Устройство для формирования управляемых отметок времени Советский патент 1988 года по МПК G04F10/04 

коррекция

СО

о

Ф

сл

К)

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении измерительных систем.

Цель изобретения - повышение точности формирования управляемых отметок времени при одновременном расширении функциональных возможностей за счет введения дополнительного режима коррекции шкалы времени.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для формирования управляемых отметок времени; на фиг. 2 5 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для формирования управляемых отметок времени содержит последовательно соединенные генератор

1и делитель 2 частоты, последовательно соединенные счетчики секунд 3, минут 4 и часов 5, а также фазосдви- гающий блок 6, переключатель 7, элемент И 8, дешифратор 9, триггеры 10 - 12 элемент ИЛИ-НЕ 13, блок 14 сравнения кодов, элемент И 15, триггер 16, элемент И 17, формирователь 18 импульсов и элемент ИЛИ 19. Выходы разрядов делителя 2 частоты соединены с входами фазосдвигающего блока 6. Выход фазосдвигающего блока 6 и первый выход делителя 2 частоты соединены через переключатель 7 с первым вxoдo элемента И 8. Выходы разрядов счетчика 3 секунд через дешифратор 9 соединены с информационным входом триггера 10, вход синхронизации которого соединен с вторым выходом делителя

2частоты. Прямые выходы триггеров 10 и 11 соединены соответственно с вторым и третьим входами элемента ИВ. Информационные выходы фазосдви- гающего блока 6 подключены к первым входам блока 14 сравнения кодов, выход которого соединен с первым входом элемента И 15. Выход элемента И 8 соединен с первыми входами элементов И 17 и ИЛИ-НЕ 13. Второй вход элемента ИЛИ-НЕ 13 соединен с инверсньт выходом триггера 12, S-вход которого соединен с пусковой шиной, а R-вход - с R-входом триггера 11 и подключен

к шине сброса. Дополнительный вход элемента ИЛИ-НЕ 13 соединен с входом синхронизации триггера 16, входом установки делителя 2 частоты, вторым входом элемента И 15 и подключен к выходу формирователя 1В импульсов. Вход формирователя 1В подключен к выходу элемента И 17, второй вход кото

Г

0

5

рого соединен с выходом триггера 16. Вход S триггера 16 соединен с шиной Коррекция. Первый выход делителя 2 частоты через элемент ИЛИ 19 соединен с входом счетчика 3 секунд. Вход фазосдвигающего блока соединен с шиной Код.

Фазосдвигающий блок 6 состоит из блока 20 сравнения кодов и регистра 21. Первые входы блока 20 сравнения кодов соединены с выходами делителя 2 частоты. Выходы регистра 21 соединены с входами блока 20 сравнения кодов и являются информационными выходами фазосдвигающего блока 6. Вход записи регистра 21 соединен с шиной Код.

Устройство для формирования управляемых отметок времени работает следующим образом.

Устройство работает в двух режимах: формирование управляемых отметок времени и коррекция шкалы времени.

Генератор 1 вырабатьтает периодическую последовательность импульсов, например, с частотой 1 МГц, которая делится делителем 2 частоты до 1 Гц. Делитель 2 частоты имеет два выхода сигналов, причем временной, сдвиг между ними равен половине периода повторения импульсов, т.е. 0,5 с (фиг. 2д,е, фиг. Зд,е, фиг. 4д,е). Сигнал на первом выходе делителя частоты 2 появляется в момент его обнуления фиг.2д, а сигнал на втором выходе - через 0,5 с после обнуления (фиг. 2е). Сигнал с первого выхода делителя частоты через элемент ИЛИ 19 поступает на счетчик 3 секунд, который представляет собой делитель частоты на 60 и пропускает на свой выход каждый 60-й импульс входной частоты, т.е. 5 формирует минутные метки.

Счетчики минут 4 и часов 5 представляют собой делители частоты на 60 и 24 соответственно. Таким образом, счетчики 3-5 выполняют функцию хранения времени. Дешифратор 9 настроен на число 59 и формирует на своем выходе сигнал длительностью 1 с (фиг. 2и). С помощью триггера 10 за счет стробирования сигналом 1 Гц с второго выхода делителя 2 частоты сигнал дешифратора 9 смещается по временной оси (фиг. 2к).

Фазосдвигающий блок 6 предназначен для формирования периодических

0

5

0

0

55

сигналов с частотой 1 Гц, сдвинугых на опр еделеняую величину относительно импульсов на первом выходе делителя 2 частоты.

Временной сдвиг осуществляется следующим образом.

Величина сдвига N в цифровом виде записывается в регистр 21 фазосдви- гающего блока 6 по шине Код. В момент совпадения состояний тракта счета делителя 2 частоты и регистра 21 блок 20 сравнения кодов формирует сигнал совпадения (фиг. 2з). Так как сигнал на первом выходе делителя 2 частоты формируется в момент обнуления делителя 2, то выходной сигнал фазосдБИгающего блока 6 появляется через N импульсов генератора 1 после обнуления делителя 2. Поскольк частота генератора 1 равна 1 МГц (период повторения 1 мкс), временной

сдвиг равен N. Таким образом фазо- сдвигающий блок 6 позволяет формировать сдвиг N 0-999999 мкс с дискретом 1 мкс.

В режиме формирования управляемых отметок времени устройство работает следующим образом.

Пусть переключатель 7 установлен

в положение

It jii

-L 1

В регистр 21 фазо

сдвигающего блока 6 записано число 300000, на первый вход элемента И 8 через переключатель 7 поступают сигналы со сдвигом 0,3 с (фиг. 2з,л). В исходном состоянии триггеры 11, 12 и 16 сброшены. На прямом выходе триггеров 11 и 16 присутствует О (фиг. 2м), на инверсном выходе триггера 12 - 1 (фиг. 26). Элементы

4t

10

20

15

kC

И 8 И 17 закрыты, на входе синхронизации триггера II - О (фиг. 2о). На шину Пуг.к подается импульс (фиг. 2а), который поступает на S-вход триггера 12. На инверсном выходе триггера 12 устанавливается О (фиг. 2б), а на выходе элемента ИЛ11- НЕ 13 формируется положительный перепад напряжения (фиг. 2о), которым триггер 11 устанавливается в единичное состояние. Сигнал 1 с выхода триггера 11 (фиг. 2м) подается на третий вход элемента И 8. При поступлении на первый и второй входы элемента И 8 сигналов с выхода фазосдви- гающего блока 6 и триггера 10 (фиг. 2з,л,к) сигнал фазосдвигающего блока 6 проходит на выход устройства (фиг. 2н). Одновременно сигнал с выхода элемента И 8 проходит через элемент ИЛ11-НЕ 13 (фиг. 2о) на вход синхронизации триггера 11 и сбрасывает его по срезу. Сигнал О с выхода

25 триггера II (фиг. 2м) закрывает элемент И 8. Таким образом на выходе устройства формируется импульс, задержанный относительно минутной метки на 0,3 с.

30 Если в регистр 21 фазосдвигающего блока 6 необходимо записать число 700000, то на элемент И 8 поступают сигналы со сдвигом 0,7 с (фиг. 2з,л, пунктир). При подаче импульса на ши-

35 ну Пуск на выход устройства проходит импульс (фиг. 2н, пунктир), опережающий минутную метку на 0,3 с.

В общем случае величина временного сдвига импульса на выходе устрой-

40 ства относительно минутной метки

при N v 500000 -t

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при построении измерительных систем. Цель изобретения - повышение точности формирования управляемых отметок времени при одновременном расширении функциональных возможностей - достигается за счет введения дополнительного режима коррекции шкалы времени. Для этого в схему устройства дополнительно введены элемент ИЛИ 19, блок 14 сравнения, два элемента И 15 и 17, формирователь 18 импульсов и триггер 16. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 и делитель 2 частоты, последовательно соединенные счетчики секунд 3, минут 4 и часов 5, фазосдвигающий блок 6, переключатель 7, элемент И 8, дешифратор 9, триггеры 10, И и 12, элемент ИЛЙ- НЕ 13 и блок 14 сравнения кодов. Изобретение может быть также использовано как в устройствах для формирования управляемых отметок времени, так и в качестве устройства для коррекции шкалы времени. 5 ил. с S6 (Л

-(1000000 - N) мкс при N /500000,

где

к - длительность выходного импульса фазосдвигающего блока 6;

знаки

II ,11

..- -соответственно запаздывание и упреждение относительно минутной метки. Таким образом, устройство форми рует сдвигаемый относительно минутной метки импульс в диапазоне (-0,5 с, + (0,5 с - ) с дискретом 1 мкс.

Верхняя граница сдвига определяется следуюно м.

I

Если 0,5 с - Pi, N ; 0,5 с, то

на моменты фронта и среза выходного триггера 10 (фиг. Зк) приходятся два импульса с выхода фазосдвигающего блока 6 (фиг. Зз). При этом первый импульс укорачивается и проходит на выход устройства (фиг, Зн), опережая минутную метку на 0,5 с. Так как обычно С,, составляет несколько мик- росекунд, то ограничение верхнего

предела сдвига не является существенным.

При установке переключателя 7 в положение II на выходе устройства

формируется импульс, совпадающий с минутной меткой.

В режиме коррекции шкалы времени устройство работает следующим образом.

лТ

N

(1000000 - йТ:} при Т7. 500000 МКС .

Переключатель 7 устанавливается в положение . Пусть в регистр 21 фазосдвигающего блока 6 записано число N 300000. При этом на первый вход элемента И 8 поступают сигналы со сдвигом 0,3 с (фиг. 4э,л) относи тельно сигналов 1 Гц на первом выходе делителя частоты 2 (фиг. 4д).

На шину Пуск подается импульс (фиг. 4а), который поступает на S-вход триггера 12. На инверсном выходе триггера 12 устанавливается О (фиг. 4б), а на выходе элемента ИЛИ- НЕ 13 формируется положительный перепад напряжения (фиг. 4о), которым триггер 11 устанавливается в единичное состояние. Сигнал 1 с выхода триггера 11 (фиг. 4м) подается на третий вход элемента И 8.

На шину Коррекция подается им- пульс (фиг. 4в), который устанавливает триггер 16 в единичное состояние. Сигнал 1 с выхода триггера 16 (фиг. 4г) открывает элемент И 17, разрешая прохождение сигнала с выхо- да элемента И 8 на формирователь 18 импульсов.

Шестидесятый импульс 1 Гц после обнуления делителя 2 частоты прохо- дит через элемент ИЛИ 19 на счетчик секунд. После этого импульс с выхода фазосдвигающего блока 6, задержанный на 0,3 с, через элемент И 8{фиг. 4нД открытый сигналами с выхода триггера

10(фиг. 4к) и с вькода триггера 11 (фиг. 4м), и элемент И 17 проходит на формирователь 18 импульсов

(фиг. 4п). При этом по фронту этого импульса на выходе формирователя 18 появляется импульс (фиг. 4р).

Сигнал с выхода элемента И 8 (фиг. 4н) и сигнал с выхода формирователя 18 (фиг. 4р) через элемент ИЛИ-НЕ 13 проходит на вход триггера

11(фиг. 4о) и сбрасывает его по срезу. Сигнал О с выхода триггера 11 (фиг. 4м) закрывает элемент И 8.

В регистр 21 фазосдвигаютего блока 6 записьвается расхождение ЛТ между сигналами 1 Гц устройства и эталонных часов в виде числа.

при

аТ i 500000 МКС

Импульс в с выхода формирователя 18 поступает на вход сброса делителя 2 частоты и сбрасьшает его, причем сброс происходит через 0,3 с после 60-го импульса 1 Гц. Делитель 2 частоты начинает счет импульсов генератора 1 с нуля. Следующий импульс 1 Гц появляется на первом выходе делителя 2 через 1,3 с после 60-го импульса 1 Гц. Одновременно импульс формирователя 18 срезом сбрасывает триггер 16, сигнал О с выхода которого (фиг. 4г) запирает элемент И 17.

Импульс с выхода формирователя 18 подается также на второй вход элемента И 15, на первый вход которого поступает сигнал с выхода блока 14 срав нения кодов. На первые входы блока 14 подается код (число N) с выхода регистра 21 фазосдвигающего блока 6, а на вторые входы подается код числа М 500000. Если N М, то на выходе блока 14 формируется сигнал 1, если N М - О. Так как N 300000 меньше М 500000, то элемент И 15 Закрыт. Импульс с формирователя 18 не проходит через него.

Рассмотренный случай соответствует коррекции со знаком +. Временные диаграммы работы устройства при коррекции со знаком - приведены на фиг.5., Для коррекции со знаком - переключатель 7 устанавливается в положение I. В регистр-21 фазосдвигающего блока 6 записывают число N (1000000 - йТ). Пусть N 700000 МКС. При этом на первый вход элемента И 8 поступают сигналы со сдвигом 0,7 с (фиг. 5з,л) относительно сигналов 1 Гц на первом выходе делителя 2 частоты (фиг. 5д).

На шину Пуск подается импульс (фиг. 5а), при этом на инверсном выходе триггера 12 появляется О (фиг. 56), на выходе элемента ИЛИ- НЕ 13 - положительный перепад напряжения (фиг. 5о), которым триггер 11 устанавливается в единичное состояние

Сигнал 1 с выхода триггера 11 (фиг. 5м) подается на третий вход элемента И 8.

На шину Коррекция подается импульс (фиг. 5в), который устанавливает триггер 16 в единичное состояни (фиг. 5г). При этом разрешается прохождение сигнала с выхода элемента И 8 через элемент И 17 на формирователь 18.

После 39-го импульса 1 Гц импульс с выхода фазосдвигающего блока 6, задержанный на 0,7 с, через элемент И 8 (фиг. 5н), открытый сигналами с выходов триггеров 10 и 11 (фиг. 5к,м проходит на формирователь 18 импульсов (фиг. 5п) и запускает его. На вьсходе формирователя 18 появляется импульс (фиг. 5р). Этот импульс подается на вход сброса делителя 2 частоты и сбрасывает его, причем сброс происходит через 0,7 с после 59-го импульса 1 Гц, т.е. за и,3 с до импульса 1 Гц. Поскольку сброс делителя 2 происходит до появления 60-го импульса 1 Гц и счет импульсов делителя 2 начинается с нуля, то 60-и импульс 1 Гц не формируется, т.е. появляется ошибка хранения времени в 1 с. Для исключения этой ошибки импульс с выхода формирователя 18 через элемент И 15 (фиг. 5с), открь;- тый сигналом с выхода блока сравнения кодов 14 (N 500000), и элемент ИЛИ 19 проходит на счетчик 3 секунд (фиг. Зж), компенсируя отсутствующий 60-й импульс 1 Гц.

Импульс с вькода формирователя 18 и сигнал с выхода элемента И 8 через элемент ИЛИ-НЕ 13 (фиг. 5о) поступают на триггер 11 и переворачивают его (фиг. 3м). Сигнал О с выхода триггера 11 закрывает элемент И 8.

Кроме того, импульс с выхода формирователя 18 срезом переворачивает триггер 16 (фиг, 5г), который закрывает элемент И 17.

Таким образом, в режиме коррекции шкалы времени устройство позволяет скомпенсировать расхождение импульсов 1 Гц делителя частоты и эталонных часов в диапазоне (-300000, +300000

L 1, ) МКС.

Длительность импульса, формируемого на выходе формирователя 18,должна быть больше време1Ш задержки срабатывания делителя 2 частоты по входу установки и меньше величины

JO

706458

( i, - О, где Т, - период повторения импульсов генератора 1 , Г - длительность импульсов генератора 1. Второе ограничение обусловлено требо- 5 ванием к точности коррекции, т.к. для этого необходимо, чтобы сигнал 1 был снят с входа установки делителя 2 частоты до прихода очередного импульса генератора 1.

При использовании предлагаемого устройства повышается точность формирования управляемых отметок времени путем повышения точности хранения йкалы времени эа счет введения режима коррекции. Периодическая коррекция шкалы времени позволяет поддерживать расхождение шкалы времени устройства и эталонных часов в заданных пределах, а следовательно обеспечивает необходимую точность формиро вания управляемых отметок времени.

Если допустимое расхождение между хранимой и эталонной шкалами времени равно, например, 1000 мкс, то в устройстве достаточно проводить коррекцию один раз в сутки на величину 864 МКС.

15

20

25

Введение коррекции шкалы времени позволяет, кроме повышения точности формирования отметок времени, расширить функциональные возможности устройства, т.к. данное техническое решение может быть использовано как в качестве устройства для формирования управляемых отметок времени, так и в качестве устройства для коррекции шкалы времени.

Формула изобретения

Устройство для формирования управляемых отметок времени по авт. св. № 1221638, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены элемент ИЛИ, блок сравнения, два элемента И, формирователь импульсов и триггер, вход установки которого соединен с шиной коррекции, а выход подключен к одному из входов первого дополнительного элемента И, другой вход которого соединен с выходной шиной, а выход через формирователь импульсов подключен к дополнительноу входу элемента ИЛIi-HE, входу синронизации дополнительного триггера.

входу установки делителя частоты и одному из входов второго дополнительного элемента И, выход которого через элемент ИЛИ соединен с входом счетчика секунд, а другой вход

ь137064510

подключен к выходу блока сравнения, первые входы которого соединены с информационными выходами фазосдвига- клцего блока, а вторые входы подключены к шинам кода коррекции.

фие.З

О

5

S г д е ж

3

и к л м н

о

п

р

- плппсппп

t

If

cpi/e. V

п Ч / ..

if

п . п

/, к

п п I 111 п п п

IU

11

ьаг