Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код

 

МНОГОСТОПОВЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В ЦИФРОВОЙ КОД, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами формирователя таймерной серии и формирователя сигнала перезаписи, вторые входы которых подключены соответственно к тинам старти стоп-импульсов, выход формирователя таймерной серии подключен к счетному входу двоичного счетчика, выходы разрядов которого подключены к соответствующим D-входам буферного регистра, выход формирователя сигнала , перезаписи соединен с входом таймера , отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения путем уменьшения его зависимости от числа разрядов двоичного счетчика, в него введены т-1 блоков перезаписи, а С-входы буферного регистра объединены в m групп, причем выход первого разряда двоичного счетчика соединен с первым входом первого блока перезаписи, выход формирователя сигнала перезаписи подключен к С-входам первой группы триггеров , буферного регистра и второму входу первого блока перезаписи. С- входы i-ой группы триггеров буферного регистра соединены с выходом i-ro блока перезаписи и первым входом (i+l)-ro блока перезаписи, второй вход i-ro блока перезаписи соi единен с выходом i-ro разряда двоичсл ного счетчика R-входы которого соединены с шиной конца измерения и третьим входом формирователя таймер - ной серии, R-входы всех блоков перезаписи объединены и подключены к .выходу таймера. 2. Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что блок со перезаписи содержит злемент И и RSо триггер, выход которого является вы:о :л ходом блока, R-вход - R-входом блока , а S-вход соединен с выходом элеfS мента И, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока.

СО(ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (I I) (5))4 G 04 F 10 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 (21) 3572219/24-21 (22) 04.04.83 (46) 07.1!.85. Бюл. 1(- 41 (71) Ленинградский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова (72) В.В. Марченков и Ю.В. Тубольцев (53) 681.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)! - 354567, кл. G 04 F 10/04, 1965.

Авторское свидетельство СССР

)"- 1061601, кл. 0 04 F 10/04, 1982. (54)(57) МНОГОСТОПОВЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ BPEMEHHbIX ИНТЕРВАЛОВ В ЦИФРОВОЙ

КОД, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами формирователя таймерной серии и формирователя сигнала перезаписи, вторые входы которых подключены соответственно к шинам старт- и стоп-импульсов, выход формирователя таймерной серии подключен к счетному входу двоичного счетчика, выходы разрядов которого подключены к соответствующим D-входам буферного регистра, выход формирователя сигнала,перезаписи соединен с входом таймера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения его зависимости от числа разрядов двоичного счетчика, в.него введены m-1 блоков перезаписи, а С-входы буферного регистра объединены в m групп, причем выход первого разряда двоичного счетчика соединен с первым входом первого блока перезаписи, выход формирователя сигнала перезаписи подключен к С-входам первой группы триггеров, буферного регистра и второму входу первого блока перезаписи, Свходы i-ой группы триггеров буферного регистра соединены с выходом

i-ro блока перезаписи и первым входом (i+1)-ro блока перезаписи, второй вход i-го блока перезаписи соединен с выходом i-го разряда двоичного счетчика R-входы которого соУ единены с шиной конца измерения и третьим входом формирователя таймерной серии, R-входы всех блоков перезаписи объединены и подключены к выходу таймера.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок перезаписи содержит элемент И и НЯтриггер, выход которого является выходом блока, R-вход — R.-входом блока, à S-вход соединен с выходом элемента И, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока.

1190354

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в качестве оборудования для автоматизации научных исследований в области ядерной физики, в частности в ряде физических экспериментов, использующих время-пролетную методику измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения многостопового преобразователя временных интервалов в цифровой код путем уменьшения ее зависимости от числа разрядов двоичного счетчика. !

На фиг. 1 показан многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код; на фиг ° 2 - временная диаграмма его работы.

Преобразователь содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 таймерной серии, двоичный счетчик 3, буферный регистр 4 с объединенными в m групп С-входами, формирователь 5 сигнала перезаписи,таймер 6 и (m -1) последовательно соединенных блоков 7.1-7.(m-1) перезаписи, каждый из которых включает в себя элемент 8И и RS-триггер 9, причем выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первыми входами формирователя 2 таймерной серии и формирователя 5 сигнала перезаписи, вторые входы которых подключены соответственно к шинам Старт и 35

"Стоп", выход формирователя 2 таймерной серии соединен со счетным входом двоичного счетчика 3, выходы разрядов которого подключены к соответствующим 0-входам буферного ре- 40 гистра 4, выход формирователя 5 сигнала перезаписи соединен с входом таймера 6, с С-входами первой группы триггеров буферного регистра 4 и одним из входов блока 7.1 перезапи- 45 си, вторые входы каждого блока 7 перезаписи подключены к D-входам последних триггеров соответствующих выделенных групп триггеров буферного регистра 4, выход таймера 6 подклю- 50 чен к R-входу всех блоков 7 перезаписи. S--вход i-ro RS-триггера 9 блока 7i перезаписи соединен с выходом

i-ro элемента 8И, два входа которого и R-вход RS-триггера 9 являются вхо- 55 дами блоков 7 перезаписи, выход RSтриггера 9 — выходом блоков 7 перезаписи.

Принцнн работы многостопового пре" образователя временных интервалов в цифровой код заключается в следующем.

В исходном состоянии триггеры дво" ичного счетчика 3 и RS-триггеры 9 блоков 7 перезаписи находятся в состоянии "0". Триггеры буферного регистра могут находиться в произвольном состоянии.

По импульсу, приходящему на вход.

"Старт" преобразователя, формирователь 2 начинает вырабатывать импульсы, сфазированные с тактовой частотой генератора 1 (фиг. 2а) и поступающие на вход двоичного счетчика 3.

Импульсы, вырабатываемые на выходах первого и К-го разрядов, показаны на фиг. 2 б, в, на выходах остальных разрядов — на фиг. 2г.

Установка в "0" или "1" тех или иных разрядов счетчика происходит с задержкой, определяемой частотными свойствами элементной базы счетчика (фиг. 2).

При приходе импульса на вход

"Стоп" с помощью формирователя 5

i-го блока 7 перезаписи производится перезапись кода с двоичного счетчика 3 в буферный регистр 4. Перезапись осуществляется с учетом задержки установки разрядов в двоичном счетчике 3.

Для этого на выходе формирователя 5 (фиг. 2 е) по импульсу "Стоп" вырабатывается сигнал в виде уровня "1", передний фронт которого сфаэирован с тактовой частотой генератора 1.

Причем, если триггеры двоичного счетчика 3 работают по заднему фронту тактовых импульсов, то появление сигнала должно соответствовать переднему фронту тактовых импульсов, т.е. иметь задержку на полпериода частоты генератора 1 °

По переднему фронту сигнала с формирователя 5 осуществляется перезапись первых разрядов двоичного счетчика 3 в соответствующие триггеры первой группы буферного регистра 4. Очевидно, что время переноса

"1" в переписываемых разрядах не должно превышать полпериода тактовой частоты.

Перезапись остальных разрядов счетчика 3 в соответстн<унпи е группы триггеров буферного регн<тр» о< ущест з !190 вляется последовательно с помощью блоков 7 по мере установки в каждом из них RS-триггера 9 в состояние

Il I tt

1 (фи г . 2 т ) . Установка в состояIt II ние RS-триггера 9 происходит в

5 момент отсутствия переноса "1" в перезаписываемых им разрядах, Этот момент определяется на элементе 8 по состоянию К-го разряда двоичного счетчика 3, предшествующего . !й разрядам.

При этом используют тот факт, что переход в состояние "1" К-го разряда счетчика 3 (так же как и любого) не приводит к переносу "1" в после» дующих разрядах, в то время как его переход в "0" может приводить к переносу "1" ° Поэтому элемент 8 осуществляет установку в "1" RS-триггера 9 либо в момент возникновения сиг. щ нала перезаписи с предыдущего блока 7, если К-ый разряд находится в

11 II !

, либо по йереходу К-го разряда

I I t1 в 1 . И в том и в другом случае перенос "1" в последующих за К-ым разрядом перезаписываемых разрядах

25 счетчика 3 закончится, если выбранное количество триггеров в любой рассматриваемой группе удовлетворяет условию: г 3 . Т,2к! (1)

30 где t, — время переноса л — задержка, создаваемая на одном триггере счетчика 3;

1 — количество триггеров в группе; 35

Т вЂ” период тактовой частоты;

К - предшествующий перезаписываемым разряд.

354 4

Как видно из приведенного выражения в предлагаемом преобразователе требования к величине допустимой задержки, создаваемой на триггерах счетчика в каждой следующей группе, уменьшается. Следовательно, количество триггеров в каждой последующей группе может увеличиваться. По этой причине в данном преобразователе число блоков перезаписи, которое соответствует числу групп при большом количестве разрядов счетчика 3 существенно меньше, чем в известном.

Из выражения 1 также следует, что ограничение на точность измерения Т может быть снято путем уменьшения количества разрядов Р в группе. Для этого при заданном количестве разрядов и счетчика 3 должно быть незначительно увеличено число групп m.

Таким образом, в предлагаемом преобразователе ограничение на точность измерения, накладываемое разрядностью счетчика 3, может быть прак. тически снято схемотехническим путем и при меньшем числе элементов в цепи перезаписи. При этом достигаемая точность практически определяется быстродействием элементной базы.

При расширении диапазона измерения при заданной точности точное выполнение задержек затруднительно. В предлагаемом преобразователе набегающая задержка в двоичном счетчике может быть легко устранена путем выделения необходимого количества групп соответствующим введением блоком пере. записи.

1I90354!!90354

amon g ф

8 fãð. Aw. e

/f0 8 gp.

Таймер я

t маков

Заказ 6980/50 Тираа 405 Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!!3035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

Фц.инал ППП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4

Составитель П. Плетнева

Редактор Н. Пушненкова Техред А.Ач Корректор С. Шекмар