Преобразователь интервала времени в цифровой код

Преобразователь интервала времени в цифровой код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (is)980279 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 140181 (21) 32773б6/18-21 (И)М Ки з с присоединением заявки МоН 03 К 13/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 07.12.82.Бюллетень Мо45

Дата опубликования описания 07.12.82 (53) УДК 621. 327 (088. 8) (72) Авторы изобретения

К.A.Ãàñóìÿí, Ю.В.Литвинов и ф.И.Мяснов (71) заявители (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛА ВРЕМЕНИ В ЦИФРОВОЙ

КОД

Я.

Т

Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использовано при преобразовании дальности, заданной интервалом времени, в цифровой код.

Известен преобразователь интервала времени в цифровой код, содержа щий m-тактный генератор эталонной частоты, блок управления, m-тактный счетчик, содержащий m триггеров, включенных по счетному входу на каждом тактовом выходе блока управления, блок переноса и однотактный счетчик (1).

Погрешность дискретности такого преобразователя равна

Гдгде f — частота сигналов на каждом тактовом выходе m-тактного генератора эталонной частоты.

Однако в таком преобразователе длительность импульса переноса на выходе блока переноса (на входе однотактного счетчика) равна

1 где Т = — — длительность периода следования импульсов о эталонной частоты на каж-.

5 .дом тактовом выходе mтактного геНератора, и при m y2 он становится менее — что требует применения более т, быстродействующих элементов в схеме переноса и в первом разряде однотактного счетчика. Поэтому такой преобразователь можно использовать только при m = 2, а это приводит к не15 возможности увеличения его точности за счет роста. m.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь, содержащий m-тактный

20 генератор эталонной частоты, блок управления, управляемый старт- и стоп-импульсами, m-тактный счетчик, однотактный счетчик, а также входные клеммы "Старт", "Стоп","Сброс"

25 для подачи старт-импульса, стопимпульса и "Сброс" соответственно (2).

Известный преобразователь lIQ3воляет в значительной степени повысить точность преобразования, так

980279 как он межет использоваться при любом значении гл, потому что в нем длительность импульса переноса не зависит от количества тактов m u

Т всегда больше - 9-, при его построении не требуется повышения быстродействия элементов.

Недостатком устройства является невозможность его использования для многократного (Е-кратного ) преобразо-10 вания одного и того же интервала времени в цифровой код, чем и объясня-! ется низкая точность такого преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности преобразования. т

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь интервала времени в цифровой код, содержащий 26 уп-тактный генератор эталонной частоты, блок управления, первые входы которого соединены с соответствующими выходами гп-тактного генератора эталонной частоты, Уп-тактный счетчик, счетные входы которого соединены с соответствующими выходами блока управления, блок переноса, информацион ные входы которого соединены с первыми выходами гп-тактного счетчика, а также однотактный счетчик, введены счетчик количества преобразований, элемент И, два элемента ИЛИ, сумматор, элемент, управления и дешифратор, причем счетный, вход счетчика коли- 35 чества преобразований соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом счетчика количества преобразований, а выход—

;с вторым входом блока управления,, 4О

К-входы гп-тактного счетчика и блока управления и запрещающий вход блока переноса соединены с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым выходом элемен- 45 та управления, вход которого соеди нен с третьим входом блока управления, а других его выходов соединены соответственно c -входами управления сумматора, q входов первого слагаемого которого соединены с с выходами дешифратора, входы которого соединены с вторыми выходами В тактного счетчика, при этом

q входов второго слагаемого сумматора соединен с его q выходами сумглы, выход переноса сумматора соедийен с первым входом второго элемента

ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом. блока переноса, а выход соединен со счетным входом однотакт- 60 його счетчика, R-вход которого сое-. динен с g, — âõoäàìè сумматора и счетчика количества преобразований, а также с вторым входом первого элемента ИЛИ. 65

На чертеже представлена функциональная блок-схема преобразователя интервала времени в цифровой код.

Преобразователь содержит гп -тактный генератор 1 эталонной частоты, блок 2 управления, управляемый старти стоп-импульсами, уп-тактный счетчик 3, блок 4 переноса с входом запрета, однотактный счетчик 5, счетчик 6 количества преобразований, элемент И 7, элементы ИЛИ 8 и 9, сумматор 10, элемент 11 управления и дешифратор 12.

Преобразователь работает следую= щим образом. угг-тактный генератор 1 эталонной частоты непрерывно выдает колебания частотой на каждом тактовом выходе.

По сигналу "Сброс" все блоки устройства устанавливаются в исходное нулевое состояние. При этом на выходе счетчика б устанавливается уровень логической единицы, а элемент И

7 открыт. Все устройство переходит в режим ожидания первого старт-импульса.

При появлении первого старт-импульса электронные ключи, имеющиеся в составе блока 2 управления, открываются и уп-тактная сетка импульсов появляется на выходе блока 2 управления. Счетчики 3 и 5 считают импульсы tn-тактной сетки. При переполнении счетчика 3 в блоке 4. переноса формируется сигнал переноса, который через элемент ИЛИ 8 проходит в счетчик 5.

В момент появления первого стопимпульса закрываются электронные ключи блока 2 управления, в результате чего на его выходах. пропадает m-такт ная сетка импульсов эталонной частоты, а счетчики 3 и 5 прекращают счет. В них фиксируется код преобразуемого интервала времени T>, ограниченного первым старт- и первым стоп-импульсами. При однократном преобразбвании (т.е. интервал времени Т преобразовывается один раз) на этом заканчивается процесс. Результат, зафиксированный в счетчиках 3 и 5, определяет преобраэуемыйинтервал Т со среднеквадратической погрешностью

1 гп - mf / б

Однако в устройстве стоп-импульс запускает в работу элемент 11 управления, который на своих выходах выдает соответствующие сигналы. К моменту выдачи первого сигнала с выхода элемента 11 управления s счетчике 3, дешифраторе 12 и в сумматоре

10 должны закончиться все переходные процессы и закончиться суммирование.

Суммированию пбдвергаются два числа:

980279

Итак, после действия второго сиг- нала с соответствующего выхода элемента 11 управления счетчик 3 будет в исходном нулевом состоянии, а результат первого. цикла преобразования окажется зафиксированным в сумматоре

10 (младшие разряды кода) и в счетчике 5 (старшие разряды).

Второй старт-импульс второго цик,ла преобразования временного интервала Т, пройдя через элемент И 7, открывает электронные ключи блока 2 управления, на выходе опять появля— ется )и-тактная сетка импульсов эталонной частоты f. Эти импульсы будут

15 сосчитаны счетчиками 3 и 5. TIo срезу старт-импульса содержимое счетчика б увеличится на единицу. Второй стопимпульс закроет электронные ключи блока 2 управления и в счетчиках 3, 5 зафиксируется новый код, причем в счетчике 5 он равен сумме результатов преобразования в первом и во втором циклах, а. в счетчике 3 зафиксируется лишь число с „ (младшие разряды)

25 второго цикла преобразования. Число

Ц через дешифратор 12 поступит в

4Я сумматор 10, где сложитсл с хранящ мся в нем числом А = 044 и по пер1 вому сигналу с соответствующего выЗо хода элемента 11 управления на выходе сумматора 10 вместо числа А пояВится число

+ с(ал где ц — число с выхода дешифрато+ ра 12; число на входе второго слагаемого сумматора 10, кото32.1 рое поступает с его выхода.

Так как после окончания первого цикла преобразования (по первому стоп-импульсу) временного интервала

Т на выходе сумматора 10 будет нулевой код, который устанавливается в нем перед началом преобразования сигналом "Сброс", то число 0 = О, а следовате.-..-;.= А„= 0 .

После действия первого импульса с выхода элемента 11 управления млад шие разряды кода Т кажутся в счет1( чике 3 и на выходе с. ". тора 10.

После первого импульса с выхода элемента 11 управления преобразователь интервала времени в цифровой код, в принципе, готов к проведению второго цикла преобразования временного интервала Т> по второму стартимпульсу. Но, чтобы результат второго преобразования был правильным, необходимо счетчик 3 привести в исходное нулевое состояние. Это произ эодИтся вторым сигналом с выхода элемента 11 управления, который выдается с задержкой относительно первого. Второй импульс с соответствующего выхода элемента 11 управления, ® пройдя через элемент ИЛИ 9, устанавливает счетчик 3 в нулевое состояние.

Для того, чтобы при обнулении разрядных триггеров счетчика 3 не происходило формирование ложного импульса переноса в блоке переноса

4, на запрещающий вход блока переноса поступает тот же сигнал. Этот 69 же сигнал поступает на вход блока 2 управления, где он подтверждает состояние, в котором оказался блок 2 управления, после действия последнего стоп-импульса. 65 одно с выхода дешифратора 12, а другое с выхода сумматора 10. На вход дешифратора 12 поступает код с выхода счетчика. 3.

Счетчик 3 имеет м разрядных триггеров ° Поэтому входные сигналы на дешифратор 12 поступают по шине из отдельных (изолированных )проводов. В счетчике 3 результат преобразования фиксируется в невзвешенном коде. Так как сумматор 10 работает только .во взвешенном коде, то дешифратор 12 преобразует невзвешенный код счетчика 3 во взвешенный (позиционный) код.

По первому сигналу с выхода эле,мента 11 управления на выходе сумматора 10 получаем двоичное число

А = а + а 2. 4.1

Далее процесс повторяется в таком же порядке, но при этом на выходе сумматора 10 с каждым циклом результат будет увеличиваться, и при наличии переполнения его разрядной сетки на выходе переноса сумматора 10 будет формироваться сигнал переноса, который через элемент ИЛИ 8 будет передаваться в счетчик 5. По срезу каждого старт-импульса содержимое счетчика б количества преобразований будет увеличиваться на единицу. Так будет продолжаться до (К-1)-го цикла включительно.

По срезу К-го старт-импульса в счетчике б зафиксируется число K„ а на его выходе уровень сигнала изменяется с уровня логической единицы на уровень логического нуля. В результате элемент И 7 закроется, и теперь, если даже и будут продолжать поступать| старт-импульсы, то они не смогут попасть в блок 2 управления. Стоп-импульсы при этом свободно могут проходить на блок 2 управления, но они будут только подтверждать закрытое состояние электронных ключей блока 2 управления, что не окажет никакого влияния на результат преобразования в К циклах.

После появления К-го старт-импульса идет К-ое преобразование как и

980279 во всех йредыдущих циклах. По К-му стоп-импульсу элемент 11 управления также выдает управляющие сигналы, и результат К-го преобразования из счетчика 3 через дешифратор 12 поступит в сумматор 10, где после суммирования с хранящимся там результатом фиксирует окончательный результат К-кратного преобразования интервала времени Т . После этого, по второму управляющему импульсу с выхода элемента 11 управления результат в счетчике 3 стирается, все его разрядные триггеры устанавливаются в нулевое состояние.

Таким образом, по окончании К-кратного преобразования временного интервала Т> результат преобразования фиксируется в счетчике 5 (старшие разряды) и в сумматоре 10 (младшие разряды). При этом цена единицы младшего разряда кода равна

Mh

Мл а среднеквадратическая погрешность

К-кратного преобразования составляет величину

1

6В "mf%К

Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет использовать и -тактные преобразователи время-кода в режиме многократного (К-кратного) преобразования временных интервалов, что приводит к снижению погрешности преобразования в К раз .

Формула изобретения

Преобразователь интервала времени в цифровой код, содержащий и-такт. ный генератор эталонной частоты, блок управления,.первые входы которого соединены с соответствующими выходами уп -тактного генератора эталонной ,частоты, }ч -тактный счетчик, счетные входы которого соединены с соот ветствующими выходами блока управле ния, блок переноса, информационные входы которого соединены с первыми выходами rn --тактного счетчика, а также однотактный счетчик, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены счетчик количества преобразований, элемент И, два эле1О мента ИЛИ, сумматор, элемент управления и дешифратор, причем счетный вход счетчика количества преобразований соединен с первым входом элемента И, второй вход которого сое15 динен с выходом счетчика количества преобразований, а выход — с вторым входом блока управления, Я -входы и-тактного счетчика и блока управления и запрещающий вход блока перено20 са соединены с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым выходом элемента управления, вход которого соединен с третьим входом блока управления, а

25 0 других его выходов соединены соответственно с Е входами управления сумматора 0, входов первого слагаемого которого соединены с Цг выходами дешифратора, входы которого соедиЗО иены с вторыми. выходами Ю -тактного счетчика, при этом ф входов второго слагаемого сумматора .соединены с его

0, выходами суммы, выход переноса сумматора соединен с первым входом

35 второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока переноса, а выход соединен со счетным входом аднотактного счетчика, -вход которого соединен с Я -входами сумматора и счетчика количества преобразований, а также с вторым входом первого элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 292173, кл. Н 03 К 13/20, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 788375, кл. Н 03 К 13/20, 1980.

980279 с а

Составитель В.Муляр

Редактор A.Èîòûëü Техред A.Лч Корректор Е Рошко

Заказ 9381/48 Тираж 959 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