Масштабно-временной преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 H03K21/36 

110452

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к измерительной технике, и может быть использовано при йзмер ении временных интервалов,5

Известно устройство для кратного преобразования интервала времени, использующее эталонный генератор двух частот, ключи и реверсивньй счетчик, предназначенный для сче- Ш та (записи) в режиме суммирования периодов частоты f и считьшания в режиме вычитания периодов частотУ f. Коэффициент кра:тного масштабного пре-. образования п временного интервала 15 равен отношению периодов частот f и f 2 эталонного генератора 1J .

Однако данное устройство не обеспечивает кратного масштабного преобразования при равенстве частот эталон- 2о ногО генератора, а также не позволяет изменять коэффициент йасштабно-временного преобразования при фиксированном отношении значений частот эталонного генератора, что часто требуется 25 на практике.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности масштабно-временной преобразователь, содержащий зталонньш генератор меток времени, , два ключа, элемент ИЛИ,.два двоичных счетчика, три формирователя и триггер, входы которого подключены к шинам Старт и Стоп импульсов исходного временного-интервала, выходы эталонного генератора через ключи поступают на входы обоих счетчиков, имеющих одинаковый коэффициент деления К, Коэффициент п масштабно-временного преобразования- равен отношению периодов и T;j частот эталонного гене- ратора 2j .

Недостатком прототипа являются неоз.можность получения требуемого коэффициента масштабно-временного преоб разования,отличающегося от наперед заданного отношения исходных частот эталонного генератора и отсутствие асштабно-временного преобразоваия при использовании одной и той же 50 тактовой частоты эталонного генератоа,- когда. Т Т и .

Одночастотный режим работы преобразователя частот необходим на прак- тике, так как не приводит к образо- 55 анию нежелательных комбинационных оставляющих, влияющих на точность реобразования.

182

Цель изобретения - расширение фунциональных возможност,ей устройства путем обеспечения возможности изменения коэф(})ициента масштабно-временного преобразования при зафиксированно отношении частот эталонного генератора, вчастности при использовании одной частоты эталонного генератора.

Поставленная цель достигается тем что в масштабно-временной преобразователь, содержащий эталонньй генератор с двумя выходами, Г-ва ключа, триггер и двйичный счетчик,причем два выхода эталонного генератора соединены соответственно с первыми входами первого и второго ключей, второй вход первого ключа соединен с единичным выходом тркгг.ера, а еди- . ничный и нулевой входы триггера соединены соответственно-с шинами Старт и Стоп импульсов, дополнительно введены элементзадержки, триггер, задатчик двоичного кода множителя, блок записи множимого, блок записи множителя, цифровой умножитель, блок записи -произведения и вычитающий двоичный счетчик, при этом выход первого ключа соединен со счетным входом двоичного счетчика, выходы которого через блок записи множимого подключены к первой группе входов цифрового умножителя, выходы которого через блок записи произведения подключены к входам записи вычитающего двоичного счетчика, счетчный.вход которого подключен к выходу второго ключа, причем шина Старт подключена к нулевому вхо- .ду дополнительного триггера, а шина Стоп соединена с управляющими входами блоков записи множимого и множителя и входом элемента задержки, выход которого соединен с уп paвл пoщим входом блока записи произведения и единичным входом дополнительг ного триггера, нулевой выход которого соединен с входом разрешения работы основного двоичного счетчика, единичный выход-дополнительного триггера соединен с вторым входом второго кл;юча и входом разрешения работы вычитающего двоичного счетчика, а выходызадатчнка двоичногокода множителя через блок-записи множителя подключены ко второй группе входов цифрового умножителя ко-дов.

На.фиг. 1 представлена блок-схема масштабно-временного преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу преобразователя. Преобразователь содержит триггер Г (фиг.1), первый ключ 2, эталонный генератор 3 частот тактовых импульсов, второй ключ 4, счетчик 5 двоичный, блок 6 записи множимого, задатчик 7 двоичного кода множителя блок 8 записи множителя, цифровой умножитель 9 двоичных кодов, блок 10 произведения, вычитающий двоичный счетчик 11, дополнительный триг гер 12, элемент 13 задержки, входную шину 14 Старт импульса, входную шину 15 Стоп импульса, вы ходную шину 16 элемента задержки и выходную шину 17 вычитающего счетчика. Масштабногвременной преобразо- ватель работает следующим образом. На входные шины 14 и 15 Старт и Стоп поступают импульсы (фиг.2а и О ) интервал между которыми соответствует исходному промежутку времени 1 , образованному в виде импульса (фиг.2 Ь) на единичном выхо де триггера 1. Этот импульс открьша ет ключ 2, пропуская тактовые импул сы (фиг.2г) от эталонного генератоpa 3 на счетньй вход двоичного счет чика 5 (в прототипе - делитель), ко торый производит счет входных такто вых .импульсов (в данном случае 6). После окончания счета выходная информация счетчика в виде параллельного двоичного кода через блок 6 за писи множимого .в момент наличия , Стоп импульса -выдается на паралле ные входы цифрового умножителя 9 (фиг.2Ж-К). Второй множитель умножителя, являющийся новым дополнит л ным масштабным коэффициентом m преобразования, в виде двоичного кода переписьшается из задатчика 7 через блок 8 записи множителя параллельHblM двоичным кодом в цифровой умножитель 9. Через блок 10 записи произведения двоичное число записывается задержанным импульсом (фиг.2 в вычитающий двоичный счет чик 11 (фиг.2 Л о). На счетный вход вычитающего счетчика 11 поступают о эталонного генератора 3 через ключ 4 тактовые импульсы в момент времени, соответствующий импульсу единич кого выхода дополнительного триггера 12 (фиг. 2)1). Этот же импульс .дает разрешение на работу вычитающе го счетчика 1 1. 11мпульс нулевого вы-хода дополнительного триггера 12 .(фиг.2е) дает разрешение на работу счетчику 5. Запуск дополнительного триггера 12 осуществляется по единичному входу через элемент 13 задержки импульсом Стоп, а перевод триггера 12 в нулевое состояние производится импульсом Старт. После счи- тьшания информацииГдвоичный код числа 12) , записанной в вычитающий счетчик 11, счетными импульсами (фиг.2р)на выходе счетчика 11 формируется импульс (фиг.2с/, отстоящий от начала работы счетчика 11 на двенадцать периодов Т2 счетной частоты .(фиг.2р). Таким образом, при длительности исходного интервала, равного шести периодам 6T.f частоты этз лонного генератора, пблучают длительность преобразованного временного интервала, равную двенадцати пергиодам второй частоты эталонного генератора, а учитьшая коэфф1Гцкент масштабного преобразования ,5 и дополнительный масгатабньй множитель , получают Tg(m« X „,, 3Tgj. Получают .масштабно-временное преобразование исходногб временного интервала за счет совместного действия масштабных коэффициентов в п и т, т.е. m п Т при Р m п Р Тех где Р - новый масштабный коэффициент масштабно-временного преобразователя. Рассмотрим три характерных случая работы преобразователя, . Первый случай: m 1 , п Тогда параллельный двоичный код на входе и выходе цифрового умножителя 9 будет один.-.-и тот же. Следовательно, к моменту поступления импульса Стоп счетчик 5 будет находиться в состоянии N -- (где N - число импульсов бходной счетной последовательности с периодом Т). Число N прямым лараллельным двоичным кодом перепишется в момент поступления за- , держанного импульса (фиг.2р в вычитающий счетчик 11. Через N периодов Т входной счетной последовательности счетчика 11, на его выходе появится импульс (фиг.2с) конца преобразованного интервала. Интервал вренени работы вычитающего счетчика 11 будет равен ,NT2 (где N). Тогда коэффициент масштабного прёЬбразования равен п или п f Таким образом, первый случай сойт ветствует работе преобразователя, ан логичной прототипу. При нулевой за- держке элемента 13 задержки преобразованный интервал начинается сразу после окончания исходного интервала, т.е. потерь рабочего времени, завися щих от величины N и коэффициента да ления К счетчика 5, как это имеет место в прототипе, в предлагаемом i преобразователе нет. Положением преобразованного интервала можно оперативно управлять с помощью элемента задержки, Второй случай: т/:1 , , Периоды счетньгх последовательностей, Т. То, т,е, используется одна и таже последовательность вместо двух, В этом случае в счетчик 5 будет записана информация, равная числу После умножения ее в цифровом умножи теле 9 на множитель m получают число N-m, которое запишется в вычитающий счетчик и спишется из него через Nim периодов Т той же счетной после довательности, т,е. длительность преобразованного интервала будет рав Откуда m - . , Твых Следовательно, коэффициент масштабно го преобразования во втором случае равен т,. Таким образом, во втором случае предлагаемый преобразователь обеспечивает масштабно-временное преобразование с коэффициентом m ,(за счет цифрового умножителя 9, в то же время как прототип при Т| Т 2 не обеспечивает масштабного преобразования (). Если выбрать величину ,т. равной 2 (где I 1 ,2,3 . ,.) то цифровой-умножитель превращается в устройство сдвига двоичного кода по разрядам влево, что позволяет без по терь рабочего времени переписать из цифрового умножителя 9 информацию в 1вычитаюащй счетчик импульсом (фиг,2й сразу после исходного интервала, т.е зависимости от величины N и К нет, а следовательно, нет и нежелательной, неуправляемой задержки, как это имеет место в прототипе. Если величина m - любое рациональное число, то вели чина задержки элемента 13 должна быт выбрана с учетом быстродействия цифрового .умножителя и необходимой точности реализации операции перемножения. Современные цифровые умножители имеют быстродействие порядка 100 не 186 при размере слов 16x16, В большинстве случаев масштабно-времеЪного преобразования можно пренебречь временам операции умножения по сравнению со временем преобразования. Число разрядов вычитающего счетчика 11 должно быть примерно равно сумме разрядов счетчика 5 и числа двоичных разрядов множителя т, Третий случай: njtl , . Тогда коэффициент масштабно-временного пре- образования Р равен произггдению коэффициента m и-п, т.е. Р .п.п. В этом случае происходитмасштабное преобразование за счет заранее выбранного отношения ::j:- периодов частот эталонного генератора и за счет введенного множителя m цифрового умножителя, . Таким образом, получают масштабно-временное преобразование с коэффициентом Р, равным произведению величины п Д и масштабного множителя m цифрового умножителя, т.е, , |Число Р, как и в прототипе, может |6ыть любым рациональным, в частности целым. Обеспечивается изменение коэффициента масштабно-временного , преобразования (получение требуемого} при фиксированном Г зад анном } отношении периодов частот эталонного генератора, в частности при использовании одной вместо двух частот эталонного генератора, что не обеспечивается в про.тотипе, -а также устраняется неуправляемая задержка начала преобразованного интервала в зависимости от длительности (величины) исходной информации N и от коэффициента деления счетчиков, В целом ряде режимов работы преобразователя задержка начала преобразованного интервала может целенаправ- . ленно изменяться от нуля до желательной величины; Имеющая место задержка начала преобразованного интервала за счет осуществления операции перемножения в ц1- фровом умножителе может быть сведена к относительно малой величине. Использование предложенного масштабно-временного преобразователя для кратного преобразования интервала времени позволит, обеспечить возможность изменения коэффициента масштабно-временного преобразования при зафиксированном отношении двух выходных частот эталонного генератора, в частности при использовании одной и той же последовательности в качест710452

ве тактовой. Использование одной тактовой последовательности обес :ечивает отсутствие вредных комбинационных спектральных составляющих в эталонном генераторе и в устройстве в це- . лом. Существенно также улучшается оперативность и целенаправленность регулирования начала преобразованного временного интервала. Введение цифрового умножителя в преобразователь ю позволяет проще и более гибко реали188

зевать тоебуемые коэффициенты масштабно-временного преобразования, чем только с помощью эталонного генератора. Появляется возможность стыковки преобразователя со спецвычислителем или .)ВМ, реализуя в них операцию цифрового умножения. Все это позволяет шире использовать такой масштабно-временной преобразователь, а устройства, использующие его, йтапот яТся более универсальными.

n

П

II

ЛЛЛЛЯЛ

П

t

f

/

f

MACUJTABHO-BРЕМЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий эталонный генератор с двумя выходами, два ключа, триггер и двоичный счетчик, причем два выхода эталонного генератора соединены соответственно с первыми входами первого и второго ключей, второй вход первого ключа соединен с единичным выходом триггера, а единичный и нулевой, входы триггера соединены соответственно с шинами Старт и Стоп импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введены элемент задержки, триггер, задатчик двоичного кода множителя, блок зайиси множимого, блок записи множители, цифровой умножитель, блок записи произведения и вычита бщий двоичный счетчик, при этом выход первого ключа соединен со счетным входом двоичного счетчика, выходы которого через блок записи множимого подключены к первой группе входов цифрового умножителя, выходы которого через блок записи произведения подключены к входам записи вычитающего двоичного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу второго ключа, причем шина Старт подключена к нулевому входу дополнительного триггера, а шина Стоп соединена с управляющими входами блоков записи множимого и множителя и входом элеменi та задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока записи . (Л произведения и единичным входом дополнительного триггера, нулевой .выС ход которого соединен с входом раз- решения работы основного двоичного счетчика, единичный выход дополнительного триггера соединен со вторым входом второго ключа и входом разрешения работы вычитающего двоичного счетчика, а выходы задатчика дйоичного кода множителя через блок записи множителя подключены ко второй группе входов цифрового умножителя кодов.

Cpu8.2