Конвейерно-циклический преобразователь временного интервала в цифровой код

Конвейерно-циклический преобразователь временного интервала в цифровой код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапмстическмх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Допол нительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 13.09.77(21) 2525180/18 21 с присоединением заявки,% (23) Приоритет

Опубликовано 25,05.80. Бюллетень №19 (51) М. Кд.

Н 03 К 13/00

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УД К621.317. .36(088. 8) Дата опубликования описания 28.05.80 (72) Авторы изобретения

В. Г. Деменков и В. С. Нестеренко (71) Заявитель (54) КОНВЕЙЕРНО-ЦИКЛИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ВРЕМЕННОГО ИНТЕРВАЛА В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к измеритель» ной технике, а именно к измерительным устройствам ядерного приборостроения, и предназначено для кодирования временных интервалов наносекундного диапазона в ядернофизических экспериментах.

Известные преобразователи временной интервал — цифровой код, построенные по принципу прямого кодирования, обычно имеют минимальную ширину канала порядка 5 — 10 нс, ограниченную быстро10 действием триггеров адресного счетчика, построение которых с быстродействием

200 мГц и выше сопряжено с большими техническими трудностями, поэтому для

15 обеспечения ширины канала меньше 5 нс временные преобразователи строят по принципу линейного преобразования временной интервал - амплитуда 1т1). Амп:литуда, несушая информацию о временном

211 интервале, затем преобразуется ампли.тудно-временным преобразователем в цифровой код. Частота импульсов кодирования в амплитудно-временном преобразова2 теле обычно составляет 5-10 мГц. Сле« довательно, если число каналов преобразования равно 1000, го время процесса преобразования, когда система не реагирует на поступающую на вход информацию, равно 200-100 мкс. Такая величина

"мертвого времени является сушественным недостатком линейных преобразователей временной интервал - амплитуда временной интервал.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является амплитудный преобразователь с нелинейным кодированием, служащий для непосредственного кодирования амплитуды в цифровой код и состоящий из схемы запоминания входной амплитуды, линейного ключа (схемы ИЛИ), интегрального дискриминатора или компаратора, схемы выборки амплитуды, схемы выборки остатка, ге нератора весового напряжения и схемы суммирования, причем две последние схемы выполняют функцию устройства уа736370 воения, а также адресного счетчика и счетчика числа циклов (23.

Однако этот преобразователь не может быть использован непосредственно для кодирования временных интервалов.

Его можно применить для кодирования временных интервалов только в совокупности с линейным преобразователем временной интервал — амплитуда. В процессе преобразования возможно появление ошибки кодирования при измерении входных амплитуд, равных U>/2., где и. О, 2, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности преобразования.

Под расширением функциональных возможностей подразумевается обеспечение непосредственного преобразования временных интервалов в цифровой код, исключение предварительного преобразования временной интервал - амплитуда; повышение точности происходит за счет устранения ошибок кодирования.

Поставленная цель достигается тегл, что в преобразователь, содержащий элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом .компаратора, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами адресного счетчика, счетчика циклов и с первым входом преобразователя временных интервалов, дополнительно введены три лог ических элемента задержки и элемент .ИЛИ, причем третий выход компаратора через первый логический элемент задержки соединен со вторым входом преобразователя временных интервалов, выход которого через второй логический элемент задержки подключен к первому входу дополнительного элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом компаратора, третий выход компаратора через третий логический элемент задержки соединен с первым входом элемента ИЛИ, вторые входы элементов ИЛИ подключены соответственно к шинам

"старт и стоп" сигналов.

Компаратор может содержать последовательно соединенные блоки опорного времени интервала и временной селекции, причем вход блока опорного временного интервала является первым входом компаратора, вторым входом которого является один из входов блока временной селекции, выходы которого являются выходами компаратора.

zs

На фиг. 1 показана структурная схема конвейерно-циклического преобразователя временного интервала в цифровой код; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Преобразователь содержит компаратор

1, который состоит из блока 2 опорного временного интервала, блока 3 временной селекции, преобразователя 4 временных интервалов, трех логических элементов задержки 5, 6 и 7, двух логических элементов ИЛИ 8 и 9 адресного счетчика 1 0 и счетчика циклов 1 1.

Выход элемента 5 соединен с первым входом элемента ИЛИ 8, другой вход ко торого соединен с шиной "старт" сигнала. Выход элемента ИЛИ 8 соединен с входом блока 2, его выход соединен с одним из входов блока 3, один из выходов которого соединен с входом элемента задержки 5 и одним из входов преоб» разователя 4. Выход последнего соединен с входом элемента задержки 6. Его выход соединен с первым входом дополнительного логического элемента ИЛИ 9, другой вход которого соединен с шиной стоп" сигнала. Выход логического эле- мента ИЛИ 9 соединен с другим входом блока 3, второй выход которого соединен с входом счетчика циклов 11 и входом элемента задержки 7. Его выход соединен со вторым входом преобразователя 4, а первый выход блока — с входом адресного счетчика 10.

Блок 2 опорного временного интервала выполняет функцию фиксированной задержки на величину То. Блок 3 определяет временную последовательность поступления сигналов по его входам. Причем на вы ходе, с оед и не нном с элементом 5, всегда появится первый из поступивших HB входы блока 3 сигналов. На выходе блока 3, соединенном с элементом 7, всегда будет второй из поступивIUHK BB входы блока 3 сигналов. Блок временной селекции не меняет временных соотношений между сигналами, поступившими на его входы, а только коммутирует их по входам в зависимости от порядка их поступления. На выходе блока 3, который соединен с входом адресного счетчика 1 О, сигнал появится только в случае, если сигнал на входе блока 3, который соединен с блоком 2 опорного временного интервала, опережает сигнал по другому входу. Если сигнал на входе блока 3, который соединен с блоком 2, появляется позже сигнала по другому

36370 6

1О

20

45 входу, то сигнал на первом выкоце блока 3 отсутствует.

Преобразователь 4 временнык интервалов обеспечивает нормальное его функционирование в случае малык задержек между выкоцными сигналами блока 3.

Элементы 5 и 6 служат для выбора вре- менных соотношений в пределах одного цикла преобразования, т. е. обеспечивают четкое разделение циклов преобразования, и тем самым исключают искажение временной информации в преобразователе 4.

Адресный счетчик 10 регистрирует коц каждого цикла преобразования. Число циклов. преобразования, которое постоян-но в пределах каждого измерения, зацается счетчиком циклов 11.

Преобразователь работает следующим образом.

Измеряемый временной интервал t q, заключенный между сигналами старт" и

"стоп, поступает на компаратор 1, состоящий из блоков 2 и 3, где сравнивается с Т . Если t q > Т, то триггер адресного счетчика 1 О, соответствующий старшему разряду, устанавливается в единичное состояние. К временному интервалу (4 ггъм — То ), получаемому на выходе компаратора 1, т. е. блока 3, добавляется небольшой временной интервал С логическим элементом задержки 7.

Полученный врегленной интервал (г.„

-T + 1 ) удваивается. в преобразователе

4, т. е. получают временной интервал, равный 2 (t z - Т„+ Г). Сигнал, соответствующий концу временного интервала, получаемому на выкоде компаратора, поступает на счетчик циклов 11. Так как величины задержки логических элементов задержки 5 и 6 выбираются равными и из условия t5 > 2Т,, временной интервал между сигналами HB выходах элементов 5 и 6 равен 2 (t q - То + .).

Этот временной интервал снова сравнивается с Тг временным компаратором.

Если 2 (1„ы„,-ТО + Г ) < To, то следую щий триггер адресного счетчика 10 остается в нулевом состоянии.. К временному интервалу на выходе компаратора, равному (ЗТ„-2t» - 2-Ö, добавляется временной интервал г., и полученный временной интервал (ЗТ - 21 зм- Г) удваивается, а на счетчик циклов 11 поступает сигнал, соответствующий концу временного интервала на выкоде ком паратора 1. Удвоенный временной интер вал, равный (6Т вЂ” 4 t„,м- 2 t: ), снова поступает через элементы 5 и 6 на временной компаратор, и циклы преобразования будут продолжены. На временных диаграмма к преобразования, представленных на фиг. 2, .по оси ординат нанесены номера блоков, по оси абсцисс - текущее время.

Вследствие того, что в конвейерноциклическом преобразователе временного интервала в цифровой код компаратор, состоящий из блоков опорного временного интервала и временной селекции, не меняет временных соотношений между входными сигналами, а только коммутирует их в зависимости от порядка их по ступления, на вход преобразователя временного интервала поступает временной интервал, равный модулю разницы (/ м- To / ), а информация о величине входного временного интервала представляется в коде Грея. Это обеспечивает устранение ошибок кодирования входных временных интервалов, равных 1в„

Т„/2, гдеtL О, 1, 2, Предлагаемое устройство обеспечивает непосредственное кодирование временных интервалов в цифровой код, исключает предварительное преобразование времен» ной интервал — амплитуда и устраняет ошибки кодирования временнык интервалов 1гг„ - T /2 . B результате улучшается точность преобразования, повышаются интегральная и дифференциальная линейности и надежность, что расширяет область практического использования преобразователя для кодирования временнык интервалов в различнык областях науки и техники, а также исключается необходимость разработки целого ряда преобразователей типа временной интервал - цифровой код для кодирования временнык интервалов наносекундного диапазона.

Замена предлагаемым преобразователем временнык преобразователей линейного кодирования временной интервал — амплитуда позволит уменьшить время провецения физическик экспериментов и повысить эффективность использования дорогостоящего оборудования, так как мертвое" время нелинейного кодирования временнык интервалов предлагаемого преобразователя почти на порядок меньше мертвого времени преобразователей линейного кодирования временных интервалов.

Формулаизобретения

1. Конвейерно-циклический преобразователь временного интервала в цифровой

736370 код,-содержащий элемент ИЛИ, выход которого соединен с первым входом компаратора, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами адресного счетчика, счетчика циклов и с первым входом преобразова теля временных интервалов, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности преобразования, в него дополнительно введены три логических элемента задержки и элемент ИЛИ, причем третий выход компаратора через первый логический элемент задержки соединен со вторым входом преобразователя временных интервалов, выход которого через второй логический элемент задержки подключен к первому входу дополнительного элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом компаратсра, третий выход компаратора через третий логический элемент задержки соединен с первым входом элемента ИЛИ, вторые входы элементов ИЛИ подключены соответственно к шинам "старт и стоп" с и гнал ов.

2. Преобразователь по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что компаратор содержит последовательно соединенные блоки опорного временного интервала и временной селекции, причем вход блока опорного временного интервала являет« ся первым входом компаратора, вторым входом которого является один из входов блока временной селекции, выходы которого являются выходами хомпаратоPG.

Исто чн ики информ аци и, принятые во внимание при экспертизе

1. Маталин П. А. Электронные методы ядерной физики, M., Атомиздат, 1973, с. 255, 2. К. Ка с{ аk, 4. Ы г 1iи.ц, В.L.Тго иа ъ. А Е К Е - К 61И. Н а гwe A. М ау„

1 969 { прот отип) .

Цикл!

Фиг. l

Составитель Л. Плетнева

Редактор Т. Иванова Техред О. Легеза Корректор В, Бутяга;

Заказ 2446/47 Тираж 995 Подписное

ЦНИИПИ 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