Цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов

 

Изобретение может быть использовано в цифровых измерительных устройствах, в частности в цифровых преобразователях угла . Цель изобретения - упрощение цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов. Цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов содержит генератор Г импульсов, элементы НЕ 2 и 3, второй счетчик 4 импульсов, RS-триггеры 5 и 6, D-триггеры 7 и 8, четырехканальный синхронизируемый мультиплексор 9 и первый сметчик 10 импульсов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 29/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Вы,г. (21) 4805128/21 (22) 22.03.90 . (46) 07.03.92. Бюл. ¹ 9 (71) Новополоцкий политехнический институт им. Ленинского комсомола Белоруссии (72) А.С.Вершинин (53) 621.317.075 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 817614, кл. G 01 R 29/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N. 1449937, кл. 6 01 R 29/00, 1989. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ СЕРЕДИНЫ ВИДЕОИМПУЛЬСОВ

„„5g „„1718148 А1 (57) Изобретение может быть использовано в цифровых измерительных устройствах; в A. частности в цифровых преобразователях угла, Цель изобретения — упрощение цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов. Цифровой измеритель временного положения середины ви-деоимпульсов содержит генератор 1 импульсов, элементы НЕ 2 и 3, второй счетчик 4 импульсов, RS-триггеры 5 и 6, D-xpvrrгеры 7 и 8, четырехканальный синхронизируемый мультиплексор 9 и первый счетчик 10 импульсов. 2 ил.

1718148

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в цифровыхх изме рител ьн ых устройствах.

Известно устройство для определения середины видеосигнала, содержащее пороговую схему, выход которой подключен к линии задержки с 2п+1 отводами, симметрично расположенными относительно среднего вывода, 2п элементов НЕ, (п+1) элемент И и элемент ИЛИ с (и+1) входами, к которым подключены выходы всех (и+1) элементов И, входы которых через элементы

НЕ.симметрично подключены к выводамлинии задержки.

Недостатком устройства является низкая точность определения середины видеосигнала. Для увеличения точности необходимо увеличивать количество выводов линии задержки, что приводит к значительному усложнению устройства, Известен цифровой измеритель временного положения середины прямоугольных видеоимпульсов, содержащий два элемента И, два триггера, генератор и счетчик, выход которого соединен с первым входом первого триггера (RS-триггера), выходом соединенного с первым входом первого элемента И, а вторым входом — с первым входом второго элемента И, к другому входу которого подключен выход второго триггера (счетного), вход которого соединен с выходом генератора, выход второго элемента И вЂ” с входом счетчика и выходом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов. Причем первый вход второго элемента И является входом устройства, а выход счетчика через формирователь импульсов подключен к выходу устройства, Недостатком измерителя является ограниченность функциональных возможностей, так как рассмотренный цифровой измеритель временного положения середины прямоугольных видеоимпульсов спосо- бен определять искомый параметр только для одного импульса.

В практике измерений часто встречается задача определения середины двух произвольно расположенных прямоугольных видеоимпульсов произвольной длительности, например при выполнении операции усреднения с целью повышения точности в цифровых времяимпульсных устройствах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов (на четыре серии ТИ), первый и второй RS-триг25 . входы первого и второго D-триггеров соединены

45

5

20 геры, первый и второй D-триггеры, первый и второй элементы НЕ, четыре элемента И, элемент ИЛИ и счетчик импульсов, информационный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, вход распределителя импульсов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертый .выходы распределителя импульсов соединены соответственно с первыми входами первого, третьего, второго и четвертого элементов И, второй вход первого элемента И соединен с прямым выходом первого RS-триггера, S-вход которого является первым входом измерителя, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом первого О-триггера, второй вход третьего элемента И вЂ” с прямым выходом второго RS-триггера, S-вход которого является вторым входом измерителя, второй вход четвертого элемента И соединен с прямым выходом второго 0-триггера. 0с шиной единичного логического сигнала, С— вход первого D-триггера соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с первым .входом измерителя, Свход второго D-триггера — с выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен с вторым входом измерителя, R-входы первого и второго RS-триггеров и D-триггеров соединены между собой, с входом R счетчика импульсов и с выходом переполнения счетчика, который является выходом измерителя.

Рассмотренный цифровой измеритель временного поло>кения середины видеоимпульсов позволяет определять искомый параметр как для одного видеоимпульса, так и для двух видеоимпульсов, но его недосгатком является сложность схемы (конструкции).

Цель изобретения — упрощение цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов, Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель временного поло>кения середины видеоимпульсов, содержащий генератор импульсов, первый и второй элементы НЕ, первый и второй RS-триггеры, первый и второй D-триггеры, первый счетчик импульсов, причем 0-входы первого и второго D-триггеров соединены с шиной единичного логического сигнала, С-вход первого D-триггера соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с S-входом первого RS-триггера и является первым входом измерителя, С-вход

1718148

20

30 сов;

45

50 второго D-триггера соединен с выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен с S-входом второго RS-триггера и является вторым входом измерителя, R-входы RSтриггеров и 0-триггеров соединены между собой, с R-входом первого счетчика импульсов и с выходом переполнения первого счетчика импульсов, который является выходом измерителя, дополнительно введен второй счетчик импульсов и четырехканальный синхронизируемый мультиплексор, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, прямой выход первого RS-триггера — с информационным входом первого канала мультиплексора, информационный вход третьего канала мультиплексора — с прямым выходом первого.

О-триггера, прямой выход второго RS-триггера соединен. с информационным входом второго канала мул ьтиплексора, информационный вход четвертого канала мультиплексора — с прямым выходом второго

0-триггера, первый выход второго счетчика — с первым адресным входом мультиплексора, второй выход второго счетчика — с вторым адресным входом мультиплексора. синхровход мультиплексора — с выходом генератора импульсов; счетный вход второго счетчика — с выходом генератора импульВведение. мультиплексора в состав уст.ройства позволило значительно упростить цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов по сравнению с известным измерителем, так как искл1очены четыре элемента И, элемент

ИЛИ, а также дешифратор и четыре элемента И, входившие в распределитель импульсов.

На фиг.1 приведена структурная схема цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов; на фиг.2— временная диаграмма работы рассматриваемого цифрового измерителя.

Цифровой измеритель временного Roложения середины видеоимпульсов содержит генератор 1 импульсов, элементы НЕ 2 и 3, первый счетчик 4 импульсов, два RSтриггера 5 и 6, два 0-триггера 7 и 8, четырехканальный синхронизируемый мультиплексор 9 и второй счетчик 10 импульсов. Цифровой измеритель имеет первый 11 и второй 12 входы и.выход 13, Выход генератора 1 импульсов соединен с входом второго счетчика 10 импульсов и с синхровходом мультиплексора 9. Вход первого элемента НЕ 2 соединен с S-входом первого RS-триггера 5 и с первым входом цифрового измерителя 11. Выход первого . элемента HE 2 соединен с С-входом первого

0-триггера 7,, вход второго элемента НЕ 3— с S-входом второго RS-триггера 6 и с вторым входом цифрового измерителя 12. Выход второго элемента HE 3 соединен с С-входом второго D-триггера 8. 0-входы первого 7 и второго 8 D-триггеров соединены с шиной единичного логического сигнала. R-входы первого 5 и второго 6 RS-триггеров, первого

7 и второго 8 0-триггеров соединены между, собой, с R-входом первого счетчика 4 импульсов; С выходом переполнения первого счетчика 4 импульсов и с выходом 13 цифро-. аого измерителя. Прямые выходы первого 5 и второго 6 RS-триггеров соединены соответственно с первым и вторым информационными входами мультиплексора 9; прямые выходы первого 7 и второго 8 D-триггеровсоответственно с третьим и четвертым информационными входами мультиплексора

9, первый и второй выходы второго счетчика

10 импульсов — соответственно с первым и вторым адресными входами мультиплексора 9, выход которого соединен.со счетным входом первого счетчика 4 импульсов.

Цифровой измеритель работает следующим образом.

Работу цифрового измерителя будем рассматривать в соответствии с временными диаграммами его работы для случая определения временного положения середины двух видеоимпульсов (фиг.2)..

Согласно фиг.2 получим

Т4 + Т2 2 + Т4 + Т2 + Т3 + Т1 2

Тзад

2 (1) ГдЕ Таад — фИКСИрОВаННЫй ИНтЕрВаЛ. ВРЕМЕни от искомой точки середины между центрами двух прямоугольных видеоимпульсов до формируемого выходного импульса (требуется, чтобы Т„д = const); т1 — длительность первого входного импульса, поступающего на вход 11; т2- длительность второго входного импульса, поступающего на вход 12;

Тэ — интервал времени между задним фронтом первого и передним фронтом второго входных импульсов;

Т4 —.ИНтЕрвал вРемени между задним фронтом последнего (в данном случае второго) импульса и формируемым выходным импульсом.

Преобразуя выражение (1) получаем

Т4 Т2 Та Т2 Т3 Т1

Т = — + — + — + — + — + — = зад 2 4 2 2 2 4

=т4+ т2+ тэ+ — т1 =const =2

3 1 1 и 1 .4, 2 4 . f (2) 1718148

Тогда г ь:л <=2 =r f+r — т+ з + д 3

1

+ r> . — f (3)

Операция умножения временного интервала на частоту следбвания импульсов эквивалента заполнению этого временного интервала импульсами соответствующей частоты.

Как следует из (3), временное положение формируемого счетчиком 4 выходного импульса строго (с точностью до одного дискрета) фиксировано относительно середины между центрами двух исходных прямоугольных видеоимпульсов, В исходном положении RS-триггеры 5 и

6, Ь-триггеры 7 и 8 и счетчик 4 импульсов находятся в нулевых состояниях, т,е, сброшены. Импульсы с выхода генератора 1 импульсов воздействуют на вход счетчика 10 импульсов (двухразрядный), который работает врежиме циклического счета,,т.е. вырабатывает на своих двух выходах циклично

40 повторяющиеся четыре кодовые комбинации, которые воздействуют на соответствующие два адресных входа мультиплексора

9. Кроме того, на синхровхад мультиплексора 9 постоянно действуют импульсы с выхода генератора 1. Поскольку указанные

RS-триггеры и D-триггеры находятся в нулевых состояних, то на все информационные входы мультиплексора 9 действуют нулевые логические сигналы, в результате чего на выходе мультиплексора 9 импульсы отсутствуют и счетчик 4 импульсов сохраняет нулевое состояние.

С появлением первого импульса на входе 11 (фиг.2) по его переднему фронту RSтриггер 5 устанавливается в единичное состояние, При этом на выходе элемента НЕ

2 устанавливается нулевой логический сигнал, но D-триггер 7 своего состояния не изменит (останется в нулевом состоянии):

RS-триггер 6 и 0-триггер 8 также сохраняют нулевое состояние. В результатетого, что на .первый информационный вход мультиплексора 9 поступает единичный логический сигнал с прямого выхода RS-триггера 5, на выходе мультиплексора 9 формируются им- 50 пульсы с частотой f/4, где f — частота им-. пульсов генератора 1; Это следует йз того, что циклично повторяющиеся четыре кодовые комбинации на адресных входах мультиплексора 9 .с одновременным 55 стробираванием (синхронизацией) nooseредно подключают каждый информационный вход мультиплексора 9 к ега выходу. И если единичный логический сигнал действует только на один из четырех инфбрмацианных входов мультиплексора 9, то на его выходе будут формироваться импульсы с частотой f/4. Такое состояние схемы сохраняется в интервале времени х1 (фиг.2).

По заднему фронту первого импульса (вх.11) на выходе элемента HE 2 формируется положительный перепад напряжения и.

0-триггер 7 устанавливается в единичное состояние. В результате с прямого выхода

О-триггера 7 на третий информационный вход мультиплексора 9 начинает действовать единичный логический сигнал. Таким образом, на первый и третий информационные входы мультиплексора 9 одновременно действуют единичные логические сигналы, В результате на выходе мультиплексора 9 формируются импульсы с частотой f/2 и с равномерным расположением во времени.

Такое состояние схемы сохраняется в интервале времени тз (фиг,2},.счетчик 4 импульсов заполняется импульсами с частотой

f/2.

С появлением второго импульса на входе 12 (фиг.2) rio его переднему фронту RSтриггер 6 устанавливается в единичное состояние и выдает единичный логический сигнал на второй информационный вход мультиплексора 9. В результате на все три первые информационные входы мультиплексора 9 действуют единичные логические сигналы и на его выходе формируются

Ф импульсы с частотой — f. Такое состояние

4 схемы сохраняется в интервале времени т2 (фиг.2), счетчик 4 заполняется импульсами с частотой — f.

4

По заднему фронту второго импульса (вх.12) О-триггер 8 устанавливается в единичное состояние и выдает единичный логический сигнал на четвертый информационный вход мультиплексора 9. В результате на все четыре информационные входа мультиплексора 9 действуют единичные логические сигналы, и на выходе последнего формируются импульсы с частотой

f. Такое состояние схемы сохраняется в интервале времени r4 (фиг.2), счетчик 4 импульсов заполняется импульсами с частотой f.

Импульсом переполнения счетчика 4 импульсов все триггеры 5 — 8 сбрасываются в нулевое состояние, счетчик 4 импульсов также переходит в нулевое состояние, и на выход 13 выдается выходной рабочий импульс, временное положение которого сдвинута относительно искомой точки между

1718148

10 центрами первого и второго импульсов на время зад. - 2n 1/f = const.

Как видно из фиг.1, схема цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов симметрична относительно входов 11 и 12, в результате чего исходные импульсы могут располагаться во времени произвольно, т.е. второй импульс (по вх.12) может опережать первый, импульсы могут накладываться друг на друга произвольным образом и т.д. Таким образом, предлагаемая схема цифрового измерителя инвариантна относительно временного расположения исходных импульсов.

Предлагаемый цифровой измеритель может работать в режиме определения временного положения середины одного прямоугольного видеоимпульса, подаваемого на любой из двух его входов 11 или 12. Для этого на один (любой) вход подается исходный импульс, а-на другой вход - нулевой логический сигнал. Рабата цифрового изме- рителя в этом режиме аналогична предыдущему режиму, только соответствующие, RS-триггер и D-триггер, подключенные к входу, на который подается логический ноль, все время будут находиться в нулевых состояниях, и счетчик 4 импульсов будет заполняться импульсами с частотой f/4 и

f/2 в соответствующие интервалы времени.

Временное положение входного импульса (вых.13) сдвинуто относительно середины импульса на постоянное время задержки зад = 2" 2/f = const.

Возможен еще один режим работы определения временного положения середины одного прямоугольного видеоимпульса.

Для этого необходимо обьединить входы 11 и 12 и подать на них исходный импульс. В результате, на выходе 13 сформируется выходной импульс, временное положение которого сдвинуто относительно середины исходного импульса на постоянное..время задержки

Тзад = 2" 1/1 = const.

Предлагаемый цифровой измеритель значительно проще известного технического решения, так как при тех же технических характеристиках и функциональных возможностях одним мультиплексором замен е н ы. де ш и ф ра то р (в ра с и редел ителе импульсов), восемь элементов И и элемент

ИЛИ. Таким образом, сокращены. аппарат5

20 ные затраты на реализацию цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов, который может быть использован в цифровой измерительной технике, где требуется усреднение временного положения видеоимпульсов, например в цифровых измерителях — преобразователях угла.

Формула изобретения

Цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов, содержащий генератор импульсов, первый и второй элементы НЕ, первый и второй RSтриггеры, первый и второй О-триггеры, первый счетчик импульсов, причем О-входы. первого и второго 0-триггеров соединены с шиной единичного логического сигнала, Свход первого D-триггера соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с S-входом первого RS-триггера и является первым входом измерителя, Свход второго D-триггера соединен с выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен с S-входом второго RS-триггера и

25 является вторым входом измерителя, R-входы RS-триггеров и 0-триггеров соединены между собой, с R-входом первого счетчика импульсов и с выходом переполнения первого счетчика импульсов, который является

30 выходом измерителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, он содержит второй счетчик и четырехканальный синхронизируемый мультиплексор, выход которого соединен со счетным входом

35 первого счетчика видеоимпульсов, прямой выход первого RS-триггера соединен с информационным входом первого канала мультиплексора, информационный вход третьего канала мультиплексора соединен с

40 прямым выходом первого О-триггера, прямой выход второго RS-триггера соединен с информационным входом второго канала мультиплексора; информационный вход четвертого канала мультиплексора соеди45 нен с прямым выходом второго О-триггера, первый выход второго счетчика соединен с первым адресным входом мультиплексора, второй выход второго счетчика соединен с вторым адресным входом мультиплексора, 50 синхровход мультиплексора соединен с выходом генератора импульсов. счетный вход второго счетчика соединен с выходом генератора импульсов.

1718148

Редактор В. Данко

Заказ 879 Тираж ° Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Ж! (11

77R (5) 7Ю3 (6) 719 (7) 7Ю (8) Составитель А, Вершинин

Техред М.Моргентал Корректор О, Кундрик