Многоканальный преобразователь кода во временной интервал Советский патент 1987 года по МПК H03M1/82 

1

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть использовано при измерениях и передаче сигналов, обработке информации в системах автоматической обработки данных, в управляющих системах.

Цель изобретения - повьшение на- дежности преобразователя при формировании временных интервалов с малой относительной погрешностью

На фиг,1 приведена структурная схема устройства} на фиг,2 - пример нapaнI вaния программируемой логической матрицы (ШМ) по входам с помощью дешифратора; на фиг.З времен 3

ные диаграммы работы устройства на примере трехканального преобразования j на фиг 4 4 - пример лог ической организации ПЛМ для реализации временной диаграммы.

Многоканальный преобразователь кода во временной интервал:; () содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов3 программируемую логическую матрицу (ПЛ1У1) 3, регистр 4, элементы И 5 и 6, счетчик 7 импульсов, элемент И 8, На фиг также по- каза}1Ь выход 9 дополнительного разряда-регистра, счетный вход 10 регистра вход 1 сброса счетчика 2, шина 12 начальной установки и выходные шины 13,

Преобразователь работает следующим образом,

Перед началом работы на шину 2 начальной установки подается сигнал, устанавливаюш гй на счетчике 7 единичный рсод (единицы во всех разрядах) р а регистр 4 и счетчик 2 сбрасываются в ноль. После снятия сигнала с шины 12 первьм же срез импульса с генератора 1, поступающий на счетный вход счетчика 7, устанавливает его в результате переполнения в ноль (счетчики 2 и 7 работают на сложение). При этом на выходе индикации нуля счетчика 7 появляется единичный сигнал, поступающий на один из вькодов ШМ 3 и открывающий элементы И 6 и 8, Поступление единичного сигнала с выхода счетчика 7 на вход 1МП. 3 вызывает считывание из 1ШМ 3 кода,, поступаю- . щего с одной части выходов ГШМ 3 на информационные входы счетчика 7, а с другой части выходов - на информаци- OHHiiie входы регистра 4, Фронтом следующего импульса с генератора 1, про

224792

ходящего через открытый элемент И 6 на вход 10 синхронизации регистра 4, информация записывается в этот регистр (и таким образом устанавливает5 ся определенное состояние каналов,13), а срезом этого же импульса, проходящим через открытый элемент И 8 на вход записи счетчика 7, информация с выходов ПЛМ 3 записывается и в этот

W счетчик о При этом единичный сигнал на выходе индикации нуля счетчика 7 изчезает, отрицательный перепад поступает на счетный вход счетчика 2 и увеличивая его содержимое на еди 5 вицу, а элементы И 6 и 8 закрываются, не пропуская импульсы с генератора 1 на синх15овход1 1 записи регистра 4 и счетчика 7, Эти импульсы поступают лишь на счетный вход счетчика 7, уве20 личивая его содержимое каждый раз на единипу, пока в результате переполнения он вновь не обнуляется и на его выходе не появляется единичный

сигнал, открывающ1; й элементы И 6 и 8 25

и вызывающий чтение нового кода из ПЛМ 3„ Выборка кода из ПЛМ 3 происходит в соответствии с кодом на выходе счетчика 2 при наличии единицы на выходе счетчика 7,

30 Описанная процедура происходит до тех пор, пока в одном из кодов, поступающих в регистр 4, в дополнительном разряде 9 не будет записана единица. Когда при очередном обнулении

35 срезом импульса с генератора 1 счетчика 7 из ПЛМ 3 считан код с единицей в дополнительном разряде 9, фронтом следующего импульса он записывается в регистр 4, единица с выхо40 да разряда 9 регистра поступает на вход элемента И 5 и открывает его. Срезом импульса с генератора 1 информация с выходов Ш1М записывается в счетчик 7, единица на его выходе

45 исчезает и отрицательный перепад-поступает на инверсный вход элемента И 5, сигнал с выхода которого поступает на второй вход П сброса счет-- чика 2 и устанавливает его в ноль,

50 После этого цикл работы устройства повторяется,

На фиг,3 в качестве примера приведена временная диаграмма устройст- 55 ва, имеющего.три выходных канала 13, Буквами обозначено: а, б, в - сигнал в трех выходных каналах устройства, г - сигнал на выходе 9 дополнительного разряда регистра 4, д - сигнал

на выходе элемента И 6, а - сигнал на выходе элемента И 5, ж - Сигнал на выходе индикации нуля счетчика 7, 3 - сигнал на шине 12 начальной установки, и - импульсы на выходе генератора 1,

Цикл работы устройства для примера, приведенного на фиг,3, равен четырнадцати и тульсам генератора I,

которые пронумерованы цифpa ш от О до 10 открытого единичнь м сигналом с выхо13, Как уже отмечалось, после снятия сигнала с шины 12 начальной установки счетчик 2 и регистр 4 сбрасываются в ноль (фиг,3з). Первый же им- г

пульс с генератора I (отмеченный циф- 15 ноль. По срезу тринадцатого импульса рой О на фиг,Зи) своим срезом устанав- счетчик 7 вновь обнуляется и цикл ливает счетчик 7 в ноль и на его выда дополнительного разряда 9 регистра 4. В результате этого на выходе элеме та И 5 возникает единичный потенциал (фиг53е), сбрасывающий счетчик 2 в

устройства повторяется заново (фронтом нулевого импульса вновь устанавли вается в единицу третий канал устрой- 20 ства и т.д.),

ходе появляется единичный сигнал (фиг,3ж), вызывающий считывание кода из ПЛМ 3 и открывающий элемент И 6. Следующий импульс (отмеченный цифрой 1) с выхода генератора 1 поступает на вход регистра 4 через открытый элемент И 6 (фиг,3д), вызывая своим

фронтом запись кода в регистр 4 (ка- 25 приведенном примере длительность пер- нал на фиг, Зв устанавливается в единичное состояние). Одновременно этот же импульс через открытый элемент И 8 поступает на вход записи счетчика 7, в результате чего единичный сиг- 30 нал на его выходе исчезает (фиг,3ж). Импульсы с второго по пятый увеличивают содержимое счетчика 7 на единицу, пока по срезу пятого импульса не наступает переполнение счетчика 35 7, в результате которого он вновь сбрасывается в ноль и на его выходе появляется единичный потенциал (фиг,3ж), открывающий элементы И 6 и 8 и вызывающий считывание из ПЛМ 3 нового кода, содержащего единицы в разрядах, соответствующих каналам на фиг.Зб, в.

вого интервала времени, отсчитываемая счетчиком 7 (от момента установления в единицу канала на фиг,36), равна пяти периодам частоты генератора I, Если в качестве счетчика 7 используется счетчик по модулю 8 (т,е, трехразрядный двоичный счетчик), то срезом первого импульса в него должен быть записан код 8-5+1 4, Аналогично срезом шестого импульса в него должен быть записан код 6, срезом девятого импульса - код 7, а срезом одиннадцатого импульса - код 6,

На фиг.4 показана логическая структура ПЛТ- 3 для приведенного примера. Она состоит из четырех трех- входовых элементов И и семи четырех- входовых элементов ИЛИ, причем связи входов элементов И с парафазными входными шинами и входов элементов 1ШИ с выходами элементов И формируется при программировании ПЛМ в соответствии с требуемой временной диаграммой, . .Шестой импульс проходит на входы регистра 4 и счетчика 7, вызывая запись в регистр по фронту, а в счетчик - по срезу импульса, В результате состояние третьего канала (фиг,3в) остается прежним, состояние второго канала (фигj36) меняется с нулевого на единичное, а первьй канал остается в нулевом состоянии (фиг,За), Аналогично пепеполнение в счетчике 7 наступает по срезу восьмого импульса (по фронту девятого импульса первый канал переходит в единичное состояние, а второй и третий каналы - в нулевое) и по срезу

десятого импульса. По фронту одиннадцатого импульса из ПЛМ 3 в регистр 4 считывается код, содержащий нули в каналах и единицу в дополнительном разряде 9 (фиг.Зе), По срезу одиннадцатого импульса запись кода в счетчик 7, на его выходе устанавливается нулевой потенциал, поступаю - щий на инверсный вход элемента И 5,

ноль. По срезу тринадцатого импульса счетчик 7 вновь обнуляется и цикл

да дополнительного разряда 9 регистра 4. В результате этого на выходе элемента И 5 возникает единичный потенциал (фиг53е), сбрасывающий счетчик 2 в

ноль. По срезу тринадцатого импульса счетчик 7 вновь обнуляется и цикл

устройства повторяется заново (фронтом нулевого импульса вновь устанавливается в единицу третий канал устрой- ства и т.д.),

Так как счетчик 7 работает на сложение, то значение формируемого интервала времени записывается в него в дополнительном коде. Так, в

приведенном примере длительность пер-

вого интервала времени, отсчитываемая счетчиком 7 (от момента установления в единицу канала на фиг,36), равна пяти периодам частоты генератора I, Если в качестве счетчика 7 используется счетчик по модулю 8 (т,е, трехразрядный двоичный счетчик), то срезом первого импульса в него должен быть записан код 8-5+1 4, Аналогично срезом шестого импульса в него должен быть записан код 6, срезом девятого импульса - код 7, а срезом одиннадцатого импульса - код 6,

На фиг.4 показана логическая структура ПЛТ- 3 для приведенного примера. Она состоит из четырех трех- входовых элементов И и семи четырех- входовых элементов ИЛИ, причем связи входов элементов И с парафазными входными шинами и входов элементов 1ШИ с выходами элементов И формируется при программировании ПЛМ в соответствии с требуемой временной диаграммой, . .Введение в структуру устройства

счетчика 7 и элемента И 8 позволяет уменьшить необходимую информационную емкость блока 3 при формировании временных интервалов с малой относительной погрешностью, Рассмотрим это на примере. Пусть, например, требуется сформировать тридцать последовательных временных интервалов с по-

513

грешностью не более 1%, Посксятьку длительность временных интервалов формируется с помощью счетчика 7, это-, означает, что на каждом из формируемых интервалов доллсно укладаваться не менее 100 периодов частоты генератора 1, а разрядность счетчика 7 должна быть не менее log,tOO 1 „ Количество интервалов формируется с помощью счетчика.2, и его разряд- ность должна быть не менее 5, Таким образом, на входы блока 3 в предлагаемом устройстве необходимо подать шестиразрядный код с счетчика 2 и выхода индикации нуля счетчика 7, Ассоциативная часть блока 3 в этом случае должна содержать шесть парафазных входных (вертикаггьных) шин., соединяемых с помощью программируемых связей (диодных или транзисторных, в зависимости от технологии изготовления ГШМ) с тридцатью горизонтальными шинами (реализующими функции И), Информационная часть ШШ должна содержать (помимо шин, соответ ствующих выходным каналам и дополнительному разряду 9) семь вертикальных шин, соединяемых программируемыми (диодными или транзисторными) связями с. горизонтальными шинами. Следователь- но, без учета выходнъ х каналов и дополнительного разряда 9,, блок 3 должен содержать 307 210 програм- я-1руемых связей в информационной части и 3062 360 програмируемых свя- зей -- в ассоциатиззной (с учетом того что входные шины в ассоциативной части - парафазные, т,, е, эквивалентны двум шинам информационной части),

В то же время реализация тех же

тридцати временных интервалов с помощью известного устройства потребует иметь в нем 12-разрядный счетчик и ГОШ с двенадцатью входами„ Ассоциативная часть такой ШЖ будет содержать 30-122 720 програ1- мируемых связейJ что на 150 связей больше, чем в предлагаемом устройстве (тг.е, выигрьщ в данном примере составил свьше 25% общего объема блока 3),, При уменьшении необходимой относительной погрешности формирования временных интервалов, а также при значительных различиях в длительностях top мируемых интерзалов этот выигрыш резко увелищ1вается (так как приведенный расчет должен проводиться для самого короткого из форм-1руемьгх ин

5 0 5

0

c

5

0

79 ,6

тервалов)б При реализации же блока 3 на микросхемах серийно выпускаемых ГШМ и при необходимости наращивания их по входам возможен выигрыш но аппаратурным затратам в десятки рар по сравнению с известным устройством (в реальных применениях основные аппаратурные затраты приходятся на реализацию блока 3),

Таким образом, устройство генерирует периодические серии импульсов на выходных шинах 13, Признак конца периодичес: ;ой серии соответствует записываем))1Й в ПШ 3 код состояния каналов 13 со значением выхода, равным единице в дополнительном разряде 9.

Код состояния каналов 13 выбирается из Ш1М 3 в зависимости от кода на выходах счетчика 2 при наличии единицы на выходе счетчика 7,

Если временные интервалы, генерируемые устройством, должны иметь малую относительную погрешность, то это означает, что смена кодов в ре- т истре 4 (и в счетчике 2) должна .происходить редко по сравнению с частотой следования импульсов с генератора 1, В известном устройстве для пересчета импульсов с генератора используется один счетчик, выходы которого соединены с входами ПЛМ причем при названных выше условиях высокочастотная часть этого счетчика и соответствующие входа nJM используются неэффективно, В предлагаемом устройстве, в отличие от известного, 1исло входов ШМ не зависит от требуемой относительной погрешности воспроизводимых интервалов времени, определяемой разрядр остью счетчика 7, При этом ГШМ 3 имеет дополнительные выходы для записи кода длины временного интервала в счетчик 7, число этих выходов равно числу экономяш 1Х- ся (по сравнению с известнь М устройством) входов ПЛМв Однако во внутренней структуре ПЛМ каждому входу соответствуют две , одна из которых связана с данным входом непосредственно, а другая - через инвертор, в то время как каждому выходу ПЛМ соответствует единственная внутренняя шина. Поэтому сокращение числа входов ПЛМ при таком же увеличении числа ее выходов ведет к сокращению информационной емкости ПЛМ (. к сокра7

щению требуемой площади кристалла при ее интег ральном исполнении).

Сокращение аппаратурных затрат достигается и в том случае, если блок 3 реализуется на серийно выпускаемых микросхемах ПЛМ (например, типа К 556 РТ1, имеющих 16 входов, 8 выходов и А8 ячеек), если требуется наращивание используекых ПЛМ по входам,

На фиг.2а показан пример ПЛМ с пятью входами и пятью ячейками с записанными в них ассоциативными признаками. Информация в информационных частях ячеек показана условно буквами а - д, 1

Если в наличии имеются лишь ПЛМ с четырьмя входами, то схема, эквивалентная ПЛМ на фиг,2а, показана на фиг.26 и содержит четыре четырех- входовых ПЛМ и дешифратор на два входа. Вообще Г оворя, при реапизации блока 3 (фиг.1) с М входами на ПЛМ

k +1

с М-К входами потребуется 2 таких 1ШМ и дешифратор на К+ входов.

Таким образом, сокращение необходимого числа входов ПЛМ 3 повышает надежность преобразователя за счет снижения аппаратурных затрат как при интегральном исполнении устройства на одном кристалле, так и при использовании серийных микросхем ПЛМ, если число входов блока 3 превосходит число входов используемых микросхем.

Формула изобретения

Многоканальный преобразователь кода во временной интервал, содержащий генератор импульсов, регистр.

24798

первый элемент И, программируемую логическую матрицу и первый счетчик импульсов, выходы которого соединены с соответствующими адресными входами программируемой логической матрицы, первые ВЫХОДА которой соединены с информационными входами регистра, информационные выходы которого являются соответствующими выходными шинами, а выход дополнительного разряда регистра соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом сброса первого счетчика импульсов, о т л и ч а 10 щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности преобразователя при формировании временных интервалов с малой относительной погрешностью, в Него введены второй и третий

элементы И и второй счетчик импульсов, счетный вход которого объединен с первыми входами второго и третьего элементов И и подключен к выходу генератора импульсов, при этом выход

третьего элемента И соединен с входом записи второго счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с соответствующими вторыми выходами программируемой логической матрицы, вход считывания которой объединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И и счетным входом первого счетчика импульсов и подключен к выходу второго счетчика импульсов, вход установки единиц которого объединен с вторым входом сброса первого счетчика импульсов и входом сброса регистра и явля - ется щиной начальной установки, причем выход второго элемента И соединен с входом записи регистра.

ж w Ф 1/ |/

«

J.

un.

njTnjijp fp.j;ij;ij;u;LJ

Фм.З

.

(ри.г

Фм.З

o

o

c

ftar

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть использовано при измерениях ; и передаче сигналов в системах автоматической обработки информации. Целью изоJSpeTeHHH является повышение надежности преобразователя при формировании временных интервалов с малой относитель 1Z ной погрешностью, Предварительно сигналом на шине 12 начальной установки в счетчике 7 устанавлиьается единичный код, а регистр 4 и счетчик 2 обнуляются. Первым же счетным импульсом генератора на выходе счетчика 7 появляется сигнал, по которому с помощью элементов И 6, 8 информация из программируемой логической матрицы (ПЛИ) 3 считывается в счетчик 7 и регистр 4. Этим же сигналом изменяется состояние счетчика 2, по коду которого из ПЛМ 3 выбирается соответствукщая информация. Цикл преобразования заканчивается, когда в одном из кодов, поступающих в регистр 4, в дополнительном разряде не будет записан единичный сигнал, который открывает элемент И 5, с помощью которого осуществляется обнуление счетчика 2, 4 ил. (Л

VJ C3

i

I

l DHnhWahD LUg