталонном генераторе и в устройстве в целом. Существенно также улучшается оперативность и целенаправленность регулирования начала преобразованного временного интервала. Введение цифрового умножителя в преобразователь позволяет проще и более гибко реали218 8 зовать требуемые коэффициенты масштабно-временного преобразования, чем только с помощью эталонного генератора. Появляется возможность стыковки преобразователя со спецвычислителем или .)ВМ, реализуя в них операцию цифрового умножения. Все это позволяет шире использовать такой масштабно-временной преобразователь, а устройства, использующие его, стано", тся Голее универсальными.

1045218

Составитель В,Муляр

Редяктор Л.Пчелинская Техред А,Бабинец Корректор Л. Повх

Заказ 7552/50 Тираж 411 Подписное

Р>НИ11ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113А35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фг нпл 11IITI "П1тент", г. Ужгород, ул. Проектная,