Преобразователь код-временной интервал Советский патент 1985 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к информа ционно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования параллельного двоичного цифрового кода в интервал времени или числоимпульсный вид. Известен преобразователь код-вр менной интервал, содержащий вход ной регистр, преобразователь коднапряжение (ПКН ), схему сравнения, импульсный генератор, триггер и ге нератор пилообразного напряжения, при этом выходы регистра соединены с входами ПКН, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения,выход которой соедине первым входом триггера,второй вход торого соединен с выходом импульсног генератора, а выход с входом запуска генератора пилообразного нап жения, выход которого соединен с в рым входом схемы сравнения lJ. Недостаток данного устройства низкая точность, обусловленная наличием большого количества аналоговых элементов характеризующих температурной нестабильностью. Кро ме того,важным источником погрешности является нелинейность пилообразного напряжения. Все зто дела ет данную схему непригодной для пр образования цифровой информации с разрядностью более восьми. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь код-временной интервал, содержащий регистр, входы которого соединены с соответствующими входными шинами, а выходы - через блок вентилей, с соотве ствующими установочными входами счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу первого формирователя импульсов, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом элемента |И, выход которого соединен со счет ным входом счетчика импульсов, ген ;ратор опорной частоты, первый в.ыхо которого соединен с вторым входом элемента И, и аналоговый элемент задержки, вход которого соединен с тактовой входной шиной и тактовым дом блока вентилей, а выход - с ед ничным входом первого триггера Цз Недостаток известного устройства - температурная нестабильность из-за наличия аналоговых элементов (элемент задержки и формирователь импульсов J, систематическая погрешность преобразования из-за использо- вания обратного кода вместо дополнительного, значительная случайная погрешность из-за несинхронности тактовых импульсов с импульсами генератора опорной частоты. Последняя составляющая погрешности является наиболее трудно устранимой, поскольку накопление временной з.адержки в счетчике и логической части устройства приводит к возникновению случайной погрешности из-за синхронизации выходных импульсов с различными импульсами тактовой частоты и возникно.вению ущербных импульсовна выходе формирователя даже в том случае, если в качестве формирователя используется цифровая логическая схема. . Цель изобретения - повьшение точности.. . , Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь код-временной интервал, содержащий регистр, входы которого соединены с соответствующими входными шинами, а выходы - через блок вентилей с соответствуюш 1ми установочными входами счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу первого формирователя импульсов, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика Импульсов, и генератор опорной частоты, первый выход которого соединен с вторым входом элемента И, введены второй формирователь импульсов, инвертор, второй триггер и синхронный делитель частоты, первый вход которого соединен с первым выходом генератора опорной частоты,а первый выход - с тактовым входом блока вентилей, единичным первого триггера и входом инвертора, выход которого соединен с первым входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, выход которого подключен к первой . выходной шине, а нулевой вход- к выходу первого формарователя импульсов,второй вход которого соединен с вторым входом второго формирователя импульсов, вторым выходом генератора опорной частоты и вторым входом синхрон3

ного делителя частоты, второй выход которого соединен с тактовым входом регистра, при этом вторая выходная шина соединена свыходом элемента И

Причем каждый формирователь импульсов выполнен на двух В-триггерах и двух элементах И-НЕ, информацион ный вход первого D-триггера соединен с шиной логической единицы, а первый вход формирователя импульсов соединен с тактовым входом первого D-триггера, прямой выход которого соединен с информационным входом вто рого D-триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с выходом формирователя импульсов, первым входом второго элемента И-НЕ и нулевым входом первого .-триггера инверсньй выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с нулевым входом второго D-триггера, . тактовый вход которого соединен с вторым входом пйрвогО элемента И-НЕ и вторым входом формирователя импульсов .

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя; на фиг.2 и 3 - примеры выполнения генератора Опорной частоты и синх-ронного делителя частоты соответственно..

Преобразователь код-временной интервал содержит регистр 1, блок 2 вентилей, счетчик 3 импульсов., два формирователя 4 и 5 импульсов, генератор 6 опорной частоты, триггеры 7 и 8, элемент И 9, синхронный делитель 10 частоты, инвертор 1, входные шины 12, первую 13 и вторую 14 выходные шины, причем каждьй из формирователей 4, 5 импульсов содержит последовательно соединенные В-триггеры 15 и 16, элементы И-НЕ 17, 18 и шину 19 логической единицы.

Входы регистра 1 соединены.с соответствующими входными шинами 12, а выходы - череэ блок 2 с установочными входами счетчика 3, выход которого подключен к Первому входу, первого формирователя 4, выход которого соединен с нулевым входом триггера 7, выход которого соединен с первым входом элемента И 9, выход которого соединен со счетным входом счетчика 3 и выходной шиной 14, первьШ выход генератора 6 соединен с вторым входом

648854

элемента 9 и первым входом синхрон-, ного делителя 10, первый выход которого соединен с тактовым входом блока 2, единичным входом триггера 7 и входом инвертора 1I, выход которого соединен с первым входом формирователя 5, выход которого соедивен с единичным нходом триггера , 8, выход которого подключен к выходной шине 13, а нулевой вход - к вы ходу формирователя 4, второй вход которого соединен с вторым входом формирователя 5, вторым выходом генератора 6 и вторым входом синхрон-ного делителя 10, второй выход которого соединен с тактовым входом регистра 1, причем информационный вход Г-триггера 16 соединен с шиной 19 логической единицы а первый вход формирователя 4(5 ) соединен с тактовым входом D-триггера.16, прямой выход которого соединен с информационным входом D-триггера 15, выход которого соединен с -первым входом элемента 17, выход, которого соединен с выходом формирователя 4(5), первым входом элемента 18 и нулевым входом D-триггера 16, инверсный выход которого соединен с вторым входом элемента 18, выход которого соединен с нулевым входомD-триггера 15, тактовый вход которого подключен к второму входу элемента 17 и второму входу формирователя 4(5 ).

Генератор 6 (фиг.2 ) может быть выполнен на генераторе 20 импульсов одноразрядном счетчике (Г -триггер ) 21 и двух элементах И 22 и 23. Синхронный делитель 10 (фиг.З) может быть выполнен на последовательно соединенных делителе 24 частоты, формирователе 25 импульсов, элемента НЕ 26 и формирователе 27 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 6 формирует две последовательности тактовых импульсов высокой частоты, сдвинутые, один отно- сительно другого таким образом, . что соответствующие импульсы указан-ных последовательностей не перекрываются во времени. Вторая последовательность импульсов делится на делителе 10 и синхронизируется в нем с очередным импульсов первой последовательности, в результате чего формируются импульсы частоты fд t поступающие на тактовый вход регистра 1 и осуществляющие запись входного кода в регистр I . Первая последовательность импульсов с выхода генератора 6, .поделенная и синхронизированная с второй последователь ностью в делителе 10,образует частоту ц2 и осуществляет перезапись входного кода из регистра 1 J3 счетчик 3, причем в счетчик 3, переписывается обратнь1й код, поступающий на установочные входы счетчика 3 через блок 2. Тот же импульс частоты f посту пает через инвертор 11 и формирователь 5 на вход триггера 8 и с этого момента начинается отсчет выходного временного интервала. При этом наличие инвертора 11 обеспечивает задержку выходного сигнала преобразов теля за счет того, что формирование выходногосигнала формирователя 5 происходит с задержкой на один нериод частоты выходных импульсов генератора 6. Достигается 3to благодаря схемному выполнению формирователей 4 и 5: при появлении положительного перепада на их входах I)-триггер 16 перебрасывается в единицу, которая с приходом очередного импульса тактовой частоты переписьюается вD-три гер 15, так что указанный импульс появляется на выходе формирователя 4 или 5 и устанавливает в нульD -триггер 16., а по окончании тактового импульса устанавливается в нуль и.2)триггер 15. Такое выполнение формирователей 4 и 5 обеспечивает с одной ст.ороны постоянство временного интервала между входньЫ перепадом и выходным импульсом, а с другой стороны полностью исключает возможность возникновения ущербных импульсов. Одновременно с записью обратного кода в счетчик 3 перебрасывается триггер 7, открывая элемент И 9, и частота первой последовательности начинает заполнять счетчик 3. Потенциал с инверсного выхода старшего 5 6 разряда счетчика 3 поступает на вход формирователя 4, так что при переходе старшего разряда счетчика 3 из состояния логической единиЦы в состояние логического 11уля, т.е. при переполнении счетчика 3 формирователь 4 вырабатывает одиночный импульс, сбрасывающий в ноль триггеры 7 и 8,а также прекращающий заполнение счетчика 3. В результате длительность выходного интервала времени Г определяется из соотношения N, где N - входной код; период выходных импульсов генератора 6. При этом емкость счетчика 3 выбирают равной l/fj) tj. Таким образом, преобразователь . позволяет Исключить основные систематические и случайные составляющие погрешности преобразования кода во временной интервал, а также преобразовывать параллельньй код B числоимпульсный, По сравнению с прототипом предлагаемый преобразователь позволяет снизить абсолютную погрешность преобразования, например, для восьмиразрядного преобразователя на 3-4 МКС, что следует из сравнения выражений, описывающих характеристики предлагаемого и известного устройств. Это в свою очередь является существенным при построении информационно-измерительных систем, оперирующих с ШИМ сигналами. Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого изобретения обусловлена повьппением точности устройства, что позволяет при использовании его,в составе едстемь значительно снизить аппаратурные затраты в блоках аналого-цифрового преобразования и предварительной математической обработки.

Фаг.З

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД- . ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ, содержащий регистр, входы которого соединены с соответствуюпц1ми входными шинами, а выходы через блок вентилей с соответствующими установочными входами счетчика импульсов, выход которого подключен к первому входу первого формирователя импульсов, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счётным входом счетчика импульсов, и генератор опорной частоты, первый выход которого соединен со вторым входом элемента И, отличающийся тем, что, с целью повьшенря точности в него введены второй формирователь импульсов, инвертор, второй триггер, и синхронный делитель частоты, первый вход которого соединен с первым выходом генератора опорной частоты, а первый выход - с тактовым входом блока вентилей, единичным входом первого триггера и входом инвертора, выход которого соединен с первым входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, выход которого подключен к первой выходной шине, а нулевой вход - к выходу первого формирователя импульсов, второй вход которого соединен с вторым входом формирователя импульсов, вторым выходом генератора опорной частоты, и вторым входом синхронного делителя частоты, второй выход которого соединен с тактовым входом регистра, при этом вторая выходная шина соединена с выходом элемента И. 2. Преобразователь по п. 1, о тлич ающийся тем, что каж(Л дый формирователь импульсов выполнен на двух D -триггерах и двух элементах И-НЕ, причем информационный вход первого D триггера соединен с шиной логической единицы, а первый вход формирователя импульсов соединен с тактовым входом первого О5 .fl-триггера, прямой выход которого соединен с информационным входом вто- 00 00 porojD-триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соеел динен с выходом формирователя импульсов , первым входом второго элемента И-НЕ и нулевым входом первого D-триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с нулевым входом второго D-триггера, тактовый вход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ и вторым входом формирова;теля импульсов.