СПОСОБ РЕЦИРКУЛЯЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОРОТКИХ ОДИНОЧНЫХ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ В ЦИФРОВОЙ КОД Российский патент 2013 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационных, управляющих и навигационных системах для преобразования длительности коротких одиночных временных интервалов, заданных старт- и стоповым импульсами, в цифровой код с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования.

Известен способ преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код, основанный на одновременной рециркуляции старт- и стоп импульсов в одном рециркуляторе, причем в каждой рециркуляции их расширяют на значения дискретности преобразования τ и подсчете числа рециркуляций до момента совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов [1].

Недостаток известного способа состоит в низком быстродействии преобразования.

Известен способ (прототип) преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код, заключающийся в рециркуляции старт- и стоп-импульсов с периодами рециркуляции соответственно Тст и Тсп=Тст - τ в старт- и стоп-рециркуляторах и подсчете числа рециркуляций старт-импульса до момента совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов [2, 3].

Недостатком известного способа-прототипа является также низкое быстродействие преобразования.

Цель предлагаемого изобретения заключается в повышении быстродействия преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код используется только рециркуляция старт-импульса преобразуемого временного интервала (ВИ) с периодом рециркуляции Тст в старт-рециркуляторе, а линию задержки, задающую период рециркуляции Тст, выполняют m-отводной с дискретностью задержки между отводами, равной дискретности преобразования τ, причем необходимо выполнение условия m·τ=tст, и осуществляют в каждой из рециркуляций фиксацию в (m-1)-входовом регистре памяти совпадений рециркулирующего старт-импульса со стоп-импульсом, по номеру (m-1)-входового регистра памяти, отметившему первым момент совпадения, определяют результат преобразования β (область изменения β∈[1÷(m-1)]), а длительность преобразуемого временного интервала вычисляют как tx=(n·m+β+η)·τ, где η цифровое значение длительности старт-импульса преобразуемого временного интервала.

Работает предлагаемый способ следующим образом.

Старт-импульс длительностью tст подают в старт-рециркулятор, в котором на m выходе его m-отводной линии задержки вырабатывается импульсная последовательность fст(t)=f(tст+nТст), где n - число рециркуляций, а Тст<tx (tx - длительность преобразуемого ВИ, заданного старт- и стоп-импульсами. Одновременно на (m-1) выходах m-отводной линии задержки старт-рециркулятора вырабатываются импульсные последовательности fcтi(t)=fст(t)+i·τ (где i=1, 2, 3, …, m-1) с дискретностью задержки относительно друг друга, равной τ. С приходом стоп-импульса tсп преобразуемого ВИ процесс рециркуляции в старт-рециркуляторе останавливается, а число рециркуляций n, представляющее грубый результат преобразования, фиксируется в счетчике импульсов. При этом в (m-1)-входовом регистре памяти также фиксируются совпадения импульсных последовательностей fcтi(t) со стоп-импульсом tсп и по номеру (m-1)-входового регистра памяти, отметившему первым момент совпадения, определяют точный результат преобразования β (область изменения β∈[1÷(m-1)]).

Функция преобразования предлагаемого способа преобразования имеет вид

tx=tcт+nTcт+βτ.

Принимая tcт=η·τ, где η - цифровое значение длительности старт-импульса преобразуемого ВИ, определяется в процессе настройки, длительность преобразуемого временного интервала вычисляется как tx=(η+n·m+β)·τ=N·τ.

Время преобразования предлагаемого способа Tпр=tx.

А в случае способа-прототипа

Тпр*=tx+Тм,

где Тм - дополнительные временные затраты на определение результата преобразования, причем Тм>tx.

Следовательно, предлагаемый способ имеет в k=(1+Тм/тх) раз выше быстродействие, чем известный способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код.

Полагая Тм=mТст, а tx=nТст, k=1+m/n. Так как по условию работоспособности предлагаемого способа m≤n, то следует ожидать значения 1<k≤2.

Таким образом, цель предлагаемого изобретения - повышение быстродействия - достигнута.

На фигуре представлена функциональная схема преобразователя, реализующая предлагаемый способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код.

Работает преобразователь следующим образом.

В старт-рециркуляторе, образованном логическим 1 элементом «ИЛИ», m-отводной линией задержки 2 и логическим 3 элементом «И», вырабатывается импульсная последовательность fст(t), а счетчик импульсов 4 осуществляет фиксацию числа рециркуляций n, представляющего результат преобразования «грубо», причем область изменения n∈[1÷n_max].

Результат преобразования «точно» β фиксируется в (m-1)-входовом регистре памяти 5 в момент прихода на его управляющий С-вход стоп-импульса преобразуемого временного интервала. Шифратор 6 преобразует унитарный (параллельный единичный) код в позиционный двоичный код. RS-триггер 7 формирует импульс длительностью tx, который управляет работой старт-рециркулятора.

Число разрядов счетчика импульсов 4, фиксирующего результат преобразования «грубо», определяется как α_r=log₂(n_max+1), где n_max=t_xm/Тст, t_xm - наибольшее значение преобразуемого временного интервала, а число разрядов регистра памяти 5-α_T=log₂(m+1).

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №654932 кл. G04F 10/00. Способ измерения временных интервалов / Н.Р. Карпов; заяв. 11.07.77; опубл. 30.03.79, Бюл. №12.

2. Мелешко Е.А. Интегральные схемы в наносекундной ядерной электронике. - Изд. 2-е, доп. М.: Атомздат, 1978, с.146÷147, рис.3.15.

3. Мелешко Е.А. Наносекундная электроника в экспериментальной физике. M.: Энергоатомиздат, 1987, с.142÷143, рис.5.11.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационных, управляющих и навигационных системах для преобразования длительности коротких одиночных временных интервалов, заданных старт- и стоповым импульсами, в цифровой код с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования. Изобретение направлено на повышение быстродействия преобразования, что обеспечивается за счет того, что способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код включает рециркуляцию старт-импульса преобразуемого временного интервала в старт-рециркуляторе с периодом рециркуляции Тст и подсчет числа n рециркуляций старт-импульса до момента прихода стоп-импульса преобразуемого временного интервала. При этом согласно изобретению линию задержки, задающую период рециркуляции старт-рециркулятора, выполняют m-отводной с дискретностью задержки между отводами, равной дискретности преобразования τ, причем необходимо выполнение условия m·τ=Тст, и осуществляют в каждой из рециркуляций фиксацию в (m-1)-входовом регистре памяти совпадений рециркулирующего старт-импульса со стоп-импульсом, по номеру (m-1)-входового регистра памяти, отметившему первым момент совпадения, определяют результат преобразования β (область изменения β∈[1÷(m-1)]), а длительность преобразуемого временного интервала вычисляют как tx=(n·m+β+η)·τ, где η - цифровое значение длительности старт-импульса преобразуемого временного интервала. 1 ил.

Способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код, заключающийся в рециркуляции старт-импульса преобразуемого временного интервала в старт-рециркуляторе с периодом рециркуляции Тст и подсчете числа n рециркуляций старт-импульса до момента прихода стоп-импульса преобразуемого временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразования, линию задержки, задающую период рециркуляции старт-рециркулятора, выполняют m-отводной с дискретностью задержки между отводами, равной дискретности преобразования τ, причем необходимо выполнение условия m·τ=Тст, и осуществляют в каждой из рециркуляций фиксацию в (m-1)-входовом регистре памяти совпадений рециркулирующего старт-импульса со стоп-импульсом по номеру (m-1)-входового регистра памяти, отметившему первым момент совпадения, определяют результат преобразования β (область изменения β∈[1÷(m-1)], а длительность преобразуемого временного интервала вычисляют как tx=(n·m+β+η)·τ, где η - цифровое значение длительности старт-импульса преобразуемого временного интервала.