Способ времяимпульсного преобразования Советский патент 1987 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может найти применение в устройствах, использующих времяимпульсное преобразование.

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет уменьшения погрешности дискретности и исключения систематической погрешности, вызываемой конечной длительностью квантующих импульсов.

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего пред- лагаемьй способ.

Устройство содержит элемент ИЛИ- ИЛИ/НЕ 1, парафазные выходы которого подключены к синхровходам 1К-триг- геров 2 и 3, выходы которых подключены к входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, к I- и К-входам триггеров 2 и 3 подключена шина преобразуемого интервала, вход логического элемента ИЯИ-ИЛИ/НЕ 1 подключен к выхйду генератора 5 квантзш)щих импульсов, элемент 1-4 и их связи образуют двухка- нальный блок 6 квантования. Аналогично устроен другой блок 7 квантования, вход которого через элемент 8 задержки подключен к выходу генератора 5 квантующих импульсов и входу элемента ИЛИ-ИЛИ/НЕ 9, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 блока 6 через элемент ИЛИ 10 подключен к С-входу счетного триггера 11, выход которого соединен с D-входом D-триггера 12, выход

fO

15

20

25

30

ИЛИ 21 подключен к I- и К-входам 1К-триггера 22, С-вход которого параллельно с С-входом 1К-триггера 19 подключен к выходу элемента ИЛИ-ИЛИ/ НЕ 9, выходной шиной устройства является выход 1К-триггера 22.

Сущность способа заключается в том, что с помощью квадратурнораспо- ложенных в пределах квантующих последовательностей их положительные и отрицательные фронты осуществляют параллельное квантование (фронтом) в четырех каналах временного интервала. При этом частота следования квантую- рщх импульсов в каждом канале . Для их объединения в один счетчик в каждом из парафазно-квантуемых временных интервалов производят суммирование по модулю два (Zmod 2) результатов, предварительно деленных на два. В результате суммирования получают последовательности импульсов, фронты которых несут информацию о квантуемом временном интервале, но

сдвинуты на С fзадержка

ч4

задана при квадратурном расщеплении и после деления на два и Zmod2 в парафаз- ных каналах она сохраняется);

Таким образом, после суммирования по модулю два период следования импульсов квантования Т| , а сдвиг

между ними Т и сосчитать их

- , . f . ,

которого подключен к D-входу П-трИ1- - одним счетчиком при обычном объединении нельзя (время разрешения счетчигера 13 и первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 14, второй вход которого подключен к выходу D-триггера 13, а С-входы обоих триггеров 12 и 13 подключены к инверсному входу элемента ИЛИ-Ш1И/НЕ 9.

Элементы 11-14 образуют блок 15 обработки, аналогично выполнен блок 16 обработки, вход которого подключен к вькоду блока 7, а С-вход триггера 11 подключен параллельно входам D-триггеров 12 и 13, выходы блоков 15 и 16 обработки подключены соответ40

ка должно быть Тр„р .е,.. , т.е. нужно в четыре раза понижать частоту квантования относительно предельной частоты счета). Введение задержки

t --М вьфавнивает оба парафазно- квантуемые каналы, и фронты квантования или совпадают, или парафазны.Осу- ществить подсчет подобных фронтов (одним счетчиком) тоже невозможно

(Т,

pajp. сч.

Т Кб

) . Поэтому перед подсчетом одноименных счетных фронтов, ственно к первым и вторым входам эле- „ несущих информацию о величине кван- ментов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ/НЕ 17 и И/НЕ туемогр временного интервала, осуществляют деление на два последовательностей импульсов квантования с фазным (противофазным) расположением

18, инверсные выходы которых соответственно подключены к параллельно включенным I- и К-входам 1К-триггера 19, элемента И 20 и первому входу фронтов. После деления фронты кван- тующих импульсов совпадают (фазные)

или сдвинутые на Т./2 (в результаэлемента ИЛИ 21, второй вход которого подключен к выходу элемента И 20, второй вход которого подключен к выходу 1К-триггера 19, выход элемента

те деления парафазно расположенных фронтов импульсов).

5

0

5

0

ИЛИ 21 подключен к I- и К-входам 1К-триггера 22, С-вход которого параллельно с С-входом 1К-триггера 19 подключен к выходу элемента ИЛИ-ИЛИ/ НЕ 9, выходной шиной устройства является выход 1К-триггера 22.

Сущность способа заключается в том, что с помощью квадратурнораспо- ложенных в пределах квантующих последовательностей их положительные и отрицательные фронты осуществляют параллельное квантование (фронтом) в четырех каналах временного интервала. При этом частота следования квантую- рщх импульсов в каждом канале . Для их объединения в один счетчик в каждом из парафазно-квантуемых временных интервалов производят суммирование по модулю два (Zmod 2) результатов, предварительно деленных на два. В результате суммирования получают последовательности импульсов, фронты которых несут информацию о квантуемом временном интервале, но

сдвинуты на С fзадержка

ч4

задана при квадратурном расщеплении и после деления на два и Zmod2 в парафаз- ных каналах она сохраняется);

Таким образом, после суммирования по модулю два период следования импульсов квантования Т| , а сдвиг

между ними Т и сосчитать их

40

ка должно быть Тр„р .е,.. , т.е. нужно в четыре раза понижать частоту квантования относительно предельной частоты счета). Введение задержки

t --М вьфавнивает оба парафазно- квантуемые каналы, и фронты квантования или совпадают, или парафазны.Осу- ществить подсчет подобных фронтов (одним счетчиком) тоже невозможно

(Т,

pajp. сч.

Т Кб

) . Поэтому перед подте деления парафазно расположенных фронтов импульсов).

Подсчитать импульсы такой.после- довательности (одним хотя и специфическим счетчиком с временем разре- шения Т ;у возможно. При этом счетчик должен иметь два входа, од- , новременное появление на обоих входах счетных фронтов должно приводить к переключению старшего его разряда с весом квантования четыре, в случае наличия счетных фронтов на одном из |о входов переключается младший разряд счетчика с весом кванта два. Отсутствие счетных фронтов не должно изменять состояние счетчика подсчета одноименных фронтов.J5

Таким образом, идея способа сводится к разнесению квантующих импульсов фронтов на Т.,.. /4 с последующим их

подсчетом в одном счетчике. При этом предельная частота может дости- 20 гать предельной частоты счета триг- герных элементов, т.е. fjKB. пр.счето- Становится возможным при наличии одного счетчика осуществить квантование эквивалентной частотой в четыре 25 раза выше пр.едельной частоты счета f p g jjиспользуемой элементной базы.

Устройство работает следующим образом.

Временной интервал подается на 30 параллельно включенные входы 1К-триг- геров 2 и 3. При подаче на 1К-входы триггера логического О (положительная логика) триггер переходит в счет- ньш режим и переключается синхронно 35 с отрицательным импульсом на С-входе. Подача 1 на 1К-входы переводит триггер в режим хранения и он не реагирует на синхроимпульсы. Элементы 1 в блоках 6 и 7 обеспечивают парафаз- 40 ность поступления квантующих фронтов, т.е. позволяют осуществить квантование положительным и отрицательными фронтами квантующих импульсов, прс- тзгаающих с генератора 5. Элемент 4 45 (блоков 6 и 7) осуществляет операцию суммирования по модулю два (ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ). Блоки 6 и 7 идентичны и осуществляют квантование парафазными

менты 19-22 осуществляют подсчет од ноименных отрицательных счетных фро тов. D-триггеры 12 (блоков 15 и 16) являются триггерами синхронизации, которые привязывают фронты импульсов квантования на выходах делителей

11блоков 15 и 16 к положительному фронту синхроимпульсов, подаваемых с генератора 5 через согласующими элемент 9, устраняя тем самым возможный их разброс на Т,5/2. На их выходе ,частота импульсов квантования кратна , а.фронты совпадают (в фа зе или в противофазе). Элементы 13

и 14 блоков 15 и 16 являются элемен тами памяти с задержкой на такт.

Идея работы этой части схемы заключается в следующем: если происхо дит переход (положительный или отри цательный) в одной из последователь ностей импульсов квантования на вых дах триггеров 11 блоков 15 и 16 в синхронный параллельный счетчик 19, 22 с элементами 20 и 21 управления прибавляется единица, если происходят два перехода в обеих последовательностях, то в синхронный счетчик 19, 22 прибавляется двойка (единица во второй разряд). С учетом деления триггером 11 их вес соответственно два и четыре кванта эквивалентной ч тоты квантования g. +f кв ли переходов не происходит, синхрон ный счетчик сохраняет свое состояни неизменным.

Анализируя по диаграммам Вейча все возможные состояния триггеров

12и 13 блоков 15 и 16 путем миними зации, получают,что одному переходу в одной из последовательностей импульсов квантования соответствует на выходе элемента 14 блоков 15 и 1 и элемента 17, а двум одновременным переходам - 1 на выходе элемента 18.

Последовательности импульсов кван тования с выходов элементов 17 и 18 с помощью элементов 20 и 21 осуществляют управление синхронным счетчи

сят задержку нератора 5

сов на С-входе.

I

фронтами с последующим суммированием 50 ком 19-22, которьй переключается по по модулю два. Элементы 8 и 10 вно- отрицательным фронтам синхроимпуль и -|-- (частота где 3- %.э

время задержки логического элеменд а,

выбрана с целью упрощения

мы). Элемент 11 (блоков 15 и 16)

осуществляет деление на два. Эле-

Счетчик 19-22 работает следующим гг образом. Если переход квантующей последовательности один, то триггер 19 в счетном режиме последовательно с триггером 22 образует синхронный счетчик. Перенос осуществляется чементы 19-22 осуществляют подсчет одноименных отрицательных счетных фронтов. D-триггеры 12 (блоков 15 и 16) являются триггерами синхронизации, которые привязывают фронты импульсов квантования на выходах делителей

11блоков 15 и 16 к положительному фронту синхроимпульсов, подаваемых с генератора 5 через согласующими элемент 9, устраняя тем самым возможный их разброс на Т,5/2. На их выходе ,частота импульсов квантования кратна , а.фронты совпадают (в фазе или в противофазе). Элементы 13

и 14 блоков 15 и 16 являются элементами памяти с задержкой на такт.

Идея работы этой части схемы заключается в следующем: если происходит переход (положительный или отрицательный) в одной из последовательностей импульсов квантования на выходах триггеров 11 блоков 15 и 16 в синхронный параллельный счетчик 19, 22 с элементами 20 и 21 управления прибавляется единица, если происходят два перехода в обеих последовательностях, то в синхронный счетчик 19, 22 прибавляется двойка (единица во второй разряд). С учетом деления триггером 11 их вес соответственно два и четыре кванта эквивалентной чатоты квантования g. +f кв ли переходов не происходит, синхронный счетчик сохраняет свое состояние неизменным.

Анализируя по диаграммам Вейча все возможные состояния триггеров

12и 13 блоков 15 и 16 путем минимизации, получают,что одному переходу в одной из последовательностей импульсов квантования соответствует 1 на выходе элемента 14 блоков 15 и 16 и элемента 17, а двум одновременным переходам - 1 на выходе элемента 18.

Последовательности импульсов квантования с выходов элементов 17 и 18 с помощью элементов 20 и 21 осуществляют управление синхронным счетчисов на С-входе.

I

Счетчик 19-22 работает следующим образом. Если переход квантующей последовательности один, то триггер 19 в счетном режиме последовательно с триггером 22 образует синхронный счетчик. Перенос осуществляется через элементы 20 и 21. При одновременном переходе обоих квантующих последовательностей с выхода триггера 19 блокируется (IK 1), второй триггер 22 (второй разряд) считает с удвоенным весом, если переходов нет, оба триггера 19 и 22 заблокированы (IK - 1).

В зависимости от задержек элементов в блоках 6, 7, 15 и 16 такт овые фронты могут подбираться положительными или отрицательными. Подбором

1

кв

задержек обеспечивают f 4 270г-

4 С

4 i 25

НС

500 МГц. Максимальное быстродействие устройства достигается при форме квантующих импульсов близких к меандру и симметрии задержек в каналах.

Ф.ормула изобретения

Способ времяимпульсного преобразования, заключающийся в квантовании преобразуемого временного интервала одним из одноименных фронтов импульсов квантующей последовательности с последующим подсчетом результата квантования, отличающийся тем, что, с целью повьш,ения точности

преобразования, преобразуемый временной интервал дополнительно квантуют другими одноименными фронтами импульсов квантующей последовательности, причем параллельно квантуют его раздельно обоими разноименными фронтами задержанной на четверть периода следования последовательности квантующих импульсов с последующим делением результатов всех четырех квантований на два, при этом последоватепь- ности импульсов, полученные при квантовании попарно парафазными фронтами, объединяют, суммируя по модулю два,

первую из полученных таким образом последовательностей импульсов задерживают на четверть периода следования квантующих импульсов и делять на два, вторую из полученных при суммировании по модулю два последовательностей также делят на два и производят подсчет количества одноименных счетных фронтов обоих результатов последних делений на два при

этом вес каждого из счетных фронтов результатов последнего деления на два равен двум квантам, а их одновременное появление - четырем квантам эквивалентной частоты квантования, в четыре раза больщей частоты следования квантующих импульсов.

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники. Цель- повышение точности преобразования за счет уменьшения погрешности дискретности и исключения систематической погрешности, вызываемой конечной длительностью квантующих импульсов (И) . Для ее достижения по способу времяимпульсного преобразования дополнительно квантуют преобразуемый временной интервал одноименными фронтами И квантующей последовательности и параллельно - раздельно обоими разно- именны ш фронтами последовательности квантующих И, задержанной на четверть периода следования с последую- делением результатов всех четырех квантований на два. При этом последовательности И, полученные попар но парафазными фронтами, суммируют по модулю два и первую полученную последовательность И задерживают на четверть периода следования квантующих И и делят на два, вторую последовательность И тоже делят на два и подсчитывают количества одноименных счетных фронтов обоих результатов последних делений на два. При этом вес каждого из счетных фронтов результатов последнего деления на два равен двум квантам, а их одновременное появление - четьфем квантам эквивалентной частоты квантования, в четыре раза большей частоты следования квантующих И.1 ил. & (Л со о 00 со 00

Составитель Л. Плетнева Редактор М.Бланар Техред А.Кравчук Корректор Е.Рошко

Заказ 1796/39 Тираж 371Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4