Широкодиапазонный нониусный рециркуляционный преобразователь временных интервалов в цифровой код

Широкодиапазонный нониусный рециркуляционный преобразователь временных интервалов в цифровой код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения преобразователей время-код коротких одиночных временных интервалов (ВИ), заданных старт- и стоп-импульсами.

Известен преобразователь (аналог), имеющий один рециркулятор, используемый для рециркуляции старт- и стоп-импульсов и образованный первой схемой ИЛИ, выход которой подключен через первую линию задержки к первому входу второй схемы ИЛИ и через вторую линию задержки ко второму входу второй схемы ИЛИ, выход которой соединен с первым входом первой схемы ИЛИ и через делитель импульсов со счетным входом счетчика импульсов, а шина вход преобразователя подключена ко второму входу первой схемы ИЛИ [1].

Недостатком данного преобразователя является низкое быстродействие преобразования, обусловленное тем, что период рециркуляции должен удовлетворять условию (где - наибольшее значение длительности преобразуемого ВИ).

Известен широкодиапазонный нониусный преобразователь (прототип), содержащий два рециркулятора, один из которых служит для рециркуляции старт-импульса с периодам (рециркулятор старт-импульса), а второй - стоп-импульса с периодам Т_сп=Т_ст-τ (рециркулятор стоп-импульса) преобразуемого ВИ, причем каждый из рециркуляторов содержит схему ИЛИ, первый вход которой соединен с входной шиной преобразователя, выход - с первым входом схемы И, выход которой через линию задержки подключен ко второму входу схемы ИЛИ, а вторые входы схемы И обоих рециркуляторов объединены и соединены с выходом блока управления работой рециркуляторов, первый вход которого подключен к выходу схемы ИЛИ рециркулятора старт-импульса, второй вход - к выходу схемы И рециркулятора стоп-импульса и к счетному входу счетчика импульсов, управляющий вход которого соединен с третьим входом блока управления работой рециркуляторов и с шиной управления преобразователя [2].

Недостатком данного преобразователя является также низкое быстродействие преобразования.

Целью предлагаемого изобретения является повышение быстродействия преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в рециркуляторе старт-импульса длительность старт-импульса в каждой из рециркуляции начиная с момента появления стоп-импульса последовательно расширяется на калиброванную величину длительности до тех пор, пока не произойдет их совпадение со стоп-импульсом, рециркулирующим в рециркуляторе стоп-импульса без изменения своей исходной длительности.

На Фиг.1 приведена функциональная схема широкодиапазонного нониусного рециркуляторного преобразователя временных интервалов в цифровой код, а на Фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Широкодиапазонный нониусный рециркуляционный преобразователь временных интервалов в цифровой код содержит рециркулятор старт-импульса и рециркулятор стоп-импульса, причем рециркулятор старт-импульса содержит схему ИЛИ 1 первый вход которой соединен с шиной 2 «Старт-импульс» преобразователя и с S-входом RS-триггера 3, прямой выход которого подключен к первому входу первой схемы И 4, инверсный - к первому входу второй схемы И 5, выход которой соединен с третьим входом схемы ИЛИ 1 и через дополнительную линию задержки 6 со вторым входом схемы ИЛИ 1, четвертый вход которой подключен к выходу первой схемы И 4 и к счетному входу первого счетчика импульсов 7, выход к первому входу третьей схемы И 18, выход которой соединен с С-входом D-триггера 9 и через линию задержки старт-импульса 10 со вторыми входами первой 4 и второй 5 схем И, а рециркулятор стоп-импульса содержит схему ИЛИ 11, первый вход которой подключен к шине 12 «Стоп-импульс» преобразователя и R-входу RS-триггера 3, а выход к первому входу схемы И 13, выход которой соединен со счетным входом второго счетчика импульсов 14, с D-входом D-триггера 9 и через линию задержки 15 стоп-импульса со вторым входом схемы ИЛИ 11 а второй вход - ко второму входу третьей схемы И 8 и к инверсному выходу D-триггера 9, R-вход которого соединен с управляющими входами первого 7 и второго 14 счетчиков импульсов и с шиной 16 «Управление» преобразователя.

Рассмотрим работу предлагаемого преобразователя.

Перед началом преобразования сигналом управления, подаваемого на шину 16 «Управление» преобразователя, посредством D-триггера 9, третьей схемы И 8 и схемы И 13 осуществляется открытие рециркуляторов старт- и стоп-импульсов и установка первого 7 и второго 14 счетчиков импульсов в исходное состояние.

При поступлении старт-импульса RS-триггер 3 переключается, вторая схема И 5 закрывается, а первая схема И4 открывается и в рециркуляторе старт- импульса начинается процесс рециркуляции старт-импульса.

Старт- и стоп-импульсы, соответствующие началу и концу преобразуемого ВИ длительностью t_x, должны иметь калиброванные длительности, соответственно и , где , - суммарное время переключения логических элементов соответственно рециркулятора старт-импульса (схема ИЛИ 1, первая 4 или вторая 5 схема И и схема И 8) и рециркулятора стоп-импульса (схема ИЛИ 11 и схема И 13), а τ - калиброванная длительность, представляет собой дискретность преобразования и задается временем задержки дополнительной линии задержки 6.

До момента поступления на шину 12 преобразователя стоп-импульса на выходе третьей схемы И 8 рециркулятора старт-импульса вырабатывается последовательность старт-импульсов t_ст, с периодом Т_ст (см. Фиг.2, диаграммы б, ж).

Величина Т_ст задается временем задержки линии задержки 10 рециркулятора старт-импульса, то есть .

Первый счетчик импульсов 7 фиксирует число импульсов периодической последовательности старт-импульсов, заполнивших ВИ длительностью t_x (см. Фиг.2, диаграмма ж).

С приходом на шину 12 стоп-импульса RS-триггера 3 переключается (см. Фиг.2, диаграмма д), первая схема И 4 закрывается, а вторая схема И 5 открывается. С этого момента времени рециркулятор старт-импульсов начинает вырабатывать периодическую последовательность старт-импульсов t_ст с периодом также Т_ст, но с последовательно возрастающей длительностью импульсов t_ст в каждой из рециркуляции, то есть , где i=1, 2, 3,…, N_ст - порядковый номер рециркуляции в рециркуляторе старт-импульса с момента прихода на шину 12 стоп-импульса (см.Фиг 2, диаграмма б).

В то же время стоп-импульс рециркулирует в рециркуляторе стоп-импульса с периодом рециркуляции ( - время задержки линии задержки 15 стоп-импульса), но при этом его исходная длительность остается неизменной, т.е. , (см. Фиг.2, диаграмма в).

Для обеспечения условия работоспособности преобразователя в диапазоне необходимо строгое выполнение условий Т_сп=Т_ст-τ (или и .

Так как период рециркуляции рециркулятора старт-импульса больше периода рециркуляции рециркулятора стоп-импульса на величину τ, то в каждой из рециркуляций импульсы . на выходе третьей схемы И 8 и импульсы t_сп на выходе схемы И 13 приближаются друг к другу по времени на величину 2τ до тех пор, пока через рециркуляции не совпадут.

В момент совпадения импульсов и t_сп D-триггер 9 переключается по своему инверсному выходу и закрывает рециркуляторы, то есть процесс рециркуляции в них прекращается (см. Фиг.2, диаграмма г). Число рециркуляции n_сп регистрируется вторым счетчиком импульсов 14 (см. Фиг.2, диаграмма з).

Функция преобразования рассматриваемого преобразователя имеет вид

t_x=n_стТ_ст+(n_спτ+t_ст).

При Т_ст=N_стτ, , (где N₀ - цифровая величина суммарного времени переключения логических элементов рециркулятора стоп-импульсов, которая определяется в процессе настройки преобразователя),

t_x={n_стN_ст+n_сп+(N₀+1)}τ.

Значение (N₀+1) целесообразно записывать во второй счетчик импульсов 14 перед началом преобразования сигналом управления, подаваемого на шину 16 "Управление" преобразователя. В этом случае по окончании процесса преобразования во втором счетчике импульсов 14 будет зафиксировано число, равное (n_сп+N₀+1).

Время преобразования рассмотренного преобразователя

,

в то время как в случае преобразователя прототипа

,

то есть предлагаемый широкодиапазонный нониусный рециркуляционный преобразователь временных интервалов в цифровой код имеет на Т_пр-Т=N_спT_сп меньшее время преобразования чем преобразователь-прототип.

Таким образом, цель изобретения - повышение быстродействия преобразования - достигнута.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №654932, кл. G04F 10/00.

2. Мелешко Е.А. Наносекундная электроника в экспериментальной физике. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.143, рис.5.11.

Широкодиапазонный нониусный рециркуляционный преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий рециркулятор старт-импульса, рециркулятор стоп-импульса, первый и второй счетчики импульсов, а также RS-триггер, отличающийся тем, что с целью повышения быстродействия преобразования рециркулятор старт-импульса содержит схему ИЛИ, первый вход которой соединен с шиной «Старт-импульс» преобразователя и с S-входом RS-триггера, прямой выход которого подключен к первому входу первой схемы И, инверсный - к первому входу второй схемы И, выход которой соединен с третьим входом схемы ИЛИ и через дополнительную линию задержки со вторым входом схемы ИЛИ, четвертый вход которой подключен к выходу первой схемы И и к счетному входу первого счетчика импульсов, а выход к первому входу третьей схемы И, выход которой соединен с С-входом D-триггера и через линию задержки старт-импульса со вторыми входами первой и второй схемами И, а рециркулятор стоп-импульса содержит схему ИЛИ, первый вход которой подключен к шине «Стоп-импульс» преобразователя и R-входу RS-триггера, а выход к первому входу схемы И, выход которой соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, с D-входом D-триггера и через линию задержки стоп-импульса со вторым входом схемы ИЛИ, а второй вход схемы И - ко второму входу третьей схемы И и к инверсному выходу D-триггера, R-вход которого соединен с управляющими входами первого и второго счетчиков импульсов и с шиной «Управление» преобразователя.