Преобразователь интервала времени в код

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов в различных устройствах, например цифровых частотомерах. Изобретение позволяет повысить точность и быстродействие преобразования за счет определения и учета при формировании выходного Кода времени запаздывания фронта эталонной (опорной) частоты . относительно фронта измеряемого интервала времени. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ1 Т.1ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 03 М 1/50

ГГ! >УФОЙ .:17 . °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 40 13235/24-24 (22) 17.01,86 (46) 15.03.88. Бюл. В 10 (72) А,И. Журавлев, В.А. Зотов, И.В. Корольков, В.В. Никитин н А.К,Панкратов (53) 681.325(088.8) (56) Аппаратура для частотных и временных измерений. Под ред. А,П. Горшкова. И.: Советское радио, 1971, с. 172.

Авторское свидетельство СССР

11 1166310, кл. Н 03 М 5/08, 1983.

„„SU, 1381708 А1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛА ВРЕМЕНИ В КОД (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов в различных устройствах, например цифровых частотомерах. Изобретение позволяет повысить точность и быстродействие преобразования эа счет определения и учета при формировании выходного кода времени запаздывания фронта эталонной (опорной) частоты относительно фронта измеряемого интервала времени. 2 ил.

1381708 товую частоту генератора 5 в меандры (фиг. 2г), компаратором 12 и интегратором 13, на выходе которого в первом полупериоде входного напряжения формируется линейно возрастающее напряжение, а во втором — линейно убывающее. Максимальное напряжение на выходе интегратора Б „ соответствует полному тактовому интервалу генератора 5. Применение пилообразного напряжения указанной формы позволяет избежать нежелательных переходных процессов, возникающих в сигнальных цепях при резком переключении уровней. По заднему фронту импульса одновибратора 9 запускается аналого-цифровой преобразователь 15, который по окончании времени преобразования выдает со своего информационного выхода код напряжения, поступившего с блока 14 на его информационный вход, а также вырабатывает сигнал "Готовность", поступающий на входы элементов И 19 и 20 и вход элемента 16 задержки и предназначенный для записи кода в сумматор 3 и сброса преобразователя 15.

В зависимости от состояния выходов триггера 7 через коммутатор 18 на входы сумматора 3 поступает прямой или дополнительный код с выхода преобразователя 15 и записывается в него по переднему фронту сигнала с выхода элемента 16 задержки, Триггер 7 фиксирует состояние элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 в моменты начала и конца измеряемого интервала времени, т.е. по фронту импульсов, подаваемых на его С-вход с одновибраторов 9 и 10 через элемент ИЛИ 11.

При функционировании преобразователя возможны следующие ситуации.

Начало измерительного интервала приходится на момент t, когда напряжение на выходе интегратора 13 нарастает (фиг. 2е). Тогда время,прошедшее от начала измеряемого интервала до первого занесенного в счетчик 1 импульса, можно выразить через напряжение на выходе интегратора 13, зафиксированное в момент времени t> следующим образом:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испольравляющих входах, поскольку на выходе

"Готовность" аналого-цифрового преобразователя 15 присутствует нулевой потенциал, закрывающий элементы И 19

40 и 20.

При установке на шине 19 положительного уровня напряжения (фиг.2а) импульсы с генератора 5 эталонной частоты (фиг. 2б) проходят через эле45 менты И ч, ИЛИ 2 на вход счетчика 1, где осуществляются формирование старших разрядов кода измеряемого интервала (фиг, 2в). Кроме того, по фронту сигнала на шине 19 запускается одновибратор 9,импульс с выхода которого50 (фиг. 2ж) через элемент ИЛИ 11 поступает на управляющий вход блока 14 выборки и хранения, где по его фронту запоминается потенциал, имеющийся

55 в этот момент на выходе интегратора

13, Пилообразное напряжение (фиг.2е) формируется последовательно соединенными трв1iером 8, преобразующим так",=Т-Т вЂ” = T(1 )=Т2 (2 -Ng);

Пщакс Пчакс

Ц1 ИС, U1 где Т вЂ” период частоты генератора 5; зовано для измерения временных интервалов в различных устройствах, например, цифровых частотомерах, Цель изобретения — повышение точности и быстродействия.

На фиг, 1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг,2 временная диаграмма его работы.

Преобразователь содержит счетчик

1 импульсов, второй элемент ИЛИ 2, накапливающий сумматор 3, первый элемент И 4, генератор 5 эталонной частоты, элемент ИСКЛЮЧАИМЦЕЕ ИЛИ 6, D-триггер 7, счетный триггер 8, одновибраторы 9 и 10, первый элемент ИЛИ

11, компаратор 12, интегратор 13, блок 1ч выборки и хранения, аналогоцифровой преобразователь 15, элемент

16 задержки, преобразователь 17 прямого кода в дополнительный код, коммутатор 18 кодов, второй и третий элементы И 19 и 20, входную шину 21 25 и выходную шину 22, Преобразователь работает следующим образом.

В начальный момент, до поступления на входную шину 19 преобразовате- 30 ля положительного потенциала, задающего измеряемый интервал времени, счетчик 1 установлен в нулевое состояние, в сумматоре 3 записан код нуля, коммутатор 18 закрыт из-эа отсутствия единичного сигнала на обоих уп1381708

N — напряжение и соотнетстную11 4 щий ему код аналого-цифрового преобразователя 15: и, U — максимальное преобразуемое м«кс

5 напряжение, разрядность и квант напряжения аналогоцифрового преобразователя 15.

Так как при этом на выходе элемен- 10 та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 присутстьует нулевой сигнал, триггер 7 устанавлива— ется в ноль что обеспечивает комму1

И тацию дополнительного кода (2 — Nl ) с выходов аналого-цифрового преобра15 зователя 15 на входы сумматора 3.

Начало измерительного интервала

f приходится на момент t когда напря1 жение на выходе интегратора 13 убывает (фиг. 2е), тогда

I г Ц11 -и

Т = Т 2 N

1 11

"макс

Так как в этом случае на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 присутствует единичный сигнал, обусловленный 25 нулевым состоянием выхода триггера

8, триггер 7 устанавливается в единицу что обеспечивает коммутацию на

I входы сумматора 3 прямого кода N< с

1 выходов преобразователя 15, 30

По истечении измеряемого интервала спадом сигнала на входной шине преобразователя запускается одновибратор

10 (фиг, 2з). По фронту импульса, выработанного одновибратором и прошедшего через элемент ИЛИ 11, напряжение интегратора 13, соответствующее концу измеряемого интервала време.ги, подается на информационный вход преобразователя 15, который запускается по 40 спаду импульса, выработанного одновибратором 10. По окончании времени преобразования на выходе преобразователя

Il 11

15 появляется сигнал Готовность который поступает на входы элементов 45

И 19 и 20 и вход элемента 16 задержки, В зависимости от потенциалов на управляющих входах коммутатора 18 на входы сумматора 3 поступает прямой или дополнительный код, соответствующий напряжению на интеграторе 13 к концу измеряемого интервала.

При этом возможны следующие ситуации.

Конец измерительного интервала приходится на момент t, когда напряжение на выходе интегратора 13 нарастает (фиг. 2е). В этом случае время, прошедшее от последнего занесенного в

СЧЕТЧИК 1 ИМПУЛ1.Са ДО МОМЕНта ОКОНчания измеряемого интервала, ранно

U g

Т . — = Т-2

Э смаке 2 т,е, на сумматор 3 должен поступать прямой код с выхода преобразователя

15, что и обеспечивается, так как триггер 7 установлен в единицу, что обусловлено единичным сигналом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6.

Конец измерительного интервала ! приходится на момент t2, когда напряжение на вьгходе интегратора 13 убынает.

Тогда ( л и

1=Т вЂ” Т вЂ” =Т2(2

1 макс

N ), 2 т.е. на сумматор 3 должен поступать дополнительный код, что выполняется, так как триггер установлен н ноль °

В случае переполнения сумматора 3 содержимое счетчика корректируется.

Показания счетчика импульсов 1 соответствуют старшим разрядам, а показания сумматора 3 — и младшим разрядам кода измеряемого интервала времени. формула и э о б р е т е н и я

Преобразователь интервала времени в код, содержащий счетчик импульсов, два элемента И, первый вход первого из которых соединен с выходом генератора эталонной частоты, а второй вход является входной шиной, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены аналого-цифровой преобразователь, накапливающий сумматор, преобразователь прямого кода н дополнительный код, блок выборки и хранения, коммутатор кодов, компаратор, интегратор, два одновибратора, D-триггер, счетный триггер, третий элемент

И, два элемента ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮlllEE ИЛИ и элемент задержки, причем выход генератора эталонной частоты соединен с входом счетного триггера, выход которого соединен с первым входом компаратора и с перным входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и объединен с входами первого и второго одновибраторов, выходы которьгх соединены с соот1381708 ФфазрюУы

Cm. разряды

Фиг.1 ветствующими входами первого эпемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя и блока выборки и хранения и с С-входом D-триггера, D-вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, прямой выход соединен с первым входом второго элемента И, а инверсный выход соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента И, с входом элемента задержки и соединен с выходом "Готовность аналого-цифрового преобразователя, вход "Гашение" которого объединен с управляющим входом накапливающего сумматора и соединен с выходом элемента задержки, информационные выходы соединены с соответствующими входами преобразователя прямого кода в обратный код и информационными входами первой группы коммутатора кодов, информационные входы второй группы которого соединень1 соответственно с выходами преобразователя прямого кода в обратный код, первый и второй управляющие входы соединены с выходами соответственно второго и третьего

5 элементов И, а выходы — с информационными входами накапливающего сумматора, выходы с первого по и-й которо/ го (n — количество младших разрядов преобразователя) и выходы счетчика импульсов являются выходной шиной преобразователя, а (п+1)-й выход накапливающего сумматора соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход соединен со счетным входом счетчика, выход интегратора соединен с информаО ционным входом блока выборки и хранения, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, вход интегратора соединен с выходом компаратора, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала.

13S 1708

Фиа2

Составитель 3. Моисеенко

Редактор Т. Парфенова Техред Л.Сердюкова Корректор А. Обручар

Заказ 1194/55 Тирам 928 Подписное

ВНИИПИ 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