Преобразователь двоичного кода во временной интервал Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

ду элемента И, а четвертый вход к Первому входу четвертого триггера и к выходу элемента задержки, вход которого соединен с первым входом шестого триггера, выход которого подключен к выходной шине а второй вход - к вторым входам четвертого и пятого триггеров и выходу второго

15223

порогового элемента, первый и второй входы которого соответственно соединены с входом шестого ключа и выходом пятого ключа, причем выход седь мого ключа подключен к перв.ой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом восьмого ключа.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДВОШШОГО КОДА ВО ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, первый триггер, первый вход которого подключен к входной шине, а первый выход - к второму входу элемента И, выход Которого соединен с первым входом счетчика импульсов, и дешифратор, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования временного интервала, в него введены регистр, цифроаналоговьп преобразователь, первый, второй, третий и четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи, первый и второй конденсаторы, первый и второй пороговые элементы, второй, третий, четвертый, пятьй и шестой триггеры, генератор стабильного тока и элемент задержки, вход которого подключен к первому входу первого триггера, вгорой вход которого соединен с выходом дешифратора и первым входом второго триггера, а второй выход - с вторым входом счетчика импульсов, третий вход которого соединен с первым выходом регистра, вход которого подключен к шине входного кода, а второй выход - к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом першого ключа, управляющий вход.которого соединен с управляющим входом второго ключа, первым выходом первого триггера и первым входом третьего триггера, а выход с входом третьего ключа, первым входом .первого порогового элемента и первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом второго ключа, выход которо- § го соединен с общей шиной, а вход (Л с выходом четвертого ключа и вторым входом первого порогового элемента, выход которого соединен с первьвм входом пятого триггера и вторым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, при.этом выход третьего ключа соединен с входом генератора стабильного тока и выходами- шестого и восьмого кдючей, а вход четвертого ключа соединен с выходом генератора стабильного тока и входами пятого и седьмого ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам третьего и пятого триггеров, а выходы - соответственно к вхолам восьмого и шестого ключей, управляющие входы которых соответственно соединены с вы- ходом пятого триггера и выходом третьего триггера, второй вход которого подключен к выходу четвертого триггера, третий вход к первому вхо

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться при построении имитирующе-моделирующей аппаратуры для систем испытаний радиоэлектронных устройств а также в импульсной и Измерительной технике.

Известен преобразователь кодвременной интервал, содержащий управляюищй триггер, счетчик импульсов, элемент И, генератор опорной частоты регистр, инвертор и блок совпадения

Наиболее близким по своей технической сущности 1 предлагаемому является преобразователь двоичного код во временной интервал, содержащий генератор тактовьгх импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, первой триггер, первый вход которого подключен к входной шине, а первый вЦход - к йторому входу элемента И, вьЬсод которого соединен с первым входом счетчика импульсов, и дешифратор, вход которого соединен с первым выходом счетчика импульсов, второй выход которого подключен к вторС1му входу первого триггера, причем выход дешифратора соединен с первым входом второго элемента И, вторрй вход которого подключен к выходу г|енератора тактовых импульсов, а выхдд - к выходной шине 12.

Известное устр ойство обладает недостаточно высокой точностью формирования временного интервала

вследствие отсутствия принципиальной возможности преобразования кодов во временной интервал с шагом дискретизации, меньшим периода тактовых импульсов, а также вследствие наличия двух погрешностей: постоянной погрешности, величина которой определяется скважностью тактовых импульсов, и переменной погрешности, обусловленной несовпадением момента поступления на вход устройства импульса начала преобразования с началом периода тактового импульса. Использование для устранения второй погрешности в качестве генератора тактовых импульсов генератора, запускаемого импульсом начала преобразования, не приводит к желаемому результату, так как такие генераторы обладают низкой стабильностью.

Цель изобретения - повышение точности формирования временного интервала.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь двоичного кода во временной интервал, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, первый триггер, первый вход которого подключен к входной шине, а первый выход - к второму входу элемента R, выход которого соединен с первьм входом счетчика импульсов, и дешифратор, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, введены регистр, цифроаналоговый преобразователь, первый, второй, третий и четвертый, пятьй, шестой, седьмой и восьмой ключи, первый и второй конденсаторы, первый и второй пороговые элементы, второй, третий, четвер31тый, пятый и шестой триггеры, генератор стабильного тока и элемент за держки, вход которого подключен к первому входу первого триггера, вто рой вход которого соединен с выходом дешифратора и первым входом второго триггера, второй выход - с вторьм входом счетчика импульсов, третий вход которого соединен с первым вых дом регистра, вход которого подключен к шине входного кода, а второй выход - к входу цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом первого ключа, управляющий вход которого соединен с управляющим входом второго ключа. Первым выходом первого триггера и первы входом третьего триггера, а выход с входом третьего ключа, первьм входом первого порогового элемента и первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом второго ключа, выход которого соединен с общей шиной, а вход - с выходом четвертого клю4а и вторым входом первого порогового элемента, выход которого соединен с, первым входом пятого триггера и вторым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей при этом выход третьего ключа соединен с входом генератора стабильного тока и выходами шестого и восьмого ключей, а вход четвертого ключа соединен с выходом генератора стабильного тока и входами пятого и седьмого ключей, управляющие входы которых подключены соответственно к выходам третьего и пятого триггеров, а выходы - соответственно к входам восьмого и шестого ключей, управляющие входы которых соответственно соединены с выходом пятого триггера и выходом третьего триггера, второй вход которого подключен к выходу четвертого триггера, третий вход к первому входу элемента И, а четвертый вход - к первому входу четвертого триггера и к выходу элемента задержки, вход которого .соединен с первым входом шестого триггера, выход которого подключен к выходной шине, а второй вход к вторым входам четвертого и пятого триггеров и выходу второго порогового элемента, первый и второй входы которого соответственно соединены с входом шесто23го ключа и выходом пятого кпюча, причем выход седьмого ключа под1спючен к первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с входом восьмого ключа. На фиг.1 показана структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент И 2, первый триггер 3, счетчик 4 импульсов, дешифратор (нуля) 5, регистр 6, дифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 7, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 ключи, первый конденсатор 12, первый пороговый элемент 13,.второй 14, третий 15, четвертый .16, пятый 17 и шестой 18 триггеры, элемент 19 задержки, пятый 20, шестой 21, седьмой 22 и восьмой 23 ключи, генератор 24 стабильного тока, второй конденсатор 25, второй порого- вый элемент 26, шину 27 земли, входную шину 28, шину 29 входного кода и выходную шину 30. Первый вход первого триггера 3 соединен с входной шиной 28, с входом элемента 19 задержки и первым входом шестого триггера 18, второй . вход соединен с выходом дешифратора 5 и первым входом второго триггера 14,первьш выход соединен с вторым входом элемента И 2, первым входом третьего триггера 15 и управляющими входами первого 8 и второго 9 1слючей, второй выход соединен с вторым входом счетчика 4, выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с третьим входом третьего триггера 15 и первым входом элемента И 2, вькод которого соединен с первым входом счетчика 4, выход счетчика 4 соединен с входом дешифратора 5, третий вход - с первым выходом регистра 6, второй выход которого соединен с входом ЦАП 7, а вход - с шиной входного кода 28, вхбд первого ключа 8 соединен с выходом ЦАП 7, выход - с входом третьего ключа 10 и первой обкладкой первого конденсатора 12, вход второго ключа 9 соединен с выходом четвертого ключа 11 и второй обкладкой конденсатора 12, а выход - с шиной 27 земли, входы первого порогового элемента 13 соединены с обкладками первого конденсатора 12, а выход с первым входом пятого триггера 17 5 и вторьш входом второго триггера 14. вьгход которого соединен с управляющими входами третьего 10 и четвертого 11 ключей, выход третьего ключа 10 соединен с входом генератора 2А стабильного тока и выходами шестого 21 и восьмого 23 ключей, вход четвер того 11 ключа соединен с выходом генератора 24 стабильного тока, входами пятого 20 и седьмого 22 ключей, выход элемента 19 задержки соединен с первым входом четвертого триггера 16 и четвертым входом третьего триггера 15, второйвход которого соединен с выходом четвертого триггера 16 а выход - с управляющими входами пятого 20 и шестого 21 ключей, выход пятого ключа 20 соединен с входом восьмого ключа 23 и второй обкладкой второго конденсатора 25, первая обкладка кот.орого соединена с входом шестого 21 и выходом седьмого 22 ключей, управляюпще входы-седьмого 22 и восьмого 23 ключей соединены с выходом пятого триггера 17, входы второго порогового элемента 26 соеди нены с соответствующими обкладками второго конденсатора 25, а выход соединен с вторым входом пятого триг гера 17, вторым входом четвертого триггера 16 и вторым входом шестого триггера 18, выход которого соединен 1с выходной шиной 30. На фиг.2 представлены временные диаграммы работы устройства: а тактовые импульсы; б - импульс начала преобразования; в - импульс на выходе элемента 19 задержки; г напряжение на втором конденсаторе 25; д - напряжение на первом конденсаторе 12; ж - сигнал на выходной шине 30. Генератор 1 тактовых импульсов ге нерирует последовательность тактовых импульсов для синхронизации работы цифровых узлов устройства, ЦАП 7 осу ществляет преобразование кода, посту ,лающего на его вход, в значение напряжения электрического сигнала, про порциональное входному коду. Величин опорного напряжения ЦАП устанавливае ся такой, чтобы разряд первого конденсатора 12, заряженного до значени выходного напряжения ЦАП 7, происходил за время, равное длительности тактового импульса при максимальном коде на входе ЦАП (единицах во всех разрядах). Первый 8 и второй 9 клю23чи при наличии сигнала на их управляющих входах подключают первый кон- : денсатор 12 к выходу ЦАП 7, обеспечивая его заряд, третий 10 и четвертый i 11 ключи при наличии сигнала на их управляюпщх входах подключают первый конденсатор 12 к генератору 24 стабильного тока. Пя.тый 20 и шестой 21 ключи подключают второй конденсатор 25для его заряда, седьмой 22 и восьмой 23 ключи, подключают к генератору 24 стабильного тока второй конденса- тор 25, обеспечивая его разряд. Генератор 24 стабильного тока обеспечивает линейность характеристики разряда первого конденсатора 12, а также характеристик заряда и разряда второго конденсатора 25. Первый 13 и второй 26пороговые элементы формируют сигнал логической единицы на своем выходе при равенстве потенциалов на его входах и сигнал логического нуля при превышении потенциалом первого входа потенциала второго входа. В качестве триггеров 3, 10, 16, 17 и 18 используются триггеры R3-типа, третий триггер 15 1 -типа с элементом И на i-входе. Его первый и второй входы этоD-входы (объединенные элементом И), третий вход - синхронизации, четвертый - установки нулевого состояния. Устройство работает следующим образом. Началу преобразования предшествует занесение преобразуемого кода К в регистр 6. Импульс начала преобразования, поступив на входную шину 28, устанавливает первый 3 и шестой 18 триггеры в единичное состояние. В общем случае импульс начала преобразования опережает тактовый импульс на время Л,. Единичное состояние первого триггера разрешает проходение тактовых импульсов через элемент И 2 на вычитающий вход счетчика,который осуществляет последовательное вычитание единиц из кода К, где К - код, занесенный в старшие разряды регистра и задающий длительность интервала времени, равную целому числу тактовых импульсов. Первьй тактовый импульс, поступающий на вход синхронизации третьего триггера 15, после перехода импульса начала преобразования устанавливает третий триггер 13 в единичное состояние, так как на его первом и втором входах присутствуют уровни логической, единицы соответственно с прямого выхода первого 3 -и инверсно го выхода четвертого 16 триггеров. Единичный уровень с выхода второго триггера 15 открывают пятый 20 и шестой 21 ключи, которые подключают второй конденсатор 25 к генератору 24 стабильного тока, и в течение времени ЛТ, дополняющего интервал Д ,Т до периода тактовых импульсов Т происходит заряд .второго конденсатора 25 стабильным током генератора 24стабильного тока до напряжения V, пропорционального длительности интервала л.Т. Поступивший с элемента 19 задержки импульс начала преобразования, задержанный на период тактовой частоты Тп, устанавливает Третий триггер 15 в нулевое состоян и четвертый триггер 16 в единичное состояние, в результате чего заряд конденсатора 25 прекращается и нуле вым уровнем с выхода четвертого три гера 16 запрещается установка единичного состояния третьего триггера 15 последующими тактовыми импульсами. Таким образом, напряжение V сохраняется на втором конденсаторе 25до установки единичного состояни пятого триггера 17. Кроме того, уровень логической единицы с первого выхода первого .триггера 3 открывает первый 8 и вто рой 9 ключи, подключая обкладку первого конденсатора 12 к вьгходу ЦАП 7, вторую - к шине 27 земли, в результате, чего происходит заряд пе вого конденсатора 12 до напряжения V, пропорционального коду К, посту пающему на вход ЦАЛ 7 с младших раз рядов регистра 6. Это напряжение поддерживается на первом конденсато ре 12 в течение всего .времени вычитания из счетчика 4. В результате вычитания К единиц из счетчика 4 в нем устанавливается нулевое состояние и на выходе дешиф ,ратора 5 нуля формируется сигнал, устанавливающий нулевое состояние первого триггера 3 и единичное состояние второго триггера 14, при это первый конденсатор 12 отключается о выхода ЦАП. Время вычитания из счет чика 4 до достижения им нулевого состояния равно Tg ()-T (фиг. 2а). Задержка на счетчике 4, дещифраторе 5 нуля и втором триггер 14 компенсируется регулировкой порога срабатыван{1я первого порогового элемента 13. Уровень логической единицы с выхода второго триггера 14 открывает четвертый 11 и третий 10 ключи, которые подключают первый конденсатор 12 к выходу генератора 2А стабильного тока с такой полярностью, что происходит разряд конденсатора в течение времени пропорционального Есапряжению V кг, 1 1 минимальньш интервал времени, формируемый при К ,2 1; разрядность ЦАП. При достижении напряжением на первом конденсаторе 12 нулевого значения срабатьшает первый пороговый элемент 13, с его выхода устаьсавливает нулевое состояние второго триггера 14 и един1{чное состояние пятого триггера 17. Сигналом логической единицы с выхода пятого триггера 17 открываются седьмой 22 и восьмой 23 ключи, подключая второй конденсатор 25к генератору 24 стабильного тока, и в течение времени аТ происходит разряд второго конденсатора 25 током генератора 24 стабильного тока. При достижении напряжением на втором конденсаторе 25 нулевого значения на выходе второго порогового элемента 26формируется сигнал, устанавливающий в нулевое состояние пятьй 17, четвертый 16 и шестой 18 триггеры. При этом разряд второго конденсатора 25 прекращается, формирование временного интервала заканчивается. Длительность формирования интервала времени равна времени нахождения шестого триггера 18 в единичном состоянш и определяется в виде суммы ийтервалов, сформированных в результате преобразования кодов К и .V()-Tr-d tЛ2 дТ с,-Тг i -kj Таким образом,предлагаемое устройство позволяет с высокой точностью осуществлять преобразование кода в длительность временного интервала. Использование в качестве ЦАП 7, например, микросхемы 594 ПА 1 с лазерной подгонкой резистивной сетки обеспечивает преобразование кода во временной.интервал с абсолютной пог.решностью порядка 0,02% от длительности периода тактовых импульсов. Токи утечки второго конденсатора 25, второго порогового элемента 26 и ключей 20-23 можно скомпенсировать настройкой порога срабатывания второ го порогового элемента 26. Особенно эф4)ективным является применение устройства при построении микромощных малопотребляющих устройств задержки импульсов и формирователей временных интервалов. Цифровые блоки устройства в таком случае могут строиться на микросхемах КМОП8хоЗ npecSpe f/effofo /года

к.ша

Фиг.1 серии, отличающейся малой потребляемой мощностью. Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в комбинированном методе формирования временного интервала на основе средств как цифровой, так и аналоговой техники, что позволяет сохраняя достоинства КМОП-серии, заключающиеся в малом потреблении мощности, обеспечить примерно такую же точность преобразования двоичного кода во временной интервал, как и при формировании временного интервала чисто цифровыми методами с использованием микросхем быстродействующей ЭСЛ-серии.

Ч

Ж

.

Jф1/г.2