Измеритель интервалов времени между серединами импульсов Советский патент 1986 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к электронным устройствам для измерения интервалов времени с использованием счетных импульсов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей известного измерителя за счет представления результата измерения в виде пачки импульсов с указанием на отдельном выходе знака, причем число импульсов в пачке пропорционально абсолютному значению интервала между серединами измеряемых импульсов:

На фиг. 1 приведена структурная схема измерителя; на фиг. ,2 - схема логического блока; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы работы устройства для двух из шести возможных положений измеряемых импульсов, при которых в процессе измерения происходят переполнения счетчика и получаются разные знаки результатов измерения.

Измеритель интервалов времени между серединами импульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, триггеры 2-4, элементы. И 5-11, элементы ИЛИ 12-15, логический блок 16 с входами 17-20 и выходами 21-25, счетчик 26 с суммирующим 27 и вычитающим 28 входами, выходом 29 переполнения и выходом 30 заема, D-триггеры 31 и 32, шина 33 установки в «О, информационная выходная шина 34, выходная шина 35 знака измерителя. Логический блок 16 содержит дешифратор 36, инверторы 37-39 и элементы И-НЕ 40 и 41.

В измерителе первая входная шина подключена к первому входу 17 логического блока 16 и синхровходу первого триггера 3, выход которого соединен с вторым входом 18 логического блока 16, первый 21, второй 22, третий 23 и четвертый 24 выходы ко- соединены с первыми входами соответственно элементов И 6-9, выходы элементов И 6 и 7 подключены к первому и второму входами элемента ИЛИ 12, выход которого подключен к суммируюшему входу счетчика 26 и одному из входов элемента ИЛИ 15, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 3 и вычитающим входом счетчика 26, выходы разрядов которого через элемент ИЛИ 14 подключены к вторым входам элементов И 5 и 10, выходы которых соединены с третьими входами соответственно элементов ИЛИ 12 и 13, первый и второй входы последнего соединены с выходами соответственно элементов И 8 и 9, выход генератора 1 подключен к синхровходу триггера 2, вторым входом элементов И 6 и 9 и третьим входам элементов И 5 и 10, первые входы которых объединены и подключены к пятому выходу 25 логического блока 16, первому входу элемента И 11 и синхровходу D-триггера 32, информационный вход которого соединен с четвертым входом элемента И 5 и прямым выходом D-триггера 31, инверсный выход которого подключен к четвертому входу элемента И 10, выход триггера 2

5

соединен с вторыми входами элементов И 7 и 8, выход элемента ИЛИ 15 соединен с вторым входом элемента И 11, выход которого подключен к щине 34, шина 35 измерителя соединена с прямым выходом D-триггера 32, шина 33 установки в «О измерителя соединена с установочными входами триггеров 3 и 4, счетчика 26 и входом синхронизации D-триггера 31, вторая входная щина измерителя соединена с входом синхронизации

триггера 4 и третьим входом логического блока 16, четвертый вход которого подключен к выходу триггера 4.

В логическом блоке 16 входы 17-20 являются входами дешифратора 36, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым входом элемента И-НЕ 40, входом инвертора 37 и первым входом элемента 41, выходы которых являются соответственно выходами 21, 22 и 23 блока 16, четвертый и пятый выходы дешиф0 ратора подключены ко вторым входам элементов И-НЕ 40 и 41, шестой и седьмой выходы дешифратора через инверторы соответственно 38 и 39 соединены с выходами 24 и 25 логического блока 16.

На фиг. 3 и 4 приняты следующие обозначения: а - импульс установки в «О на шине 33 измерителя (фиг. I); б - первый измеряемый импульс на входе 17 логического блока 16; в - второй измеряемый импульс на входе 19 логического блока 16; г - тактовые импульсы на выходе генератора 1; - импульсы на выходе триггера 2; е - импульсы на выходе 25 логического блока 16; ж, з - импульсы соответственно на суммирующем и вычитающем входах 27 и 28 счетчика 26; и - диаграмма состояния счетчика 26; к - импульс на выходе элемента ИЛИ 14; л, м - импульсы соответственно на выходах 29 и 30 переполнения и заемма счетчика 26; н - импульс на прямом выходе D-триггера 31; о - пачка импульсов на выходе 34 элемента И 11 (информационной выходной шине

0 34 измерителя).

Для пояснения принципа работы устройства пусть входам 18-20 логического блока 16 соответствуют веса 1, 2, 4, 8, тогда его состояние можно характеризовать целым числом, которое может принимать значения:, О, 1,2, 4, 5, 6, 9 и 10. Например, пусть вначале приходит импульс на вход 17, а затем, не перекрывая его, импульс на вход 19. Тогда на входах 18-20 формируется следующая последовательность входых наборов:(0000), (1000), (0100), (ОНО) и (0101). Эти наборы соответствуют последовательности состояний, характеризующихся числами: О, 1,2, 6, 10. Состояние 10 входов 17-20 логического блока 16 получается после спада последнего из измеряемых импульсов. До этого момен5 та устройство работает точно так же, как и известное, а именно в зависимости от взаимного расположения измеряемых импульсов возможно шесть последовательностей состояний входов 17-20 логического блока 16: О, 1,

0

5

5

0

2, 6, 10; О, 1, 5, 6, 10; О, 1, 5, 9, 10; О, 4, 8, 9, 10; О, 4, 5, 9, 10; О, 4, 5, 6, 10.

Первые три последовательности соответствуют случаям, когда первый импудьс (на входе 17) появляется раньше второго (на входе 19), причем в первой последовательности они не перекрываются, во второй- перекрываются, а в третьей - второй импульс спадает раньше первого. Диаграммы б и в на фиг. 3 соответствуют третьей последовательности. Остальные три последовательности аналогичны первым трем с той разницей, что второй импульс появляется раньше первого. Диаграммы б и в на фиг. 4 соответствуют шестой из приведенных последовательностей состояний. Состояние «О входов логического блока 16 соответствует режиму ожидания измеряемых импульсов после установки измерителя по входу 33. В этом состоянии, а также в состоянии д, когда импульсы на входах 17 и 19 перекрываются, на всех выходах 21-24 и 25 логического блока 16 имеется потенциал логического нуля, поэтому все элементы И 5-10 оказываются закрытыми, и ни на один из входов счетчика 26 не поступают импульсы. В состояниях 1 и 6 логическая единица имеется только на выходе

22логического блока 16, поэтому импульсы с выхода триггера 2 через элемент 7 И и элемент 12 ИЛИ поступают на суммируюш,ий вход 27 счетчика 26. В состояниях гид логическая единица имеется только на выходе

23логического блока 16, при этом импульсы с выхода триггера 2 через элемент 8 И и элемент 13 ИЛИ поступают на вычитающий вход 28 счетчика 26. В состояниях б и з логическая единица имеется соответственно только на выходе 21 или 24, в результате чего импульсы генератора 1 через элементы 6 И и 12 ИЛИ через элементы 9 И и 13 ИЛИ поступают соответственно на суммирующий 27 или вычитающий 28 входы счетчика 26. После спада последнего импульса на входах 17 и 19 логического блока 16 в счетчике 26 содержится значение временного интервала между серединами импульсов, представленное в двоичном дополнительном коде (пунктир на диаграммах и фиг. 3 и 4); в данном измерителе число на счетчике после спада последнего из измеряемых импульсов не сохраняется, а досчитывается до нуля. Направление досчета определяется состоянием второго D-триггера 31, который благодаря соединению информационного входа с общей шиной импульсом установки по входу синхронизации устанавливается в «О, а затем в процессе измерения импульсами переполнения или заема с выходов 29 и 30 счетчика 26 по асинхронным входам записи нуля и единицы переключается так, что в момент спада последнего из измеряемых импульсов его состояние однозначно определяет знак результата измерения и направление досчета. Логическая единица на прямом выходе этого триггера соответствует отрицательному знаку результата измерения и увеличению числа на счетчике при досчете, а логический ноль - положительному знаку и уменьшению числа на счетчике при досчете. После завершения досчета второй D-триггер 31 оказывается в состоянии «О независимо от знака результата измерения, поэтому для сохранения информации о знаке состояние второго )-триг- тера 31 фронтом импульса с дополнительного выхода 25 логического блока 16 пере0 писывается на первый D-триггер 32. Для этого информационный вход первого D-триггера 32 соединен с прямым выходом второго D-триггера 31, а вход синхронизации - с дополнительным выходом 25 логического блока 16.

Соединение дополнительного выхода 25 логического блока 16 с первыми входами элементов И 5 и 10 обеспечивает при досчете подачу тактовых импульсов через один из этих элементов и соответственно через один

0 из 12 или 13 элементов ИЛИ на суммирующий 27 или вычитающий 28 входы счетчика 26. Направление передачи тактовых импульсов (к суммирующему или вычитающему входом счетчика) определяется связями вторых входов элементов 5 и 10 И с выхода5 ми второго О-триггера. Соединение третьих входов элемента 5 и 10 с выходом элемента ИЛИ 14 обеспечивает прекращение досчета, когда содержимое счетчика 26 становится равным нулю. Входы четвертого элемента 14 ИЛИ соединяются с выходами всех разрядов счетчика, поэтому на выходе этого элемента появляется потенциал логического нуля, запирающий пятый 5 и шестой 10 элементы И, только при потенциале логического нуля на выходах всех разрядов счетчика 26, т. е. когда его соедржимое равно нулю. Соединение входов элемента И 11 с выходом 25 логического блока 16 и с выходом третьего 15 элемента ИЛИ, входы которого соединены с входами 27 и 28 счетчика 26, обеспечивает то, что на выходе этого элемента

1U являющегося информационной выходной шиной 34 измерителя, появляется пачка импульсов только при досчете, причем число импульсов в пачке пропорционально интервалу времени между серединами измеряемых импульсов.

5 В предлагаемом, как и в известном, измерителе результат измерения можно получить в дополнительном двоичном коде, если считать содержимое счетчика 26 фронтом импульса с дополнительного 25 выхода логического блока 16.

Формула изобретения

1. Измеритель интервалов времени между серединами импульсов по авт. св. № 892411, 5 отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены пятый, шестой и седьмой элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ

0

и два D-триггера, причем дополнительный выход логического блока соединен с входом синхронизации первого D-триггера и с первыми входами пятого, шестого и седьмого элементов И, второй вход последнего из которых соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственное суммирующим и вычитающим входами счетчика, выходы разрядов которого соединены с входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами пятого и шестого элементов И, третьи входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы - третьими входами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, четвертый вход пятого элемента И соединен с прямым выходом второго D-триггера и информационным входом первого D-триггера, выход которого является выходной щиной знака измерителя, четвертый выход шестого элемента И подключен к инверсному выходу второго D-триггера, первый и второй установочные входы которого соединены соответственно с выходами переполнения и заема

счетчика, информационный вход второго D-триггера подключен к общей шине измерителя, шина установки в «О которого подключена к синхровходу второго D-триггера, а информационным выходом является выход седьмого элемента И.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что логический блок содержит дешифратор, три инвертора и два элемента И-НЕ, причем входы логического блока являются входами дешифратора, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым входом первого элемента И-НЕ, входом первого инвертора и первым входом второго элемента И-НЕ, выходы которых являются соответственно первым, вторым и третьим выходами логического блока, четвертый и пятый выходы дешифратора соединены с вторыми входами соответственно первого и второго элементов И-НЕ, шестой и седьмой выходы дешифратора соответственно через второй и третий инверторы соединены с четвертым и пятым выходами логического блока.

Изобретение относится к электронным устройствам для измерения интервалов времени с использованием счетных импульсов и является дополнительным изобретением к авторскому свидетельству № 892411. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей известного измерителя- достигается за счет представления результата измерения в виде пачки импульсов с указанием на отдельном выходе знака, причем число импульсов в пачке пропорционально абсолютному значению интервала между серединами измеряемых импульсов. Измеритель содержит генератор 1 тактовых импульсов, триггеры 2-4, логические элементы (ЛЭ) И 5-11 ЛЭ ИЛИ 12-15, логический блок 16 с входами 17-20 и выходами 21 - 25, счетчик 26 с суммирующим 27 и вычитающим 28 входами, выходом 29 переполнения и выходом 30 заема, D-триггеры 31 и 32, шины установки на «О 33, выходную информационную 34, входную 35 знака измерителя. Логический блок, схема которого приводится в описании изобретения, содержит дешифратор, три инвертора и два ЛЭ И-НЕ, 2 с.п. ф-лы, 4 ил. Ш (Л N9 to 00 о О) 4 ГО

/7

18

1L 20

36

Фиг. 2

п

г

лшт1Ш1Г1Г1плл1иш тгшлл1шлш1Плппг ПJЛJЛJл ruп.лJ lJlJ LJгJгJ-LГLггr

.

J ллп.

J ллп.

.

ШЛJШnnJmШlJШnШlПЛJШЛJШЛJlГLnГ

J

.

ялл.

а

к

л.

J

.

ялл.

п