Рециркуляционный измерительный преобразователь время-код

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения измерителей интервалов времени. Целью изобретения является повышение точности преобразования. Поставленная цель в рециркуляционном измерительном преобразователе время - код достигается тем, что в него введены элементы задержки 9, 10, D-триггер 12, элементы И 13, 14, элементы задержки 15, 16,.коммутатор 17. Кроме того, преобразователь содержит элемент НЕ 1, элемент задержки 2, элемент ИЛИ 3, элемент И 4, элемент задержки 5, элемент ИЛИ 6, реверсивный счетчик 7, формирователь 8 импульсов, элемент ИЛИ 18, элемент 19 задержки, элемент И 20 и элемент 21 задержки. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Гкцз 6 04 Р 10/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР р. -.../.

4"«i

ОПИСАНИЕ И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ

Фиг. 7

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4608743/21 (22) 23.11.88 (46) 23.03.91. БюлЛФ11 (71) Уральский политехнический институт им. С.M.Êèðîâà (72) А.B.Ïîòåìêèí (53) 531,761 (088,8) (56j Авторское свидетельство СССР

t4 506827, кл. G 04 F 10/04, 1975.

Авторское свидетельство СССР

N. 721796, кл. G 04 F 10/04, 21.20.77, (54) PЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЯ вЂ” КОД (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для по„„ Ц„„1636828 А1 строения измерителей интервалов времени.

Целью изобретения является повышение точности преобразования. Поставленная цель в рециркуляционном измерительном преобразователе время — код достигается тем, что в него введены элементы задержки

9, 10, О-триггер 12, элементы И 13, 14, элементы задержки 15, 16„коммутатор 17. Кроме того, преобразователь содержит элемент

HF 1, элемент задержки 2, элемент ИЛИ 3, элемент И 4, элемент задержки 5, элемент

ИЛИ 6, реверсивный счетчик 7, формирователь 8 импульсов, элемент ИЛИ 18, элемент

19 задержки, элемент И 20 и элемент 21 задержки, 5 ил.

11636828

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения измерителей .интервалов времени.

Целью изобретения является повыше- 5 ние точности преобразования за счет устранения неоднозначности при формировании импульса ошибки.

На фиг,1 приведена структурная схема рециркуляционного измерительного преоб- 10 раэователя время — код; на фиг.2 — временные диаграммы работы канала грубых измерений; на фиг.3 — 5 — временные диаграммы работы составных частей устройства по преобразованию величины Az. 15

Рециркуляционный преобразователь время — код (фиг.1) содержит элемент НЕ 1, элемент 2 задержки, элемент ИЛИ 3, элемент И 4. элемент 5 задержки, элемент ИЛИ

6, реверсивный счетчик 7 старших разря- 20 дов, формирователь 8 импульсов, элементы

9 и 10 задержки, D-триггеры 11 и 12, элементы И 13 и 14, элементы 15 и 16 задержки, коммутатор 17, элемент ИЛИ 18, элемент 19 задержки, элемент И 20, элемент 21 задер- 25 жки, реверсивный счетчик 22 младших разрядов.

Входная шина соединена с входами сброса и входами управления реверсивных счетчиков 7 и 22, R-входом 0-триггера 12, 30 вторыми входами элемента И 4 и входом элемента НЕ 1, выход которого соединен с

D-входом триггера 11, вторыми входами элементов И 13 и 14, через элемент 10 задержки с 0-входом триггера 12 и через эле- 35 мент 2 задержки с вторым входом элемента

ИЛИ 3, выход которого соединен с первым входом элемента И 14, выход которого через элемент 5 задержки соединен с первыми входами элементов ИЛИ 3 и 6, выход эле- 40 мента ИЛИ 6 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 7, выход первого разряда которого через последовательно соединенные формирователь 8 импульсов, элемент 9 задержки соединен с С-входами 45 триггеров 11 и 12, инверсные выходы которых соединены соответственно с первыми входами элементов И 13 и 14, выход элемента И 13 через элемент 15 задержки соединен с адресным входом коммутатора 17, 50 второй информационный вход которого соединен с выходом элемента И 14 и через элемент 16 задержки с первым информационным входом коммутатора 17, выход которого соединен с первым входом элемента 55

ИЛИ 18, выход. которого соединен с первым входом элемента И 20 и через элемент 19 задержки с вторым входом элемента И 20, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика 22 и через элемент 21 задержки с вторым входом элемен та ИЛИ 18, второй вход элемента ИЛИ 6 соединен с выходом реверсивного счетчика

22.

Преобразователь работает следующим образом.

Измеряемый импульс положительной полярности длительностью т„(фиг.2а) поступает на входы установки в "0" реверсивных счетчиков 7 и 22, D-триггера 12 и через элемент НЕ 1 на вход элемента 2 задержки.

Задержанный импульс отрицательной полярности (фиг,2б) через элемент ИЛИ 3 поступает на первый вход элемента И 4, на второй вход которого поступает незадержанный измеряемый импульс положительной полярности с входной шины устройства.

На выходе элемента И 4 формируется поло- жительный импульс длительностью t2 (время задержки в элементе 2 задержки), поступающий через элемент 5 задержки на вход элемента ИЛИ 3. Время задержки в элементе 5 задержки tg выбрано больше т2, таким образом, импульс длительностью

tg циркулирует по замкнутому контуру грубых измерений (элементы ИЛИ 3, И 4, элемент 5 задержки) с периодом определяющим дискретность грубых измерений (фиг.3в).

Импульсы циркуляции через элемент

ИЛИ 6 поступают на счетный вход датчика

7 старших разрядов. Реверсивные счетчики

7 и 22 работают в режиме суммирования в течение времени <х, а при отсутствии измеряемого сигнала г, — в режиме вычитания.

Срыв циркуляций в контуре грубых измерений происходит в момент прихода заднего фронта измеряемого импульса. 3а время тх на реверсивный счетчик 7 поступает число импульсов N«, на единицу больше целой х части отношения — .

tg

Временный интервал, заключенный между задним фронтом измеряемого импульса и передним фронтом последнего задержанного импульса циркуляций с выхода элемента 5 задержки (фиг,Зг), является ошибкой счета At. Для уточнения измерений необходимо из веса младшего разряда счетчика 7 вычесть величину Лт

tx = т5 (Nc 1) + (t5 At) = г5 сч

Выделение и точное измерение

At проводится по фронту последнего импульса контура грубых измерений только в том случае, если сработал младший разряд счетчика 7 (фиг.2д,ж).

Для повышения точности измерения импульс ошибки увеличивается на некоторую фиксированную величину At, чтобы

1636828 импульса точки k tg (фиг.4г — е) появляется очередной (k + 1)-й импульс циркуляций и, соответственно, импульс на выходе элемента 9 задержки. Срабатывание D-триггера 11 (фиг,4г, д) может произойти по предпоследнему импульсу с выхода элемента 9 задержки в то время, как уже появился (k + 1)-й импул ьс.

Для того, чтобы формирование импульса ошибки проходило по последнему, .а не по предпоследнему импульсу, с выхода элемента 9 задержки организован второй канал формирования .импульса ошибки (элемент 10 задержки, 0-триггер 12, элемент И 14, элемент 16 задержки), Сигнал на информационном входе 0-триггера 12 за45

55 циркуляции в контуре точных измерений (элемент ИЛИ 18, элемент 19 задержки, элемент И 20, элемент 21 задержки) не прекра- тились в случае At < тмин,д, с этой целью моменты срабатывания счетчика 7 задержи- 5 ваются в элементе 9 задержки на величину

At тмин.д(фиг.36), где Гмин.д минимально допустимая длительность импульса для используемой элементной базы.

Для выделения последнего импульса циркуляций контура грубых измерений используется двухканальная схема. Первый канал содержит D-триггер 11, элемент И 13, элемент 15 задержки, второй канал — 0триггер 12, элемент И 14, элемент 16 задержки, На фиг.За показан в растянутом временном масштабе измеряемый импульс, на фиг.Зб точками отмечены моменты времени

k т5 и показаны задержанные относительно моментов k t5 импульсы с выхода элемента 9 задержки. Исходное состояние

D-триггера 11 единичное, что соответствует уровню логического нуля на инверсном выходе (фиг.Зв). Первый импульс циркуляций грубого счета устанавливает на инверсном выходе 0-триггера 11 уровень логической единицы, последний импульс переводит триггер 11 в противоположное состояние (фиг.Зв), так как на информационном входе в это время присутствует уровень логической единицы (фиг.За). В результате на выходе элемента И 13 формируется импульс ошибки (фиг.Зг), В случае увеличения длительности измеряемого импульса (фиг,4а — в) импульс ошибки уменьшается, причем его минимальная длительность равна At при совпадении измеряемого импульса с точкой

k t5, При дальнейшем увеличении t< импульс ошибки скачком должен увеличиться до величины At + At, поскольку при прохождении задним фронтом измеряемого держки изменяется относительно измеряемого импульса на величину

t>p ) At (фиг.5б, в). Пунктиром (фиг.5) обозначен задержанный задний фронт измеряемого импульса на входе 0-триггера 12, сплошной линией — измеряемый импульс на входе D-триггера 11. Время задержки в элементе 10 задержки выбрано таким образом, что при совпадении заднего фронта измеряемого импульса с точкой k т D-триггер 12 не изменяет своего состояния по k-му импульсу с выхода элемента 9 задержки (фиг, 5г), и сигнал ошибки формируется только в первом канале на выходе элемента И 13 (фиг.5в). В этом случае второй канал находится в режиме ожидания последнего импульса, а 0-триггер 12 возвращается в исходное состояние следующим измеряемым импульсом. На фиг. 5д-з показаны сигналы в точках, соответствующих фиг.5а — г для случая, когда появился (k + 1)-й импульс на выходе элемента 9 задержки, т.е задний фронт измеряемого импульса расположен по оси времени дальше точки k tq. Формирование импульса ошибки в первом канале происходит по k-му импульсу (фиг.5ж), во втором канале — по (k + 1)-му импульсу (фиг.5з). Задержки в элементах 15 и 16 задержки выбраны из условия т 5 =т16 ) т

Коммутатор 17 анализирует по адресному входу уровень сигнала второго канала и, если последний находится в режиме ожидания, то пропускает на выход сигнал первого канала, в противном случае на выход коммутатора 17 поступает сигнал второго канала (фиг.6). На фиг.6а,б показаны ошибки в первом и втором каналах на выходах элементов

15 и 16 задержки соответственно, а пунктиром — сигнал для режима ожидания для второго канала. На фиг.6в показан сигнал на выходе коммутатора, который в случае высокого уровня на адресном входе в момент

t пропускает на выход сигнал первого канала, в противоположном случае- сигнал второго канала.

Импульс сигнала ошибки с выхода коммутатора 17 поступает на один из выходов элемента ИЛИ 18, с выхода которого непосредственно через элемент 19 задержки поступает на первый и второй входы элемента

И 20 соответственно.

На выходе элемента И 20 импульс укорочен на 2 т1я (t19 — время задержки в элементе 19 задер «ки). С выхода элемента И 20 импульс ошибк поступает на первый вход элемента ИЛИ 18, через элемент 21 задержки и происходит следующий цикл уменьшения его длительности. Импульс циркулирует по замкнутому контуру: (эле1636828 мент ИЛИ 18, элемент 19 задержки, элемент

И 20, элемент 21 задержки) до тех пор, пока его длительность не станет tMgH д, т.е. минимально возможной длительности сигнала для микросхем применяемой серии. Число лишних циркуляций, обусловленных добавкой At, априорно известно и может быть легко учтено, т.е, длительность импульса ошибки может быть представлена числом циркуляций (Aт+ A) мин,д =2 и ти, где N — число импульсов, поступивших на счетный вход реверсивного счетчика 22.

По окончании процесса циркуляции в счетчиках старших 7 и младших 22 разрядов записывается код, пропорциональный измеряемому интервалу хх = 4сч z5 — 2 N t19 .

Формула изобретения

Рециркуляционный измерительный преобразователь время — код, содержащий входную шину, четыре элемента задержки, два элемента И, три элемента ИЛИ, реверсивный счетчик старших разрядов, реверсивный счетчик младших разрядов, формирователь импульсов, О-триггер, элемент НЕ, вход которого соединен с входной шиной, управляющими входами реверсивных счетчиков старших и младших разрядов, с вторым входом первого элемента И, выход которого через второй элемент задержки соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого через первый элемент задержки соединен с выходом элемента НЕ, выход первого элемента

ИЛИ соединен с первым входом первого элемента И, счетный вход реверсивного счетчика старших разрядов соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход о() которого соединен с выходом реверсивного счетчика младших разрядов, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого через третий

5 элемент задержки соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены четыре элемента задержки, два элемента И, коммута10 тор, второй 0-триггер, вход сброса которого соединен с входной шиной, входами сброса реверсивных счетчиков старших и младших разрядов, выход младшего разряда реверсивного счетчика старших разрядов через

15 последовательно соединенные формирователь импульсов, пятый элемент задержки соединен с тактовыми входами первого и второго триггеров. инверсные выходы которых соединены соответственно с первыми

20 входами третьего и четвертого элементов И, вторые входы которых объединены между собой и соединены с D-входом первого триггера, с выходом элемента НЕ и через шестой элемент задержки с D-входом второго триг25 гера, выход третьего элемента И через седьмой элемент задержки соединен с адресным входом коммутатора, первый информационный вход которого через восьмой элемент задержки соединен с выходом

30 четвертого элемента И и вторым информационным входом коммутатора, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого через четвертый элемент задержки соединен с вы35 ходом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом первого элемента ИЛИ.

1636828

1636828

Составитель В.Котов

Техред M,Моргентал

Корректор О.Ципле

Редактор И.Шулла

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

Заказ 815 Тираж 271 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская нэб., 4/5