Разностный счетчик импульсов

 

Союз Советскик

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 936433 (6l) Дополнительное к авт, свнд-ву (22) Заявлено 13.10.80 (21) 2991297/18-21 с присоединением заявки J9 (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень Ют 22

Дата опубликования описания 17.06.82

{5I)M. Кл.

Н 03 K 23/02

РкудвРетвивык квинтет

СССР аа девам взвбретеиий и открытий (53) УДК 621. .374.32 (088.8) (72) Автор изобретения (54) РАЗНОСТНЫЙ СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при реализации технических средств в этой области, например в осциллографических измерителях амплитудных параметров сигнала.

Известен разностный счетчик импульсов, позвошпоший получать разность в прямом коде при вычитании двух пачек с произвольным количеством импульсов, содержаший счетные декады, блоки выявления нуля декад, триггеры и формирователь, в состав которого входит генератор, частота генерации которого на порядок превьппает частоту счетных импульсов (1) .

Недостатком известного устройства является его относительно низкое быстродействие.

Известен разностный счетчик импуль 2о сов, содержащий входную шину, реверсивный счетчик, блок распределения импульсов, блок управления, триггер, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен со входной шиной и с первым, вторым входами блока распределения импульсов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, первый и второй выходы блока распределения импульсов соединены соответственно с тактовыми входами сложения и вычитания реверсивного счетчика 32$ .

Однако быстродействие такого счетчика недостаточно высоко. Максимальное время установления всего счетчика возникает в момент перехода из состояния - в состояние "0 и определяется суммарным временем установления реверсивного счетчика импульсов, дешифратора, блока управления и триггера знака, что ограничивает частоту счетных импульсов, поскольку момент перехода счетчика из состояния — в. состояние 0 заранее не известен. Уменьшение частоты счетных импульсов суще»:

6433

Блок распределения импульсов содержит два элемента И-НЕ, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока распределения импульсов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока распределения импульсов, На фиг. 1 приведена схема предложенного устройства; на фиг. 2 - временные пачкам и (фиг. 2, диаграмма 20), по

55 заднему фронту которых формирует короткий импульс (фиг. 2, диаграмма 21) и импульс установки нуля (фиг. 2, диаграмма 22), который задержан относи3 93 ственно удлиняет время измерения, особенно щж цифровом усреднении, которое может производиться по результатам

100, 1000 и более измерений.

Цель изобретения — повышение быстродействия разностного счетчика импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в разностный счетчик импульсов, содержащий входную шину, реверсивный счетчик, блок распределения импульсов, блок управления, триггер, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен со входной шиной и с первым и вторым входами блока распределения импульсов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, первый и второй выходы блока распределения импульсов соединены соответственно с тактовыми входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, введены три элемента И-НЕ, дополнительный триггер и элемент HJIH HE, первый, второй входы и выход которого соединены соответственно с выходами переноса, заема реверсивного счетчика и с первым входом первого элемента

И-НЕ, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом блока управления и со входом установки нуля дополнительного триггера, вход установки в единицу которск о соединен со входом сброса реверсивного счетчика и с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дополнительного триггера, выходы второго и третьего элементов И-HE соединены соответственно со входами установки в единицу и ноль триггера.

50 диаграммы сигналов в характерных точках схемы.

Устройство содержит реверсивный счетчик 1, триггер 2, блок 3 распределения импульсов, состояший.из элементов 4 и 5 И-НЕ, дополнительный триггер 6, элемент 7 ИЛИ-НЕ, элементы

8-10 И-НЕ, блок 11 управления, входную шину 12, вход 13 блока 11 управления и выходы 14 - 17 блока 11 управления.

На. фиг. 2 обозначено: временная диаграмма 18 сигналов на входной шине

12; временные диаграммы 19 — 22 сигналов соответственно на выходах 14—, 17 блока ll управления.

На фиг. 1 входная шина 12 соединена со входом 13 блока ll управления и с первыми входами элементов 4 и 5

И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 2, входы установки в ноль, в единицу и счетный. вход которого соединены соответственно с выходами элементов 9 и 10 И-НЕ и с выходом 14 блока 11 управления, выход

16 которого соединен со входом установки в единицу дополнительного трит гера 6 и со входом сброса реверсивного счетчика 1, тактовые входы сложения, вычитания, выходы заема и переноса которого соединены соответственно с выходами элементов 4 и 5 И-НЕ, с первым и вторым входами элемента 7

ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента 8 И-НЕ, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом 15 блока 11 управления .и со входом установки в ноль дополнительного триггера 6, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов 9 и 10 И-НЕ, вторые входы которых соедйнены- с выходом 17 блока 11 управления.

Устройство работает следуюшим образом.

Блок 11 управления формирует на своих выходах по мере поступления на вход пачек импульсов (фиг. 2, диаграмма 18), их огибающую (фиг. 2, диаграмма 19) и путйм деления частоты импульсов огибающей на два формирует импульсы, соответствующие четным

5 9 64 тельно короткого импульса на величину его длительности.

Рассмотрим возможные варианты работы устройства.

Пусть триггер 2 находится в нулевом состоянии в момент поступления импульса установки куля. На инверсном выходе триггера 2 присутствует 1", и первая пачка. из m входных импульсов (фиг. 2, диаграмма 18) через элемент 1о

5 И-НЕ поступает на тактовый вход вычитания реверсивного счетчика 1.

Поступление каждого счетного импульса уменьшает содержимое счетчика на единицу (для случая десятичного реверсивного счетчика 0 — «9 — «8 — «...). В результате реверсивный счетчик 1 оказывается в состоянии, соответствуюшем дополнительному коду числа m . По око@чании пачки из и импульсов, спад им- ро пульса, поступаюшего с выхода 14 бло. ка 11 управления (фнг. 2, диаграмма

18) меняет состояние триггера 2 на противоположное, т.е. переводит его в единичное состояние. На прямом выходе 25 триггера 2 появляется 1", и вторая пачка из и входных импульсов (фиг. 2„ диаграмма 18) через элемент 4 И-HE поступает на тактовый вход сложения реверсивного счетчика 1. Поступление каждого счетного импульса увеличивает содермапаое счетчика на единицу.

Пусть и с rn . Тогда увеличение сОдержимОгО счетчика происходят сле дующим образом: ... — «9-«О — «1 — "2 — « ...— .. При этом разность и -rn получена в прямом коде. В момент перехода 9 — «О на выходе переноса реверсивного счетчика 1 формируется импульс переноса, о который через элемент 7 ИЛИ-НЕ поступает на первый вход элемента 8 И-HE„ на втором входе которого присутствует сигнал с выхода 15 блока ll управления (фиг. 2, диаграмма 20). Поскольку во время прихода пачки из и импульсов, сигнал на выходе 15 блока 11 управления имеет уровень 1". импульс с выхода элемента 7 ИЛИ-НЕ через элемент

8 И-НЕ поступает на вход установки нуля триггера 6, устанавливая последний в нулевое состояние. На инверсном выходе триггера 6 появляется 1".

После окончания второй пачки, спад импульса, поступаюшего с выхода 14 .блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма

19) изменяет состояние триггера 2 на противоположное, т.е. переводит его в нулевое состояние. Вслед за этим сигнал

33 б с выхода 17 блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма 21) через элемент.

10 И-НЕ поступает на вход установки в ноль триггера 2, устанавливая его в нулевое состояние. Поскольку в этот момент триггер 2 уже находится в нулевом состоянии, переключения его. не происходит. Далее следует сигнал (фиг.2, диаграмма 22), который устанавливает реверсивный счетчик 1 в нулевое состояние и триггер 6 в единичное состояние, после чего описанный пикл работы устройства повторяется.

Пусть теперь rn ) n . В этом случае содержимое счетчика, увеличиваясь, не достигает нулевого состояния, и разность присутствует в реверсивном счетчике 1. в дополнительном коде. Кроме того, реверсивный счетчик 1 не формирует импульс переноса, в результате чего триггер 6 остается в епиничном состоянии и на его прямом выхопе присутствует уровень,"1 . Сигнал с выхопа 17 блока

11 управления (фиг. 2, диаграмма 21) через элемент 9 И-НЕ поступает на вход триггера 2, устанавливая его в единичное состояние. Таким образом, второй цикл работы устройства начина« ется со сложения. При этом содержимое счетчика увеличивается следуюшим образом 0 — «1- 2 — ... — «ти. После окончания первой пачки импульсов триггер 2 изменяет свое состояние на противоположное и вторая пачка импульсов уменьшает содержимое счетчика: m - и1 — 1- ...., m- и . В результате разностыт — и п1жсутствует в реверсивном счетчике 1 в прямом коде, поскольку rn и . Далее цикл работы устройства повторяется.

Пусть триггер 2 находится в единичном состоянии в момент прихода импульса выхода 16 блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма 22). При этом цикл работы устройства начинается со сложения.

Этот случай описан для ти и

Пусть теперь rr1 (и . Цикп работы устройства начинается со. Сложения:

0- 1-«2-ь ... — «m. После окончания первой пачки импульсов триггер 2 переключается и производится вычитание:

m — «rn - 1 — «... -" 1- 0 9 8 .... Поскольку m < п, разность представлена в реверсивном счетчике 1 в дополнительном коде. В момент перехода 0- - 9 на выходе заема реверсивного. счетчика 1 формируется импульс, кото рый устанавливает триггер 6 в нулевое состояние. Сигнал с выхода.17 блока

11 управпения (иг. 2, диаграмма 21) через элемент 10 И-НЕ поступает на вход установки нуля триггера 2, устанавливая его в нулевое состояние; и следующий цикл работы устройства начинается с вычитания: 0 — 9- ... m

При этом импульс заема, формируемый в момент перехода 0- 9 не проходит через элемент 8 И-НЕ, поскольку на диаграмма 20) в этот момент присутствует 0 . После окончания первой пачки импульсов триггер 2 перекпючается, и содержимое счетчика 1 начинает увеличиваться; пч — ьт + 1 — ... — . 9 - 0-> 15

1- „. -п -щ . Разность и — m npHсутствует в счетчике 1 в прямом коде, так как o > m . В момент перехода

9- 0 формируется импульс переноса, который устанавливает триггер 6 в.ну- 20 левое состояние. Импульс с выхода 17 блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма 21) через элемент 10 И-НЕ устанав ливает триггер 2 в нулевое состояние.

Однако переключения триггера 2 не,про- 25 исходит, так как поспедннй после окончания второй пачки импульсов уже на,ходится в нулевом состоянии. Далее описанный цикл работы устройства повторяется.

ЗО

Независимо от исходного состояния и количества импульсов в пачках устройство позволяет получить разность в прямом коде, начиная со второго цикла иэмерения, Максимальная частота счетних импульсов определяется быстродействием

35 применяемых в устройстве логических элементов. Потеря одного цикла измерення происходит только при изменении знака разности rrr- n что возможно, ао например, при подаче на вход осциллографического измерителя другого сигнала, илн при выборе других измеряемых точек сигнала. При этом время измерения за счет потери одного цикла измерения при наличии цифрового усреднения по

45 результатам 100; 1000; К измерений увеличивается всего на 0,01; 0,001;

1/К соответственно. Это позволяет достичь бопее высокого быстродействия по сравнению с известным.

1. Разностный счетчик импульсов, содержащий входную шину, реверсивный

7 936433 8 счетчик, блок распределения импульсов, блок управления, триггер, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен с входной шиной и с первым и вторым входами блока распредепения импульсов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, первый и выходе 15 блока 11 управления (фиг. 2, rÎ второй выходы блока распределения импульсов соединены соответственно с тактовыми входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены три элемента И-НЕ, дополнительный триггер и элемент ИЛИ-НЕ, первый, второй входы и выход которого соединены соответственно с выходами переноса, заема реверсивного счетчика и с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом блока управления и с входом установки нуля дополнительного триггера, вход установки в единицу которого соединен с входом сброса реверсивного счетчика и с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дополнительного трптера, выходы второго и третьего элементов И-НЕ соединены соответственно с входами установки в единицу и ноль триггера.

2. Счетчик по п. 1, о т л и ч а ю. шийся тем, что блок распределения импульсов содеркит два элемента -HE, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока распределения импульсов, третий и.четвертый входы которого соединены соответственно с вторЪжи входами первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых,соединены соответственно с первым и вторым выходами блока распределения импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 572934, кл. Н Q3 К 23/02, 1977.

Формула изобретения. 2. Авторское свидетельство СССР № 666646, кл. Н 03 К 23/02, 1979 . (прототип).

936433

Составитепь Ранов

Редактор И. Митровка Техред Л.Пекарь

Корректор И. Муска

Филнад ППП "Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4258/76 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5"