Преобразователь двоичного кода во временной интервал

Преобразователь двоичного кода во временной интервал

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВОШШОГО КОДА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, первый триггер, первый вход которого подключен к входной шине, а первый выход - к второму входу элемента И, выход Которого соединен с первым входом счетчика импульсов , и дешифратор, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования временного интервала, в него введены регистр, цифроаналоговьп преобразователь, первый, второй, третий и четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, первый и второй конденсаторы, первый и второй пороговые элементы, второй, третий, четвертый , пятьй и шестой триггеры, генератор стабильного тока и элемент задержки, вход которого подключен к первому входу первого триггера, вгорой вход которого соединен с выходом дешифратора и первым входом второго триггера, а второй выход - с вторым входом счетчика импульсов, третий вход которого соединен с первым выходом регистра, вход которого подключен к шине входного кода, а второй выход - к входу цифроаналогового преобразователя , выход которого соединен с входом першого ключа, управляющий вход.которого соединен с управляющим входом второго ключа, первым выходом первого триггера и первым входом третьего триггера, а выход с входом третьего ключа, первым входом .первого порогового элемента и первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом второго ключа, выход которо- § го соединен с общей шиной, а вход (Л с выходом четвертого ключа и вторым входом первого порогового элемента, выход которого соединен с первьвм входом пятого триггера и вторым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, при.этом выход третьего ключа соединен с входом генератора стабильного тока и выходамишестого и восьмого кдючей, а вход четвертого ключа соединен с выходом генератора стабильного тока и входами пятого и седьмого ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам третьего и пятого триггеров, а выходы - соответственно к вхолам восьмого и шестого ключей, управляющие входы которых соответственно соединены с выходом пятого триггера и выходом третьего триггера, второй вход которого подключен к выходу четвертого триггера, третий вход к первому вхо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„11152 <р> Н 03 К 13/20

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТШИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3587749/18-21 (22) 05.05.83 (46) 23.09.84. Бюл. У 35 (72) А.Г. Якубенко, А.С. Кобайло, А. И. Кузьмич и С.Ф. Костюк (71) Минский радиотехнический институт (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 788365, кл. Н 03 К 13/20, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 764124, кл. Н 03 К 13/02, 1976 (прототип). (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВОИЧНОГО

КОДА ВО ВРЕИЕННОИ ИНТЕРВАЛ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, первый триггер, первый вход которого подключен к входной шине, а первый выход — к второму входу элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика импульсов, и дешифратор, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования временного интервала, в него введены регистр, цифроаналоговый преобразователь, первый, второй, третий и четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, первый и второй конденсаторы, первый и второй пороговые элементы, второй, третий, четвертый, пятый и шестой триггеры, генератор стабильного тока и элемент задержки, вход которого подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом дешифратора и первым входом второго триггера, а второй выход — с вторым входом счетчика импульсов, третий вход которого соединен с первым выходом регистра, вход которого подключен к шине входного кода, а второй выход — к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом первого ключа, управляющий вход .которого соединен с управляющим входом второго ключа, первым выходом первого триггера и первым входом третьего триггера, а выход— с входом третьего ключа, первым входом первого порогового элемента и первой обкладкой первого конденсатора вторая обкладка которого соединена

- с входом второго ключа, выход которого соединен с общей шиной, а вход— с выходом четвертого ключа и вторым входом первого порогового элемента, выход которого соединен с первым вхо дом пятого триггера и вторым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, при.этом выход третьего ключа соединен с входом генератора стабильного тока и выходами.шестого и восьмого ключей, а вход четвертого ключа соединен с выходом генератора стабильного тока и входа-, ми пятого и седьмого ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам третьего и пятого триггеров, а выходы — соответственно к вхопам восьмого и шес-,)Э того ключей, управляющие входы которых соответственно соединены с вы-ходом пятого триггера и выходом третьего триггера, второй вход которого подключен к выходу четвертого триггера, третий вход к первому вхо1115223 ду элемента И, а четвертый вход— к первому входу четвертого триггера и к выходу элемента задержки, вход которого соединен с первым входом шестого триггера, выход которого под. ключен к выходной шине, а второй вход — к вторым входам четвертого и пятого триггеров и выходу второго

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться при построении имитирующе-моделирующей аппаратуры для систем испытаний радиоэлектронных устройств, а также в импульсной и измерительной технике.

Известен преобразователь кодвременной интервал, содержащий управляющий триггер, счетчик импульсов, элемент И, генератор опорной частоты, регистр, инвертор и блок совпадения

С11

Недостатком данного устройства является низкая точность формирова( ния временного интервала, ограниченная частотой генератора опорной частоты. (Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является преобразователь двоичного кода

1 во временной интервал, содержащий

1 генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом

1 элемента И, первЫй триггер, первый вход которого подключен к входной шине, а первый выход — к второму вхо. ду элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика импуль( сов, и дешифратор, вход которого З0 (3 соединен с первым выходом счетчика импульсов, второй выход которого подключен к второму входу первого ! триггера, причем выход дешифратора сОединен с перв вхОдом второго 35 элемента И, второй вход которого под. ключен к выходу генератора тактовых ( импульсов, а выхдд - к выходной шине, g2).

Известное устройство обладает 40 недостаточно высокой точностью формирования временного интервала порогового элемента, первый и второй входы которого соответственно соединены с входом шестого ключа и выходом пятого ключа, причем выход седь-

>мого ключа подключен к первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом восьмого ключа. вследствие отсутствия принципиальной возможности преобразования кодов во временной интервал с шагом дискретизации, меньшим периода тактовых импульсов, а также вследствие наличия двух погрешностей: постоянной погрешности, величина которой определяется скважностью тактовых импульсов, и переменной погрешности, обусловленной несовпадением момента поступления на вход устройства импульса начала преобразования с началом периода тактового импульса. Использование для устранения второй погрешности в качестве генератора тактовых импульсов генератора, занускаемого импульсом начала преобразования, не приводит к желаемому результату, так как такие генераторы обладают низкой стабильностью, Цель изобретения — повышение точности формирования временного интервала.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь двоичного кода во временной интервал, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, первый триггер, первый вход которого подключен к входной шине, а первый выход — к второму входу элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика импульсов, и дешифратор, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, введены регистр, цифроаналоговый преобразователь, первый, второй, третий и четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, первый и второй конденсаторы, первый и второй пороговые элементы, второй, третий, четвер1115223 тый, пятый и шестой триггеры, генератор стабильного тока и элемент задержки, вход которого подключен к первому входу первого триггера, второй вход которого соединен с выходом дешифратора и первым входом второго триггера; второй выход — с вторым входом счетчика импульсов, третий вход которого соединен с первым выходом регистра, вход которого подклю- 10 чен к шине входного кода, а второй выход — к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом первого ключа, управ ляющий вход которого соединен с уп- !5 равляющим входом второго ключа, первым выходом первого триггера и первым входом третьего триггера, а выход с входом третьего ключа, первым входом первого порогового элемента и 20 первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом второго ключа, выход которого соединен с общей шиной, а вход — с выходом четвертого клю4а и 25 вторым входом первого порогового элемента, выход которого соединен первым входом пятого триггера и вторым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими З0 входами третьего и четвертого ключей, при этом выход третьего ключа соединен с входом генератора стабильного тока и выходами шестого и восьмого ключей, а вход четвертого ключа сое- 35 динен с выходом генератора стабильного тока и входами пятого и седьмого ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам третьего и пятого триггеров, а вы- 40 ходы — соответственно к входам восьмого и шестого ключей, управляющие входы которых соответственно соединены с выходом пятого триггера и выходом третьего триггера, второй 45 вход которого подключен к выходу четвертого триггера, третий вход к первому входу элемента И, а четвертый вход — к первому входу четвертого триггера и к выходу элемента задержки, вход которого .соединен с первым входом шестого триггера, выход которого подключен к выходной шине, а второй вход к вторым входам четвертого и пятого триггеров и выходу второго порогового элемента, первый и второй входы которого соответственно соединены с входом шестого ключа и выходом пятого ключа, причем выход седьмого ключа подключен к первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом восьмого ключа.

На фиг.1 показана структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент И 2, первый триггер 3, счетчик 4 импульсов, дешифратор (нуля) 5, регистр 6, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

7, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 ключи, первый конденсатор 12, первый пороговый элемент

13, .второй 14, третий 15, четвертый

16, пятый 17 и шестой 18 триггеры, элемент 19 задержки, пятый 20, шестой 21, седьмой 22 и восьмой 23 клю. чи, генератор 24 стабильного тока, второй конденсатор 25, второй пороговый элемент 26, шину 27 земли, входную шину 28, шину 29 входного кода и выходную шину 30.

Первый вход первого триггера 3 соединен с входной шиной 28, с входом элемента 19 задержки и первым входом шестого триггера 18, второй вход соединен с выходом дешифратора

5 и первым входом второго триггера

14, первый выход соединен с вторым входом элемента И 2, первым входом третьего триггера 15 и управляющими входами первого 8 и второго 9 ключей, второй выход соединен с вторым входом счетчика 4 выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с третьим входом третьего триггера 15 и первым входом элемента И 2, вьгход которого соединен с первым входом счетчика 4, выход счетчика 4 соединен с входом дешифратора 5, третий вход — с первым выходом регистра 6, второй выход которого соединен с sxopoM ЦАП 7, а вход — с шиной входного кода 28, вход первого ключа 8 соединен с выходом ЦАП 7, выход — с входом треть,его ключа 10 и первой обкладкой первого конденсатора 12, вход второго ключа 9 соединен с выходом четвертого ключа 11 и второй обкладкой конденсатора 12, а выход — с шиной

27 земли, входы первого порогового элемента 13 соединены с обкладками первого конденсатора 12, а выход— с первым входом пятого триггера 17

1115223 и вторьй входом второго триггера 14, вь ход которого соединен с управляющими входами третьего 10 и четвертого 11 ключей, выход третьего ключа

10 соединен с входом генератора 24 стабильного тока и выходами шестого

21 и восьмого 23 ключей, вход четвертого 11 ключа соединен с выходом генератора 24 стабильного тока, входами пятого 20 и седьмого 22 ключей, 10 выход элемента 19 задержки соединен с первым входом четвертого триггера

16 и четвертым входом третьего триггера 15, второй вход которого соединен с выходом четвертого триггера 16 15 а выход — с управляющими входами пятого 20 и шестого 21 ключей, выход пятого ключа 20 соединен с входом восьмого ключа 23 и второй обкладкой второго конденсатора 25, первая обк- 20 ладка которого соединена с входом шестого 21 и выходом седьмого 22 ключей, управляющие входы-седьмого 22 и восьмого 23 ключей соединены с выходом пятого триггера 17, входы 25 второго порогового элемента 26 соединены с соответствующими обкладками второго конденсатора 25, а выход соединен с вторым входом пятого триггера 17, вторым входом четвертого зо триггера 16 и вторым входом шестого триггера 18, выход которого соединен

ic выходной шиной 30е

На фиг.2 представлены временные диаграммы работы устройства: а — 35 тактовые импульсы; б — импульс начала преобразования; в — импульс на выходе элемента 19 задержки; г— напряжение на втором конденсаторе

25; д — напряжение на первом конден- 4р саторе 12; ж — сигнал на выходной шине 30.

Генератор 1 тактовых импульсов генерирует последовательность тактовых импульсов для синхронизации работы 45 цифровых узлов устройства. ЦАП 7 осуществляет преобразование кода, посту.пающего на его вход, в значение напряжения электрического сигнала, пропорциональное входному коду. Величина 11 опорного напряжения ЦАП устанавливает ся такой, чтобы разряд первого конденсатора 12, заряженного до значения выходного напряжения ЦАП 7, происходил за время, равное длительности тактового импульса при максимальном коде на входе ЦАП (единицах во всех разрядах). Первый 8 и второй 9 ключи при наличии сигнала на их управ-. ляющих входах подключают первый конденсатор 12 к выходу ЦАП 7, обеспечивая его заряд, третий 10 и четвертый

i1 ключи при наличии сигнала на их управляющих входах подключают первый конденсатор 12 к генератору 24 стабильного тока. Пятый 20 и шестой 21 ключи подключают второй конденсатор

25 для его заряда, седьмой 22 и восьмой 23 ключи подключают к генератору

24 стабильного .тока второй конденсатор 25, обеспечивая его разряд. Генератор 24 стабильного тока обеспечивает линейность характеристики разряда первого конденсатора 12, а также характеристик заряда и разряда второго кондейсатора 25. Первый 13 и второй

26 пороговые элементы формируют сигнал логической единицы на своем выходе при равенстве потенциалов на его входах и сигнал логического нуля при превышении потенциалом первого входа потенциала второго входа. В качестве триггеров 3, 10, 16, 17 и 18 используются триггеры RS -типа, третий триггер 15 3-типа с элементом И на

Э-входе. Его первый и второй входы— это D -входы (объединенные элементом

И), третий вход — синхронизации, четвертый — установки нулевого состояния.

Устройство работает следующим образом.

Началу преобразования предшествует занесение преобразуемого кода К в регистр 6. Импульс начала преобразования, поступив на входную шину

28, устанавливает первый 3 и шестой 18 триггеры в единичное состояние.

В общем случае импульс начала преобразования опережает тактовый импульс на время 6,Т. Единичное состояние первого триггера разрешает проходение тактовых импульсов через элемент И 2 на вычитающий вход счетчика, который осуществляет последовательное вычитание единиц из кода К„, где К вЂ” код, занесенный в старшие разряды регистра и задающий длительность интервала времени, равную целому числу тактовых импульсов.

Первый тактовый импульс, поступающий на вход синхронизации третьего триггера 15, после перехода импульса начала преобразования устанав-. ливает третий триггер 15 в единичное состояние, так как на его первом и

1i i 5223 втором входах присутствуют уровни логической. единицы соответственно с прямого выхода первого 3 .и инверсного выхода четвертого 16 триггеров.

Единичный уровень с выхода второго 5 триггера 15 открывают пятый 20 и шестой 21 ключи, которые подключают второй конденсатор 25 к генератору

24 стабильного тока, и в течение времени AT дополняющего интервал

Л,Т до периода тактовых импульсов Т, происходит заряд, второго конденсатора 25 стабильным током генератора

24 стабильного тока до напряжения пропорционального длительности интервала 5.Т. Поступивший с элеменФа 19 задержки импульс начала преобразования, задержанный на период тактовой частоты Тп, устанавливает третий триггер 15 н нулевое состояние 20 и четвертый триггер 16 в единичное состояние, в результате чего заряд конденсатора 25 прекращается и нулевым уровнем с выхода четвертого триггера 16 запрещается установка единичного состояния третьего триггера

15 последующими тактоными импульсами. Таким образом, напряжение Ч1 сохраняется на втором конденсаторе

25 до установки единичного состояния 30 пятого триггера 17.

Кроме того, уровень логической единицы с первого выхода первого . триггера 3 открывает первый 8 и второй 9 ключи, подключая обкладку первого конденсатора 12 к выходу

ЦАП 7, вторую — к шине 27 земли, н результате. чего происходит заряд первого кондснсатора 12 до напряжения

У, пропорционального коду К, посту- 40 пающему на вход ЦАП 7 с младших разрядов регистра 6. Это напряжение поддерживается на первом конденсаторе 12 в течение всего .времени вычитания из счетчика 4.

В результате вычитания К единиц из счетчика 4 в нем устанавливается нулевое состояние и на выходе дешиф ратора 5 нуля формируется сигнал, устанавливающий нулевое состояние первого триггера 3 и единичное состояние второго триггера 14, при этом первый конденсатор 12 отключается от выхода ЦЛЛ. Время вычитания из счетчика 4 до достижения им нулевого состояния равно Tgg = (К„-1) Т (фиг. 2а). Задержка на счетчике 4, дешифраторе 5 нуля и втором триггере

14 компенсируется регулировкой лорога срабатывания первого порогового элемента 13.

Уровень логической единицы с ныхо.— да второго триггера 14 открывает четвертый 11 и гретий 10 ключи, которые подключают первый конденсатор 12 к выходу генератора 24 стабильного тока с такой полярностью, что происходит разряд конденсатора н течение времени Т, пропорционального напряжению Ч

Т, = 1; A

Тр где dk = -- — минимальный интервал

2" времени, формируемый

K,g= 1;

М вЂ” разрядность ЦАП.

При достижении напряжением на первом конденсаторе 12 нулевого значения срабатывает первый пороговый элемент

13, сигнал с его выхода устанавливает нулевое состояние второго триггера 14 и единичное состояние пятого триггера 17. Сигналом логической единицы с выходя пятого триггера 17 открываются седьмой 22 и восьмой 23 ключи, подключая второй конденсатор

25 к генератору 24 стабильного тока, и в течение времени AT происходит разряд второго конденсатора 25 током генератора 24 стабильного тока. При достижении напряжением на втором конденсаторе 25 нулевого значения на выходе второго порогового элемента

26 формируется сигнал, устанавливающий в нулевое состояние пятый 17, четвертый 16 и шестой 18 триггеры.

При этом разряд второго конденсатора

25 прекращается, формирование временного интервала заканчивается. Длительность формирования интервала времени равна времени нахождения шестого триггера 18 в единичном состояньш и определяется в виде суммы интервалов, сформированных в результате преобразования кодов К и К . Г д7(+(к -1)т gg g> g =к1 г 2

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с высокой точностью осуществлять преобразование кода в длительность временного интервала.

Использование в качестве ЦАП 7, например, микросхемы 594 ПА 1 с лазерной подгонкой резистивной сетки

1115223 обеспечивает преобразование кода во временной .интервал с абсолютной пог1 решностью порядка 0,021 от длительности периода тактовых импульсов.

Токи утечки второго конденсатора

25, второго порогового элемента 26 и ключей ?О- 23 можно скомпенсировать настройкой порога сраЬатывания второго,порогового элемента 2б.

Особенно эффективным является применение устройства при построении микромощных малопотребляющих устройств задержки импульсов и формирователей временных интервалов. Цифровые блоки устройства в таком случае могут строиться на микросхемах КИОПсерии, отличающейся малой потребляемой мощностью.

Технико-экономический эффект от использования изобретения заклю5 чается в комбинированном методе формирования временного интервала на основе средств как цифровой, так и аналоговой техники, что позволяет сохраняя достоинства КМОП-серии

Э заключающиеся в малом потреблении мощности, обеспечить примерно такую же точность преобразования двоичного кода во временной интервал, как и при формировании временного интерва15 ла чисто цифровыми методами с использованием микросхем быстродействующей ЭСЛ-серии.

1115223

Заказ 6791/44

Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Войтов

Редактор А. Козориз Техред Т.Маточка Корректор В. Синицкая