Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код

 

О П И С А Н И Е (938401

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснмк

Соцмалмстмчесммк

Республик (6I ) Дополнмтельное к авт. свил-ву(22)Замвлено02,12,80 (2l) 3210250! 18-21 с присоединением заявки J6(23 ) Приоритет 10.0 1.80

Опубликовано 23.06.82. БюллетеНь М 23

Дата опублмкованмя описания 27.06,82 (51)М. Кл.

H 03 К 13/20

ЙвуйвРствсквмЯ

СССР йо аиам взебввтеккЯ и вткрытвЯ (53) УДК 681, .325.3 (0ВВ.В) (72) Авторы изобретения

B. В. Марченков и Ю. В. Тубольцев

Ленинградский институт ядерной физики им.

АН СССР (7l) Заявитель (54) МНОГОСТОПОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ

ИНТЕРВАЛОВ В ЦИФРОВОЙ КОД

И зобретение относится к эвспернментажной ядерной физике, в частности к временным спектрометрам и моисет быть применено в нейтронных спектрометрах, испольэуюшнх время-пролетную методику.

Известен многостоповый пре образователь временных интервалов в цифровой код, содержаший счетчик времени, генератор тактовых импульсов, логику управления и . запоминаюшее устройство $1$. о

Недостатком этого преобразователя является наличие мертвого времени, когда точность измерений соизмерима с быстродействием элементной базы. При измерениях в наносекундной области необходимо

15 использовать сверхбыстрые элементы, что усложняет н в значительной степени:повышает стоимость таких преобразователей.

Наличие же мертвого времени приводит к искажению временного спектра. го

Наиболее близким к изобретению по технической сушности является многостоповый преобразователь временных интер2 валов.в цифровой код, содержаший четыре счетчи ка, генератор тактовых импульсов, таймер, сдвиговый регистр, выполненный на четырех трн(герах, и четыре логичес« кнк элемента И с двумя входами. Вход таймера соедйнен с входом установки в единичное состояние сдвигового регистра.

Первые входы логических элементов И обьединены между собой и соединены с выходом генератора тактовых импульсов, вторые входы логических эжментов И соединены с соответствуккцими выходами сдвигового регзгстра, а вьсиоды логнческщс элементов И подключены к соответствую» шим входам счетчиков. Момент начала формирования временных интервалов саре деляется сигналом Старт и происходит одновременно на всех триггерах сдвнго вого регистра. Окончание интервала, формируемого первым триггером, соответс вует моменту поступления первого стопового сигнала, окснчание интервала, формируемого вторым триггером - второму стоповому сигналу и т.д. (2g, 03840

Недостатком известного устройства яв- ляется то, что при случайном распреде ленин стоповых сигнала погрешность из мерения различна для каждого временного интервала и зависит не только от вероят-S ностного распределения стоповых сигналоь, ио и от распределения задержки ь каналах формирования временных интервалов.

Цель изобретения - повышение точ- to ности преобразований при вероятностном распределении стоповых сигналов путем статистического усреднения задержек ь каналах формирования временных интервалоь. lS

Поставленная цель достигается тем, что в многостопоьый щжобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий И счетчиков, И двухв годоьых логических эжментоь И, генератор такто-gp вых импульсов и таймер, первые входы логических элементов И обьедииены между собой и соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы элементов И соединены с входами соответс -у вуюших счетчиков, введены кольцевой сдвиговый регистр, синхронизирующий вход которого соединен с шиной стоп-импульсов, и распределитель стартовых импульсов, г1 выходов которого соединены coom>o ветстьенно с И информационными входами кольцевого сдьигового регистра, а синхронизируюший вход соединен с выходом тай- . мера, вход которого соединен с шиной старт-импульсов и с установочным входом

3S кольцевого сдьигоього регистра, И выхо« дов которого соединены с вторыми входами соответствующих И логических элементов И.

Кроме того, кольцевой сдвиговый ре ео гистр содержит р триггеров и р логи ческих элементов ИЛИ, причем синхронизируюшие входы всех триггеров объединены и" являются синхронизирующим входом регистра, входы установки в нулевое со- 4 стояние всех триггеров объешгнены и яьтчя устаноьочным входом регистра, прямой выход последнего триггера соединен с первым входом первого элемента

ИЛИ, выход каждого предыдущего триг 5о гера соединен с одним из входов com, ветствующего элемента ИЛИ, выход «ото-. рого соединен с информационным входом последуюгцего триггера, а вторые входы элементов ИЛИ являются информацисвнье ss ми входами регистра, инверсные выходы всех триггеров являготся выходами регистра.

1 ф

На фиг. 1 представлен многостоповый преобразователь ьременных интервалов в цифроьой код, на фи1.. 2 - кольцевой сдви говый регистр с H информационными входами, на фиг. 3 - распределитель старте вых импульссь.

Преобразователь (фиг. 1) состоит из таймера 1, распределителя 2 стартовых 5 импульсоь, генератора 3 тактовых иьапульсов, кольцевого сдвигового регистра 4 с Vl и«нHф оoрpм а циоosннHhыlм и вsхxоoдaаaм и, vl логических элементов 5,1-5. И И и счетчиков 6.1 - 6, O .

Кольцевой сдвигоьый регистр (фиг.2) состоит из и триггеров 7. 1-7. и и 1 логических элементов 8,1-8. и ИЛИ.

Распределитель стартовых имггульсов (фиг. 3) состоит из двоичного счетчика

9 и.дешифратора 10.

Принцип работы многостопоього преобразователя временных интервалов в цифровой код заключается в следующем.

В исходном состоянии на одном из выходов дешифратора 10, входящего в распределитель 2, будет логический 0". По сигналу Старт происходит установка всех п триггеров кольцевого сдвигового регистра 4 в единичное состояние и запуск таймера 1, определяющего время цикла работы преобразователя. По перво му сигналу Стоп происходит сброс ь нулевое состояние триггера 7 кольцевого сдвигового регистра 4, на-информационном входе которого был логический "0", посту паюшяй с одного иэ и выходов дешифратора 10, входящего в распределитель 2, При этом синхронизирующий вход одного из vi счетчиков 6 закрывается и счет импульсов генератора 3 на данном счетчике прекращается. Одновременно с этим триггер 7 кольцевого сдвигового регистра 4, установленный в нулевое состояние первым стоповым сигналом, вырабатывает через соответствующий элемент 8 ИЛИ разрешение для следующего триггера 7 кольцевого сднигового регистра ., 4, установка в нулевое состояние которого происходит по второму сигналу Стоп

Таким образом, еслй в исходном состожии логический "0 с одного из vl выходов дешифратора 10, входящего в распределитель 2, поступал на информационный вход первого триггера 7 регистра 4, то при поступлении И стоповых сигиалов ьсе триггеры 7 регистра 4 установятся ь нулевое состояние и на всех счетчиках 6 прекратится счет. При оксечании работы таймера 1 происходит добавление едииидержащий И счетчиков, и дьухьходоьых логических элементов И„генератор тактовых импульсов и таймер, первые входы логических элементов И обьедкнены между собой и соединены с выходом генератора тактовых импульсоь, а выходы элементов

И соединены с входвмн соответствующих счетчиков, о т л и ч à io щ к и с я тем, что, с целью повышения точности преобразований, ь него введены кольцевой сдвиговый регистр, синхронизкруюший вход которого соединен с шиной стоп-импульсов, и распределитель стартовых импульсов, р выходов которого соединены

4 соответственно с информационными а синхронизирукиций вход соединен с выходом таймера, вход которого соединен с шиной старт-импульсов и с установочным входом кольцевого сдьигового регистра, выходов которого соединены с вторыми входами соответствующих q логических элементов И.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что кольцевой сдвнго-. вый регистр содержит И триггеров и и логических элементов ИЛИ, причем синхронизкруюшке входы всех триггеров обьединены и являются синхронизируюшим входом режстра, входы установки в нулевое состояние всех триггеров обьедннены и являются установочным входом регистра, прямой выход последнего триггера соединен с первым входом первого элзмента ИЛИ, ььаод каждого предыдущего триггера coepsseH с одним кз входоь соответствующего элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом последующего триггера, и вторые входы элв-, ментов ИЛИ являются информационными входамк регистра, инверсные выходы всех триггеров являются выходами регистра.

2. Многостоповый конвертер с непоередственным преобразователем времени в код. Мис8.3ne4r 4рй МЕ И.", 1977, 140; М 2, 283-287.

5 038401 6 цы в последовательный двоичный счетчик

9 распределителя 2 и появжнке логического «0» на следующем выходе дешифратора 10, входящего в распределитель 2.

По второму сигналу Старт» процесс работы сохраняется, отличаясь только тем, что теперь первый временной интерьал будет сформирован следующим триггером

7 кольцевого сдвигового peracrpa 4 к измерен соответственно следующим счетчи- р . ком 6 по отношению к триггеру и счетчику, которыми был сформирован и измерен первый временной интервал в первом цикле измерения. Последний р-й триггер 7 кольцевого сдвигового регисгра 4 ь этом случае при установке в нулевое со- входами концевого сдвигового permcrpa, стояние по и-1 стопоьому сигналу вырабатывает разрешение для первого триггера установка в нулевое состояние xoropoго происходит по И-му стоповому сигналу р

Прк кольцевой выборке распределителем триггеров сдьигоього регистра вероятность формирования любого временного интервала каждым триггером сдьигоього регистра не зависит от вероятностного распределения стоповых сигналов.

Поскольку каждый временной интервал формируется всеми триггерами кольцевого сдьигоього регистра, то при случайном распределении задержек в каналах форми- Зр рования временных ин тервалов, результат измерения каждого временного интервала будет иметь так же случайное распределение, обусловленное распределением задеркек. С увеличением числа счетчиков

его рпспределенение будет стремиться к нормальному закону распределения.

Таким образ ом, многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код обладает преимушеством перед ер известным преобразователем, т.е. в нем исключена зависимость вероятности формирования любого временного интервала каждым триггером кольцевого сдвигового Источники информвц регистра и реализовано статистическое 45 принятые во внимание при Экс„ерткзе усреднение задержек в каналах формиро- 1. 4096Сапп Я „п1з дпоц у 1ц валов что умень- с110ю И 38<3." ВР,Юьб;Ъ6,4И,061-Иб4. ввния временных интервалов, что уменьшает погрешность измерения.

Ф ор мула изобретения

5р

1. Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код, со938401 двход

Составитель Ю. Тюпич

Редактор Г. Ус Техред К.Мыцьо Корректор М. шароши

Закво 4480/79 Тираж 959 Подниснм

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 335, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Прмктная, 4