Преобразователь кода во временной интервал

 

Изобретение относится к цифровым системам автоматического управления и обработки информации. Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет устранения временной задержки начала преобразования относительно момента поступления тактового импульса. Преобразователь содержит генератор эталонной частоты 1,фазовый детектор 2, временной дискриминатор 3, фильтр нижних частот 4, управляемый генератор 5, делитель частоты 6, триггер 7, счетчик импульсов 8, блок сравнения кодов 9, регистр 10. Поставленная цель достигается применением управляемого генератора, запускаемого стартовым импульсом, со стабилизацией частоты генерации. Преобразователь формирует прецизионный временной интервал, пропорциональный входному коду и начинающийся в момент прихода стартового импульса. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1474848 А 1 (51) 4 Н 03 M 1/82 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

12. Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4276336/24-24 (22) 06.07.87 (46) 23.04.89. Бюл. N - 15 (72) В.Н.Петров и О.П.Глебова (53) 681.325(088.8) (56) Гитис Э.И. Преобразователи ин-. формации для электронных цифровых вычислительных устройств. М,: Энергия, 1975, с.268, рис.6-9.

Авторское свидетельство СССР

В 1229961, кл. Н 03 М 1/82, 1984. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА ВО ВРЕМЕЬНОИ ИНТЕРВАЛ (57) Изобретение относится к цифровым системам автоматического управления и обработки информации.

Цель изобретения — повышение точно3 сти преобразования за счет устранения временной задержки начала преобразования относительно момента поступления тактового импульса. Преобразователь содержит генератор 1 эталонной частоты, фазовый детектор 2, временной дискриминатор 3, фильтр 4 нижних частот, управляемый генератор

5, делитель 6 частоты, триггер 7, счетчик 8 импульсов, блок 9 сравнения кодов, регистр 10, Поставленная цель достигается применением управляемого генератора, запускаемого стартовым импульсом, со стабилизацией частоты генерации. Преобразователь формирует прецизионный временной интервал, пропорциональный входному коду и начинающийся в момент прихода стартового импульса. 5 ил.

74848 2

f0

1 14

Изобретение относится к цифровым системам автоматического управления и обработки информации и может быть использовано в радиолокационных и радионавигационных системах, в частности в цифровых генераторах опорных сигналов систем автосопровождения объектов по дальности.

Цель изобретения — повышение точ ности преобразования.

На фиг.1 изображена функциональная схема преобразователя кода во временной интервал; на фиг,2— временные диаграммы его работы; на фиг.3 — функциональная схема фазового детектора и график его рабочей характеристики; на фиг.4 — функциональная схема временного дискриминатора; на фиг.5 - функциональная схема управляемого генератора.

Преобразователь кода во временной интервал содержит генератор 1 эталонной частоты, фазовый детектор

2, временной дискриминатор 3, фильтр

4 нижних частот, управляемый генератор (УГ) 5, делитель 6 частоты, триггер 7, счетчик 8 импульсов, блок 9 сравнения кодов, регистр 10 входную 11 и выходную 12 шины.

Преобразователь кода во временной интервал работает следующим образом.

Исходное состояние преобразователя кода во временной интервал определяется выходным напряжением триггера 7, уровень логической "1" с инверсного выхода которого (фиг.2б) поддерживает нулевые данные на выходе делителя 6 частоты (фиг.2е), временного дискриминатора

3 (фиг.2п), счетчика 8 импульсов (фиг.2с), блокируя работу перечисленных блоков, а уровень логического "0" с прямого выхода триггера 7 (фиг.2в) блокирует работу УГ 5 (фиг.2д). Момент начала преобразова ния кода во временной интервал соот-! ветствует моменту прихода стартового импульса, поступающего на входную шину 11 (фиг.2а), а момент окончания преобразования (момент формирования выходного импульса схемы 9 сравнения) (фиг.2т) задается величи- ной кода, поступающего на входы блока 9 сравнения кодов из задатчика кода - регистра 10.

Стартовый импульс изменяет

I состояния выходов триггера 7 на противоположные, снимая блокировку с делителя 6 частоты, временного дискриминатора 3,счетчика 8 импульсов, и зanyскает УГ S..

Импульсы УГ 5 (фиг.2д) заполняют счетчик 8 импульсов, поступая на его счетный вход (фиг.2с). В то же время система ФАПЧ, состоящая из делителя 6 частоты, фазового детектора

2, временного дискриминатора 3, фильтра 4 нижних частот, УГ 5, поддерживает постоянными величину и знак рассогласования фазы импульсов эталонного генератора 1 и фазы импульсов УГ 5.

Фаза импульсов УГ 5 отражается временным положением импульсов,снимаемых с выхода делителя 6 частоты, фаза импульсов эталонного генератора 1 — временным положением его

20 выходных импульсов.

Фазовый детектор 2, сравнивая временное положение импульсов эталонного генератора 1 (фиг.2г) и временное положение импульсов с выхо25 да делителя 6 частоты (фиг.2е), формирует на первом выходе импульсы, длительность которых пропорциональ . на времени совпадения сравниваемых входных импульсов (фиг.2ж), Возникающее под действием различных факторов (например, климатических) фазовое рассогласование импульсов эталонного генератора 1 и УГ 5 пропорционально изменяет дли- тельности импульсов на первом выходе фазового детектора 2, т.е. отРажает величину фазового рассогла сования, отрабатываемого ФАЛЧ. Поэтому формируемые на первом выходе фазового детектора 2 импульсы условно названы импульсами рассогласования. Знак рассогласования определяется уровнем напряжения на втором выходе фазового детектора 2 (фиг.2з). Случаю опережения импульсами делителя 6 частоты импульсов эталонного генератора 1 соответству ет уровень логической "1", а случаю отставания импульсов делителя 6 частоты от импульсов эталонного генератора — уровень логического "0" на втором выходе фазового детектора 2, Термин "опережение" употребляется для случая, когда фронты импульсов эталонного генератора 1 совпадают с импульсами уровня логической "1 . на выходе делителя 6 частоты, термин "отставание" — когда фронты импульсов эталонного генератора 1 сов1474848

Ллл 7 0 л

"1 т где „ — длительность импульсов первоначального рассогласования; — длительность импульса текущего рассогласования;

К вЂ” коэфициент передачи временного дискриминатора;

Z — - показатель степени, соответствующий знаку рассогласования (принимает значение "0" или "1"), Соответственно изменению уровня напряжения на выходе временного дискриминатора 3 изменяется уровень напряжения на выходе фильтра 4 нижних частот (входное напряжение УГ 5) (фиг.2р) где Уф (с) — выходное напряжение фильтра 4 нижних частот;

W (р) — передаточная функция фильтра 4 нижних частот;

L(Q >(t)3 — изображение по Лапласу выходного напряжения временного дискриминатора;

L 1 ... — операция обратного преобразования Лапласа, При этом изменяются частоты генеэации импульсов УГ 5, приближая падают с импульсами уровня логического "0" на выходе делителя 6 частоты.

Информация о длительности первого из выходных импульсов фазового детектора 2 (первоначальное рассогласование) хранится в памяти временного дискриминатора 3. Длительность кажцого из последующих импульсов с первого выхода фазового детек тора 2 сравнивается во временном дискриминаторе 3 с первоначальным рассогласованием.

Пропорционально разности длительности первого и текущего импульсов и в соответствии со знаком рассогласования изменяется уровень напряжения на выходе временного дискриминатора 3 (фиг ° 2п): текущее временное рассогласование импульсов на первом и втором входах фазового детектора 2 к первоначальному: где К „, — коэффициент передачи

10 УГ 5;

U (t) — выходное напряжение фильФ тра 4 нижних частот; — частота генерации импульсов УГ 5, соответст15 вующая нулевому напряжению на его входе.

В момент равенства значений выходного кода счетчика 8 импульсов и входного преобразуемого кода, хранящегося в регистре 10, блок 9 сравнения кодов вырабатывает выходной импульс (фиг.2т), который устанавливает в исходное состояние триггер 7, блокируя тем самым работу преобразователя кода во временной интервал до прихода очередного стартового импульса и формируя на выходной шине 12 сигнал окончания временного интервала.

Таким образом, преобразователь кода во временной интервал обеспечивает повышение точности преобразования кода во временной интервал за счет ликвидации погрешностей преобразования, вызванных во-первых, нестабильностью частоты импуль" сов управляемого генератора, заполняющих преобразуемый временной интервал между импульсами запуска и

40 окончания преобразователя, во-вторых, .отсутствием синхронизации стартового импульса и момента запуска управляемого генератора. Точность преобразования кода во временной интер45 вал определяется стабильностью частоты эталонного генератора 1.

Один из вариантов технической реализацтти входящих блоков преобразователя кода во временной интервал показан на фиг.3. Фазовый детектор

2 (фиг,За) включает элемент 13 совпа- дения и D-триггер 14, при этом первый вход фазового детектора 2 является первым входом элемента 13 сов-. падения, а второй вход фазового детектора 2 — вторым входом элемента

13 совпадения. Длительность выходных импульсов элемента 13 совпаде1474848 где К„

15 ния отражает рассогласование фаз эталонного генератора 1 и УГ 5. Знак рассогласования определяется уровнем напряжения на выходе D-триггера 14 фазового детектора 2. Рабочая характеристика фазового детектора в координатах, Л изображена на фиг.3б где — длительность импульсов на выходе элемента 13 совпадения, а временной сдвиг между импульсами эта лонного генератора 1 и импульсами делителя 6 частоты на входе элемента 13 совпадения, отражающий рассогласование фаз, Т, — период импульсов эталонного генератора 1.

На участке характеристики 0...-2

То положительным приращениям временного сдвига соответствуют отрицательные приращения, -,чительности импульсов на выходе э кента 13 совпадения фазового детектора 2. На

То участке характеристики 2 ...То положительным приращениям временного сдвига Л соответствуют положи. тельные приращения длительности импульсов на выходе элемента 13 совпадения фазового детектора 2. Для устранения неоднозначности преобразования используется D-триггер 14, с помощью которого фиксируется заданный участок характеристики, на котором производится преобразование

h7. в . При работе на участке

То характеристики О... 2 производится инверсия знака выходного напряжения временного дискриминатора 3 управляющим напряжением с выхода

D-триггера 1 фазового детектора 2.

Временной дискриминатор 3 преобразователя кода во временной интервал (фиг.4) включает интегратор

15, аналого-цифровой преобразователь 16, регистры 17 и 18, триггер

19, блок 20 вычитания, цифроаналоговый преобразователь 21.

Интегратор 15 временного дискриминатора 3 может быть выполнен по схеме аналогового интегратора со сбросом. Вход сброса интегратора 15 объединен с его аналоговым входом.

Передаточная функция интегратора описывается следующим уравнением: коэффициент передачи интегратора, lUo ламп I

1Б„t

2 где Т„- постоянная времени интегрирования интегратора 15;

Ц „ — опорное напряжение аналого-цифрового преобразователя 16;

Uов — амплитуда импульсов рассогласования на выходе фазового детектора 2;

Т вЂ” период следования импульсов эталонного ге20 нератора 1.

Аналого-цифровой преобразователь

16 производит квантование выходного

1 напряжения интегратора 15 в моменты, соответствующие спадам импульсов

25 рассогласования с первого выхода фазового детектора 2.

Регистр 18 служит для хранения первоначального рассогласования, регистр 17 - для записи текущего рас30 согласования .Триггер 19 обеспечива- ° ет управление записью информации в регистр 18.

В исходном состоянии ячейки регистров 17 и 18 временного дискри35 минатора обнулены, а триггер 19 находится в состоянии логической 1 .

Названные элементы заблокированы сигналом "Лог."1" с выхода триггера 7. При измейении состояния триг40 гера 7 на обратное (по приходу стартового импульса) блокировка регистров 17 и 18 по R-входам и триггера

19 по S-входу снимается.

Информация о длительности импуль45 са первоначального рассогласования, преобразуемого интегратором 15 (фиг.2и) и аналого-цифровым преобразователем 16, по спаду импульса рассогласования заносится в регистр

5р 17 временного дискриминатора 3 ° По спаду этого же импульса триггер 19 сбрасывается в "0" (фиг.2к), обеспечивая запись информации о длительности импульса первоначального рассогласования в регистр 18 и запрещая последующие срабатывания этого триггера по тактовому С-входу.

Все последующие выходные импульсы фазового детектора .2, тактирующие 1474848

30 триггер 19, подтверждают состояние логического "0" на его выходе, обеспечивая тем самым хранение занесенной в регистр 18 информации о дли5 тельности первоначального рассогласования (фиг ° 2л). Информация о длительности каждого из последующих импульсов рассогласования с выхода аналого-цифрового преобразователя 16 заносится в регистр 17 (фиг.2м), тактируемый выходными. импульсами фазового детектора 2.

Блок 20 вычитания вычисляет разность со знаком длительностей первоначального (с выхода регистра 18) и текущего (с выхода регистра 17) рассогласований (фиг.2н).

Цифроаналоговый преобразователь

2i (фиг.2п) формирует выходное напряжение временного дискриминатора, уровень которого изменяется в соответствии с изменением выходного кода блока 20 вычитания, а направление изменения определяется уровнем сиг»: нала на входе управления цифроаналогового преобразователя 21 (с выхода триггера 14 фазового детектотора 2), Управляемый генератор 5 прямоугольных импульсов (фиг.5) включает в свой состав стабилизатор 22 напряжения, элемент 23 совпадения, дроссель 24 конденсатор 25. Частота генерации счетных импульсов определяется параметрами дросселя 24 и конденсатора 25, а также типом микросхемы, используемой в качестве элемента 23 совпадения.

Стартовый импульс, преобразуе— мый триггером 7 в уровень напряжения логической "1" (фиг.2в), поступает .на второй вход УГ 5, создавая тем самым условия для генерации прямоугольных импульсов на выходе УГ 5.

Иэменейие уровня напряжения на пер- 45 вом входе УГ .5, вызываемое фазовым рассогласованием импульсов эталонного генератора 1 и УГ S вызывает пропорциональное изменение напряжения на выходе стабилизатора 22 напряжения, а значит, изменяется и уровень напряжения питания элемента

23 совпадения. Соответственно значению и направлению изменения напряжения питания элемента 23 совпадения изменяется и частота генерации счетных импульсов УГ 5. формула и з о б р е т е н и я

Преобразователь кода во временной интервал, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого соедйнен. с первым входом фазового детектора, фильтр нижних частот, выход которого соединен с первым входом управляемого генератора, выход которого подключен к первому входу делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора,счетчик импульсов, выходы которого соединены с соответствую-. щими первыми входами блока сравнения кодов, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам регистра, а выход соединен с первым входом триггера, первый выход которого является выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности преобразования, в него введен временной дискриминатор, выход которого соединен с входом фильтра нижних частот, первый и второй входы соединены соответственно с первым и вторым выходами фазового детектора, а третий вход временного дискриминатора объединен с входом обнуления счетчика импульсов и вторым входом делителя частоты и подключен к второму выходу триггера, второй вход которого является входной шиной,а первый выход подключен к второму входу управляемого генератора, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов.

1474848

1474848

1474848

Составитель .В. Войтов

Редактор А.Козориз Техред Л.Олийнык Корректор.М.Демчик

Заказ 1911/57 Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101