Преобразователь временного интервала в код

 

СО(ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (511 4 H 03 M 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ l

3ii4t, g", (21) 3851021/24-24 (22) 07,12.84 (46) 30 ° 10.87. Бюл. 1(40 (71) Институт кибернетики им. В,М.Глушкова (72) И.Д.Войтович и А.Н.Королев (53) 681.325 (088.8) (56) Appl, Phys, Letters, 36, 1(12, 1980, р.1008-1010.

Гитис Э,И, и др, Аналого-цифровые преобразователи, М,: Энергоиздат, 1981, с.151. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННОГО ИНТЕРВАЛА В КОД (57) Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для аналогоцифрового преобразования временного интервала в код. Оно позволяет уменьшить погрешность и повысить разрешающую способность преобразователя.Для этого преобразователь временного интервала в код содержит формирователь

1 старт- и стоп-импульсов, вход которого является входной шиной, две передающие линии 2 и 3 соответственно старт- и стоп-импульсов, индуктивно и связанные с 2 джоэефсоновскими элементами 4, и два токоограничивающих элемента 5> причем длина передающей

tl линии старт-импульса в 2 раз больше длины передающей линии стоп-импульса, где n — число разрядов выходного ко- д да. 4 ил.

1349001

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для аналогоцифрового преобразования временного

5 интервала в код.

Целью изобретения является- уменьшение .погрешностей и повышение разрешающей способности преобразователя.

На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг.2 — выполнение формирователя 1; на фиг. 3 — условия компенсации токов в линиях 2 и 3; на фиг. 4 — пример топологии преобразователя ° 15

Блок-схема (фиг.1) содержит формирователь 1 старт- и стоп-импульсов, передающую линию 2 старт-импульса, передающую линию 3 стоп-импульса,ини дуктивно связанные 2 джоэефсоновс- 2л ких элементон 4, индуктивно соединенных с линиями 2 и 3, токоограничивающие элементы 5 сопротивлением R причем длина передающей линии 2 и старт-импульса н 2 раз больше дли- 25 ны передающей линии 3 стоп-импульса, где п — число разрядов выходного кода.

Принцип работы устройства заключается в следующем. 30

Импульс измеряемой длительности поступает на вход формирователя 1 и формирует по переднему фронту стартимпульс единичной формы, который поступает в передающую линию 2. При прохождении старт-импульса по линии

2 к элементу 5 последовательно с одинаковой задержкой переключаются н состояние 1 джозефсоновские элементы 4. По заднему фронту входного им- 40 пульса формируется стоп-импульс единичной формы и подается н передающую линию 3 для компенсации влияния импульса н линии 2 на джозефсоновские элементы 4. Так как длина линии 3 в 4В и

2 раз меньше, то стоп-импульс догоняет старт-импульс за время, меньшее, чем старт-импульс проходит расстояние между двумя соседними джозефсоновскими элементами. Следовательно, остальные джозефсононские элементы в состояние н)п не переводятся. В зависимости от длительности входного импульса изменяется единичный код на и выходе 2 джозефсононских элементов.

После считывания кода джозефсононские элементы путем кратковременного уменьшения их тока питания при одновременном сбросе импульсов тока н линиях 2 и 3 переводятся в состояние "0 — устройство готово к следующему измерению.

Сопротивления элементов 5 передающих линий для устранения искажения должны равняться характеристическому сопротивлению линий. В качестве джозефсоновских элементов можно использовать туннельные одиночные джозефсоновские контакты или интерферометры на их основе °

В качестве формиронателя 1 можно использовать известные схемотехнические решения. Так, на фиг, 2 приведена реализация преобразователя временного интервала в код с формирователем, использующим логический элемент ЦЕ. В соответствии с лриведен1 ными эпюрами входного напряжения и напряжения на выходе элемента НЕ ясно, что лишь во время, когда U „ О, джозефсононским элементам разрешено переключение и состояние с напряжением, Процесс компенсации током в линии 3 влияния волны тока н линии 2 связан с изменением местоположения рабочей точки джозефсононского элемента на его управляющей характеристике (фиг,3) .

В случае использования н качестве джозефсононского элемента одиночного джозефсоновского контакта его управляющая характеристика может быть сделана несимметричной, Выберем ток питания элемента величиной I (фиг.3а).

Тогда н случае появления в передающей линии 2 тока ? — kÔ /2M (где M — эффективная индуктивность, характеризующая магнитную связь линии с джозефсононским контактом; k c 1 — параметр, зависящий от формы управляющей характеристики) рабочая точка переместится из сверхпроводящей области (точка "а") н нормальную область (т.

"б") и контакт переключится н состояние с напряжением, что соответствует логической "1", Если теперь ток I уменьшится, то контакт останется в этом состоянии с напряжением, пока импульсный ток питания не уменьшится до нуля. В случае появления в линии 3 тока 1 - 1 Ф/2М (в момент I =О). рабочая точка переместится из сверхпроводящего состояния (т. а ) также н снерхпронодящее (т."н"), Если те- . перь в линии 2 появится ток I, соответствующий волне напряжения нходно1349001 го сигнала Б „, то контакт останется в сверхпроводящем состоянии, так как рабочая точка не выйдет за пределы сверхпроводящего состояния управляющей характеристики. По оси абсцисс рабочая точка задается величиной (I + I ) 211/k, причем знак тока I отрицательный, что достигается выбором направления этого тока компенсации или топологически.

В качестве джозефсоновского элемента можно использовать не только одиночный джозефсоновский контакт, но и сквид. Управляющая характеристика сквида приведена на фиг.36. Принцип рекомпенсации аналогичен. Однако для его реализации необходимо создать поток смещения = Р /4 за счет дополнительного постоянного тока в любой из передающих линий или за счет тока смещения в имеющейся в сквиде шине смещения. Кроме того, управляющая характеристика сквида может быть сделана несимметричной аналогично рассмотренной характеристике контакта, в этом случае поток смещения не нужен, Длина линии 3 должна быть н 2 или более раз меньше длины линии 2, Так, если для преобразователя (фиг.2) линия 3 слишком длинная, то компенсация тока и линии 2 для последних джозефсоновских элементов происходит с максимальной временной задержкой распространения сигнала по линии 3: чl,, где ч — скорость электромагнитной волны в линии 3 длиной 1>.

За это время волна в линии 2 длиной

1 проходит расстояние Ь1 = А1, (l), Чтобы не было ошибочного переключения еще одного элемента, требуется выполнение условия ь1 с bl (2),где

61 соответствует кванту времени

Так как h 1 = 1 /2, то с учетом (1) и (2) получаем условие 1 < 1 2 ", Таким образом, компенсация должна происходить за время, меньшее, чем старт-импульс пройдет расстояние между двумя соседними джоэефсоновскими элементами, иначе потребуется учитывать возникающую ошибку (лишние переключения) дополнительными логическими блоками.

Устройство предназначено для аналого-цифрового преобразования длительности нходного импульсного напряжения в цифровой единичный код.При необходимости получения широкоиспользуемого двоичного кода требуется просуммировать все единицы на выходе

AEI с помощью изнестных криоэлектронных сумматорон ° В зависимости от принципа построения сумматоров джозефсоновские элементы подключаются к элементам сумматора на резистивной логике непосредственно или имеют ин10 дуктиниую связь с ними.

На фиг. 4 приведен,топологический рисунок фрагмента преобразователя, включающего джозефсоновские элементы (контакты) и передающие линии 2 и 3, Пунктирными линиями обозначен размер

al и величина Л1, линий 2 и 3 соответственно. Для выбранного промежутка между линиями в 10 мкм ширина меандра будет 490 мкм. Таким образом, ширина ячейки 0,5 мм. Длина ме1 андра для 8-разрядного АЦП 1„

2 ь1, = 7,68 мм, где Ь1 = 30 мкм одновременно длина одной ячейки меандра

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Преобразователь временного интервала н коц, содержащий формирователь

35 старт- и стоп-импульсов вход котороУ

rn является входной шиной, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ,уменьшения погрешностей и повышения разрешающей способности преобраэоваи

40 теля, в него введены 2 джозефсоновских элементов, где п — число разрядов выходного кода, дна токоограничивающих элемента и две передающие линии соответственно старт- и стоп-импульи

4 соВ индуктиВнО сОединенные с 2 джозефсоновскими элементами, выходы которых являются выходными шинами, при этом входы передающих линий старти стоп-импульсов соединены соответст" венно с одноименными выходами форми" рователя старт- и стоп-импульсов, а выходы — через соответствующие токоограничивающие элементы — с шиной нулевого потенциала, причем длина передающеЙ линии старт-импульсОВ В 2 раз больше длины передающей линии стоп-импульсов.! 349001

Фиг. Г

Составитель В.Солодова

Редактор А.Маковская Техред А. Кравчук Корректор С,Шекмар

Заказ 5200/57

Тираж 899 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4