РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ПВК С ХРОНОТРОННЫМ ИНТЕРПОЛЯТОРОМ Российский патент 2012 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования длительности коротких одиночных импульсов в цифровой код в широком временном диапазоне с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования.

Известен преобразователь, содержащий многоотводную линию задержки, схему И, счетчик импульсов, линию задержки, схему ИЛИ, регистр памяти и шифратор [1].

Недостатками преобразователя являются низкое быстродействие преобразования и большое мертвое время преобразования.

Известен преобразователь-прототип, имеющий в своем составе схему И, счетчик импульсов, первую линию задержки, схему ИЛИ, схему НЕ, вторую линию задержки [2].

Недостаток преобразователя-прототипа заключается в низком быстродействии преобразования и большом мертвом времени преобразования, связанном с растягиванием временного интервала в процессе преобразования.

Целью предлагаемого изобретения является повышение быстродействия преобразования и уменьшение мертвого времени преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом рециркуляционном ПВК (преобразователе время-кода) с хронотронным интерполятором вначале преобразование осуществляется «грубо» счетно-импульсным способом с дискретностью не более периода рециркуляции Тр временного рециркулятора, а затем - «точно», с дискретностью до малых долей Тр, при помощи хронотронного интерполятора, выполненного по способу задержанных совпадений.

На Фигуре приводится функциональная схема предлагаемого рециркуляционного ПВК с хронотронным интерполятором.

Рециркуляционный ПВК с хронотронным интерполятором содержит схему И1, выход который соединен со счетным входом счетчика импульсов 2 и через первую линию задержки 3 с первым входом схемы ИЛИ 4, второй вход которой через вторую линию задержки 5 подключен к выходу схемы НЕ 6, а выход - к первому входу схемы И1, второй вход которой соединен с входом схемы НЕ 6 и с шиной «Вход» преобразователя, а также элемент И 7, первый вход которого подключен к первому входу схемы ИЛИ 4, второй - к выходу схемы НЕ 6, а выход - к С-входу регистра памяти 8, выходы которого соединены с соответствующими входами шифратора 9, а D-входы - с соответствующими отводами многоотводной линии задержки 10, вход которой подключен к шине «Вход» преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом. Преобразуемый импульс, длительность t_x которого подлежит преобразованию, подается на шину «Вход» преобразователя. Вторая линия задержки 5 с временем задержки t_p>t_п (t_п - суммарное время задержки переключения схемы ИЛИ 4, схемы И1 и первого разряда счетчика импульсов 2), схема ИЛИ 4, схема И1, первая линия задержки 3 с временем задержки T_p, причем T_p>t_p, образуют временной рециркулятор, в котором за время действия преобразуемого импульса длительностью t_x вырабатывается импульсная последовательность импульсов f(t)=f(t+N_xгT_p), где N_хг - число импульсов в последовательности f(t), причем область изменения N_xг∈[1, N_г], a значение длительности каждого из импульсов в последовательности f(t)--t_p.

Счетчик импульсов 2 с числом m_г=log₂(N_г+1)-разрядов позиционного двоичного кода фиксирует число импульсов N_xг импульсной последовательности f(t), которое представляет собой цифровой результат преобразования «грубо» с дискретностью T_p=t_xmax/N_г (где t_xmax - наибольшие значения преобразуемого импульса).

Многоотводная линия задержки 10, имеющая дискретность задержки между N_T-отводами, равную τ, регистр памяти 8 и шифратор 9, образует преобразователь время-код - хронотронный интерполятор, в котором осуществляется преобразование «точно» с дискретностью τ временного интервала (ВИ) длительностью Δ+x. ВИ длительностью _Δt_х представляет собой промежуток времени между задним фронтом преобразуемого импульса, длительностью t_x и передним фронтом последнего импульса импульсной последовательности f(t), который выделяется элементом И 7. Регистр памяти 9 осуществляет фиксацию момента совпадения, задержанного на отводах многоотводной линии задержки 10 на время t_i=i τ, где i=1, 2, 3……N_T - число отводов многоотводной линии задержки 10, преобразуемого импульса, длительностью t_x с передним фронтом импульсного сигнала, выделенного элементом И 7. Зафиксированный в регистре памяти 9 параллельный единичный код (унитарный код) далее в шифраторе 9 преобразуется в m_т - разрядный позиционный двоичный код (ПДК), причем m_т=log₂(n_t+1), который и представляет цифровой результат преобразования «точно» - N_xт, где область изменения N_xт∈(1÷N_т).

Функция преобразования предлагаемого преобразователя имеет вид

t_x=N_хгТ_р-Δt_x=N_хгТ_р-N_хгτ, обеспечивая

условие

то t_x=(N_xгN_т-N_xт)τ,

где (N_xгN_т-N_xт) - цифровой результат преобразования рециркуляционного ПВК с хронотронным интреполятором.

Для обеспечения технической простоты получения значения N_xгN_т и обеспечения минимального времени преобразования (Т_min≈t_max) необходимо общее число разрядов выходного кода m=m_г+m_т (m=log₂(N+1)), (область изменения N∈ [1; t_xmax/τ]) рециркуляционного ПВК с хронотронным интерполятором равномерно распределять между каскадами «грубого» и «точного» преобразования, то есть m_г=m_т=m/2 или N_г=N_т. В этом случае цифровой результат преобразования «грубо» N_xг позиционного размещается в группе старших m_г разрядов общего выходного кода m, что не требует дополнительных аппаратных и вычислительных средств и затрат. Вычисление цифрового результата преобразования рециркуляционного ПВК с хронотронным интерполятором (N_xгN_т-N_xт) осуществляется в арифметическо-логическом устройстве, которое на Фигуре условно не показано.

Быстродействие преобразования предлагаемого технического решения

а в случае преобразователя прототипа

Из сравнения F_пр и Fпр_п следует, что предлагаемый рециркуляционный ПВК с хронотронным интерполятором имеет в раза больше быстродействие преобразования.

В предлагаемом техническом решении преобразование «точно» происходит по способу задержанных совпадений и отсутствует выделение и «растягивание» временного интервала _Δt_x как в преобразователе-прототипе, а следовательно, и мертвое время преобразования уменьшается тоже в два раза.

Таким образом цель предлагаемого изобретения достигнута.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №954918, Кл. G04f 10/04. Измеритель длительности временных интервалов / Г.Н.Абрамов.; заявл. 10.03.1983; опубл. 30.06.1986, Бюл. №24.

2. Авторское свидетельство СССР №721796, Кл. G04f 10/04. Рециркуляционный измерительный преобразователь время-код / Н.Р.Карпов.; заявл. 25.10.1977; опубл. 15.03.1980, Бюл. №10.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования длительности коротких одиночных импульсов в цифровой код в широком временном диапазоне с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования. Изобретение направлено на повышение быстродействия и уменьшения мертвого времени преобразования, что обеспечивается за счет того, что в рециркуляционном преобразователе время-код (ПВК) с хронотронным интерполятором вначале преобразование осуществляется «грубо» счетно-импульсным способом с дискретностью не более периода рециркуляции Тр временного рециркулятора, а затем - «точно», с дискретностью до малых долей Тр, при помощи хронотронного интерполятора, выполненного по способу задержанных совпадений. 1 ил.

Рециркуляционный ПВК с хронотронным интерполятором, содержащий схему И, выход который соединен со счетным входом счетчика импульсов и через первую линию задержки с первым входом схемы ИЛИ, второй вход который через вторую линию задержки подключен к выходу схемы НЕ, а выход - к первому входу схемы И, второй вход которой соединен с входом схемы НЕ и с шиной «Вход» преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения мертвого времени преобразования, введен элемент И, первый вход которого подключен к первому входу схемы ИЛИ, второй - к выходу схемы НЕ, а выход - к С-входу регистра памяти, выходы которого соединены с соответствующими входами шифратора, a D-входы - с соответствующими выходами многоотводной линии задержки, вход которой подключен к шине «Вход» преобразователя.