СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИОННО-НОНИУСНЫХ ПВК Российский патент 2013 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в устройствах, в которых необходимо преобразование в цифровой код одиночных коротких временных интервалов, в диапазоне длительностей от несколько единиц наносекунд до несколько сотен наносекунд, с дискретностью преобразования менее одной наносекунды, например, в системах радиолокации и радионавигации, лазерной дальнометрии.

Известен способ преобразования длительности коротких временных интервалов (ВИ), заданных старт-стоп-импульсами, в котором старт-импульс подвергают многократному временному сдвигу с дискретностью τ, равной дискретности преобразования, а затем осуществляют фиксацию совпадения сдвинутых по времени старт-импульса со стоп-импульсом, и по количеству зафиксированных совпадении определяют цифровой результат преобразования [1].

Недостаток известного способа заключается в большом объеме аппаратурных затрат, значительно возрастающих при повышении точности преобразования или увеличении временного диапазона преобразуемых ВИ.

Известен способ-прототип преобразования длительности одиночных коротких ВИ, основанный на рециркуляции исходных калиброванных по длительности старт- и стоп-импульсов, представляющих начало и конец преобразованного временного интервала, в соответствующих им старт- и стоп-рециркуляторах и подсчете числа рециркуляции n_cn стоп-импульса со временем его ввода в стоп-рециркулятор и до времени совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов [2].

Недостатком способа - прототипа является низкое быстродействие преобразования. Цель предлагаемого способа состоит в повышении быстродействия рециркуляционно-нониусных ПВК (преобразователей время - код).

Поставленная цель достигается тем, что периоды рециркуляции T_cm и T_cn соответственно старт- и стоп-импульсов выбирают из уровня T_cm=T_cn, каждый из рециркулирующих старт-импульсов подвергают m-канальный калиброванной временной задержке с дискретностью задержки между каналами, равной дискретности преобразования τ, получают расширенный на величину калиброванной длительности mτ старт-импульс и одновременно осуществляет m-канальную фиксацию совпадений рециркулирующего и расширенного в каждой из рециркуляции на величину калиброванной длительности mτ старт-импульса с рециркулирующим стоп-импульсом, определяют номер η (область изменения η∈[1; m]) первого из зафиксированных совпадений и выполняют арифметическо-логическое вычисление цифрового результата преобразования N=n_cn×m+η+ρ, где ρ - цифровое значение длительности исходного калиброванного по длительности старт-импульса, определяют в процессе настройки.

Сущность предлагаемого способа повышения быстродействия рециркуляционно-нониусных ПВК заключается в следующем.

Старт-импульс исходной калиброванной длительности t_cm, соответствующий началу преобразуемого ВИ длительностью t_x, вводят в старт-рециркулятор с периодом рециркуляции T_cm, где подвергают m- канальной калиброванной временной задержке (фиг.1, б÷г), причем m>1 - целое число, с дискретностью задержки между каналами, равной дискретности преобразования τ (фиг.1, а÷г), первая рециркуляция). Затем расширяют на величину калиброванной длительности mτ (фиг.1, д, первая рециркуляция) и через время T_cm начинают вторую рециркуляцию (фиг.1, а, вторая рециркуляция). В ходе второй рециркуляции старт - импульс также расширяют на величину mτ (фиг.1, д, вторая рециркуляция) и через время T_cm, начинают третью рециркуляцию. Таким образом в стоп - рециркуляторе за n_cm рециркуляции вырабатывается импульсная последовательность (фиг.1, д)

Стоп-импульс исходной калиброванной длительности t_cn соответствующий концу преобразуемого ВИ длительностью t_x, вводят в стоп-рециркулятор с периодом рециркуляции T_cn=T_cm (фиг.1, е, первая рециркуляция), где за

рециркуляции вырабатывается импульсная последовательность (фиг.1, е)

То есть рециркуляцию старт-импульса исходной калиброванной длительности t_cm осуществляют с монотонно-убывающей скважностью путем его последовательного расширения в каждой из рециркуляции на величину mτ, а рециркуляцию стоп-импульса исходной калиброванной длительности t_cn с постоянной скважностью.

Осуществляя подсчет числа рециркуляции n_cn стоп-импульса со времени его ввода в стоп-рециркулятор и до времени совпадения t_c рециркулирующих старт- и стоп-импульсов, то есть выполняя равенство f_cn(t)=f_cm(t) (фиг.1, д÷ж) и одновременно m - совпадений (фиг.1, б÷г, е) производят арифметическо-логическое вычисление цифрового результата преобразования N=n_cnm+η+ρ (где ρ - цифровое значение длительности исходного калиброванного по длительности старт-импульс определяют в процессе настройки). Функция преобразования предлагаемого способа имеет вид

t_x=(n_cn×m+η+ρ)×τ,

а время преобразования (фиг.1, ж)

(фиг.1, е), в то время как в случае способа-прототипа время преобразования

Из сравнения выражения (4) и (5) следует, что время преобразования в предлагаемом способе уменьшается в m раз. Таким образом, цель предлагаемого преобразования повышения быстродействия достигнута.

С целью дальнейшего повышения быстродействия период рециркуляции старт- и стоп-импульсов выбирают из условия

T_cm-T_cn=mτ

Тогда выражения (1) и (3) принимают соответственно вид

, a

(см. фиг.1, з)

Обеспечивая подсчет числа рециркуляции до момента времени выполнения условия (фиг.1, и, момент времени ), определяют длительность преобразуемого ВИ

,

где цифровой результат преобразования получают в результате арифметическо-логического вычисления,

при этом время преобразования (фиг.1, и)

Так как то из сравнения выражений (4) и (6) следует дальнейшее уменьшение времени преобразования в два раза. Таким образом, обеспечивая условия T_cm-T_cn=mτ, можно добиться уменьшения времени преобразования по сравнению со способом - прототипом в 2m раза.

С целью упрощения процесса преобразования период рециркуляции старт-импульса выбирают равным t_cm (фиг.2, а÷г), а период рециркуляции стоп-импульса T_cn=T_cm-mτ (фиг.2, д) и одновременно исключают операцию расширения на величину калиброванной длительности mτ каждого из рециркулирующих старт-импульсов (фиг.2, а÷г). При этом цифровой результат преобразования N определяют в процессе арифметическо-логического вычисления

N=n_cnm+η.

На (фиг.2, ж÷з) показано, что и в данном случае время преобразования по сравнению со способом-прототипом уменьшается в 2m раз.

Литература

1. А.К.Ковтун, А.Н.Шкуро. Принципы построения цифровых измерителей интервалов времени (обзор). Приборы и техника эксперимента, №1, 1973, с.8., рис.2.

2. А.К.Ковтун, А.Н.Шкуро. Принципы построения цифровых измерителей интервалов времени (обзор). Приборы и техника эксперимента, №1, 1973, с.9., рис.3.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в устройствах, в которых необходимо преобразование в цифровой код одиночных коротких временных интервалов, в диапазоне длительностей от несколько единиц наносекунд до несколько сотен наносекунд, с дискретностью преобразования менее одной наносекунды, например в системах радиолокации и радионавигации, лазерной дальнометрии. Изобретение направлено на повышение быстродействия преобразования, что обеспечивается за счет того, что способ повышения быстродействия рециркуляционно-нониусных ПВК основан на рециркуляции исходных калиброванных старт- и стоп-импульсов, представляющих начало и конец преобразуемого временного интервала, в соответствующих им старт- и стоп-рециркуляторах и подсчете числа рециркуляции стоп-импульса n_cn в первом и n_cn ^* во втором вариантах со времени его ввода в стоп-рециркулятор и до времени совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов, а периоды рециркуляции T_cm и T_cn соответственно старт- и стоп-импульсов выбирают из условия T_cm=T_cn в первом и Т_ст-Т_сп=mτ во втором вариантах, каждый из рециркулирующих старт-импульсов подвергают m-канальной калиброванной временной задержке с дискретностью задержки между каналами, равной дискретности преобразования τ, получают расширенный на величину калиброванной длительности mτ старт-импульса и одновременно осуществляет m-канальную фиксацию совпадений рециркулирующих и расширенных в каждой из рециркуляций на величину калиброванной длительности mτ старт-импульсов с рециркулирующим стоп-импульсом, определяют номер η (область изменения η∈[1; m]) первого из зафиксированных совпадений и выполняют арифметическо-логическое вычисление цифрового результата преобразования N=n_cn×m+η+ρ в первом и N=2n^* _cn×m+η+ρ во втором вариантах, где ρ - цифровое значение длительности исходного калиброванного по длительности старт-импульса, определяют в процессе настройки. 2 ил.

1. Способ повышения быстродействия рециркуляционно-нониусных ПВК, основанный на рециркуляции исходных калиброванных старт- и стоп-импульсов, представляющих начало и конец преобразуемого временного интервала, в соответствующих им старт- и стоп-рециркуляторах и подсчете числа рециркуляции n_cn стоп-импульса со времени его ввода в стоп-рециркулятор и до времени совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразования, периоды рециркуляции T_cm и T_cn соответственно старт- и стоп-импульсов выбирают из условия T_cm=T_cn, каждый из рециркулирующих старт-импульсов подвергают m-канальной калиброванной временной задержке с дискретностью задержки между каналами, равной дискретности преобразования τ, получают расширенный на величину калиброванной длительности mτ старт-импульс и одновременно осуществляет m-канальную фиксацию совпадений, рециркулирующих и расширенных в каждой из рециркуляций на величину калиброванной длительности mτ старт-импульсов с рециркулирующим стоп-импульсом, определяют номер η (область изменения η∈[1; m]) первого из зафиксированных совпадений и выполняют арифметическо-логическое вычисление цифрового результата преобразования N=n_cn·m+η+ρ, где ρ - цифровое значение длительности исходного калиброванного по длительности старт-импульса определяют в процессе настройки.

2. Способ повышения быстродействия рециркуляционно-нониусных ПВК, основанный на рециркуляции исходных калиброванных старт- и стоп-импульсов, представляющих начало и конец преобразуемого временного интервала, в соответствующих им старт- и стоп-рециркуляторах и подсчете числа рециркуляции n_cn ^* стоп-импульса со времени его ввода в стоп-рециркулятор и до времени совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразования, периоды рециркуляции T_cm и T_cn соответственно старт- и стоп-импульсов выбирают из условия T_cm-T_cn=mτ, каждый из рециркулирующих старт-импульсов подвергают m-канальной калиброванной временной задержке с дискретностью задержки между каналами, равной дискретности преобразования τ, получают расширенный на величину калиброванной длительности mτ старт-импульс и одновременно осуществляют m-канальную фиксацию совпадений, рециркулирующих и расширенных в каждой из рециркуляций на величину калиброванной длительности mτ старт-импульсов с рециркулирующим стоп-импульсом, определяют номер η (область изменения η∈[1; m]) первого из зафиксированных совпадений и выполняют арифметическо-логическое вычисление цифрового результата преобразования N=2n^* _cn·m+η+ρ, где ρ - цифровое значение длительности исходного калиброванного по длительности старт-импульса определяют в процессе настройки.