Преобразователь интервала времени в код Советский патент 1988 года по МПК H03M1/50 

оэ

00

о

00

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов в различных устройствах, например, цифровых частотомерах.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

На фиг, 1 представлена функциональная схема преобразователя; на фиг,2 - временная диаграмма его работы.

Преобразователь содержит счетчик 1 импульсов, второй элемент ИЛИ 2, накапливающий сумматор 3, первый злемент И 4, генератор 5 зталонной час- цепях при резком переключении уров- тоты, элемент ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 6, ней. По заднему фронту импульса одно- D-триггер 7, счетный триггер 8, одно- вибраторы 9 и 10, первый элемент ИЛ11 11, компаратор 12, интегратор 13, блок 14 выборки и хранения, аналого- цифровой преобразователь 15, элемент 16 задержки, преобразователь 17 прямого кода в дополнительный код, коммутатор 18 кодов, второй и третий

25

20

элементы И 19 и 20, входную шину 21 и выходную шину 22,

Преобразователь работает следующ.им образом,

В начальный момент, до поступлевибратора 9 запускается аналого-цифровой преобразователь 15, который по окончании времени преобразования выдает со своего информационного выхода код напряжения, поступившего с блока 14 на его информационный вход, а также вырабатывает сигнал Готовность, поступающий на входы элементов И 19 и 20 и вход элемента 16 задержки и предназначенный для записи кода в сумматор 3 и сброса преобразователя 15,

В зависимости от состояния выхотовую частоту генератора 5 в меандры (фиг, 2г), компаратором 12 и интегратором 13, на выходе которого в первом полупериоде входного напряжения формируется линейно возрастающее напряжение, а во втором - линейно убывающее. Максимальное напряжение на выходе интегратора и рСоответствует полному тактовому интервалу генератора 5, Применение пилообразного напряжения указанной формы позволяет избежать нежелательных переходных процессов, возникающих в сигнальных

цепях при резком переключении уров- ней. По заднему фронту импульса одно-

вибратора 9 запускается аналого-цифровой преобразователь 15, который по окончании времени преобразования выдает со своего информационного выхода код напряжения, поступившего с блока 14 на его информационный вход, а также вырабатывает сигнал Готовность, поступающий на входы элементов И 19 и 20 и вход элемента 16 задержки и предназначенный для записи кода в сумматор 3 и сброса преобразователя 15,

В зависимости от состояния выхо

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для измерения временных интервалов в различных устройствах, например цифровых частотомерах. Изобретение позволяет повысить точность и быстродействие преобразования за счет определения и учета при формировании выходного Кода времени запаздывания фронта эталонной (опорной) частоты . относительно фронта измеряемого интервала времени. 2 ил.

ния на входную шину 19 преобразовате- Q дов триггера 7 через коммутатор 18

на входы сумматора 3 поступает прям или дополнительный код с вькода пре образователя 15 и записывается в не по переднему фронту сигнала с выход элемента 16 задержки.

ля положительного потенциала, задающего измеряемы интервал времени, счетчик 1 установлен в нулевое состояние, в сумматоре 3 записан код нуля коммутатор 18 закрыт из-за отсутствия единичного сигнала на обоих уп- равляющих входах, поскольку на выходе Готовность аналого-цифрового преобразователя 15 присутствует нулевой потенциал, закрывающий элементыК19 и 20.

При установке на шине 19 положительного уровня напряжения (фиг,2а) импульсы с генератора 5 эталонной частоты (фиг, 2б) проходят через элементы И 4, ИЛИ 2 на вход счетчика 1, где осуЕ;ествляются формирование старших разрядов кода измеряемого интервала (фиг-. 2Б), Кроме того, по фронту сигнала на шине 19 запускается од- новибратор 9,импульс с выхода которого (фиг. 2ж) через элемент ИЛИ 11 поступает на управляющий вход блока 14 выборки и хранения, где по его фронту запоминается потенциал, имеющийся

в этот момент на выходе интегратора 13, Пилообразное напряжение (фиг.2е) формируется последовательно соединенными триггером 8, преобразующим так

дов триггера 7 через коммутатор 18

на входы сумматора 3 поступает прямой или дополнительный код с вькода преобразователя 15 и записывается в него по переднему фронту сигнала с выхода элемента 16 задержки.

Триггер 7 фиксирует состояние элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 в моменты начала и конца измеряемого интервала времени, т,е, по фронту импульсов, подаваемых на его С-вход с одновибра- торов 9 и 10 через элемент ИЛИ 11,

При функционировании преобразователя возможны следующие ситуации.

Начало измерительного интервала приходится на момент t , когда напряжение на выходе интегратора 13 нарастает (фиг, 2е), Тогда время,прошедшее от начала измеряемого интервала до первого занесенного в счетчик 1 импульса, можно выразить через напряжение на выходе интегратора 13, зафиксированное в момент времени t,, следующим образом:

О -Т-Т У I, - 1 1 л

макс

T(1-)T-2 V-NP;

и

мякс

Ut, Nt;u,

где Т - период частоты генератора 5;

и , N. - напряжение и соответствую- щий ему код аналого-цифрового преобразователя 15: и п, и - максимальное преобразуемое напряжение, разрядность и квант напряжения аналого- цифрового преобразователя 15.

Так как при этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮ1 1ЕЕ ИЛИ 6 присутствует нулевой сигнал, триггер 7 устанавливается в ноль, что обеспечивает коммутацию дополнительного кода (2 - N. )

1

с выходов аналого-цифрового преобразователя 15 на входы сумматора 3.

Начало измерительного интервала приходится на момент t , когда напряжение на выходе интегратора 13 убывает (фиг. 2е), тогда

1 Т

Uti

и.

т

2 N

/ИЙКС

Так как в этом случае на выходе элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 6 присутствует единичный сигнал, обусловленный нулевым состоянием выхода триггера 8, триггер 7 устанавливается в единицу, что обеспечивает коммутацию на входы сумматора 3 прямого кода N с выходов преобразователя 15.

По истечении измеряемого интервала спадом сигнала на входной шине преобразователя запускается одновибратор 10 (фиг. 2з). По фронту импульса, вьфаботанного одновибратором и прошедшего через элемент ИЛИ 11, напряжение интегратора 13, соответствующее концу измеряемого интервала времени, подается на информационный вход преобразователя 15, который запускается По спаду импульса, выработанного одновибратором 10. По окончании времени преобразования на выходе преобразователя 15 появляется Готовность, который поступает на входы элементов И 19 и 20 и вход элемента 16 задержки В зависимости от потенциалов на управ- ЛЯЮ1ЦИХ входах коммутатора 18 на входы сумматора 3 поступает прямой или дополнительный код, соответствующий напряжению на интеграторе 13 к концу измеряемого интервала.

При этом возможны следующие ситуации.

Конец измерительного интервала приходится на момент t, , когда напряжение на выходе интегратора 13 нарастает (фиг. 2е). В этом случае время, прошедшее от последнего занесенного в

5

счетчик 1 импульса до момента окончания измеряемого интерняла, равно

Utj

Ti

Т, Т .

и.

Т-2

N

/паи с

т.е. на сумматор 3 должен поступать прямой код с выхода преобразователя 15, что и обеспечивается, так как триггер 7 установлен в единицу, что обусловлено единичным сигналом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6. Конец измерительного интервала приходится на момент tj, когда напряжение на выходе интегратора 13 убывает .

Тогда

0

5

0

35

40

45

50

5

J - Т -

t, - 1 Т bjL. т-2 II - макс

(2 - N,,), 1

т.е. на сумматор 3 должен поступать дополнительный код, что выполняется, так как триггер установлен в ноль.

В случае переполнения сумматора 3 содержимое счетчика корректируется.

Показания счетчика импульсов 1 соответствуют старшим разрядам, а показания сумматора 3 - п младшим разрядам кода измеряемого интервала времени.

Формула изобретения

Преобразователь интервала времени в код, содержащий счетчик импульсов, два элемента И, первый вход первого из которых соединен с выходом генератора эталонной частоты, а второй вход является входной шиной, отличающийся тем, что, с целью повьщ ения точности и быстгодействия, в него введены аналого-цифровой преобразователь, накапливающий сумматор, преобразователь прямого кода в дополнительный код, блок выборки и хранения, коммутатор кодов, компаратор, интегратор, два одновибратора, D-триг- гер, счетный триггер, третий элемент И,два элемента ИЛИ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент задержки, причем выход генератора эталонной частоты соединен с входом счетного триггера, выход которого соединен сопервым входом койпаратора и с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом первого элемента И и объединен с входами первого и второго одиовибрато- ров, выходы которых соединены с соот

встствующими входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя и блока выборки и хранения и с С-входом D-триггера, D-вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, прямой выход соединен с первым входом второ го элемента И, а инверсный выход соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом второго элемента И, с входом элемента задержки и соединен с выходом Готовность аналого-цифрового преобразователя, вход Гашение которого объединен с управляющим входом накапливающего сумматора и соединен с выходом элемента задержки, информационные выходы соединены с соответствующими входами преобразователя прямого кода в обратный код и информационными входами первой группы коммутатора кодов, информационные входы второй группы которого соединены соответственно с

Ст. разряды

А

Т.. ft

0

0

5

выходами преобразователя прямого кода в обратный код, первый и второй управляющие входы соединены с выходами соответственно второго и третьего элементов И, а выходы - с информационными входами накапливающего сумматора, выходы с первого по п-й которого (п - количество младших разрядов преобразователя) и выходы счетчика импульсов являются выходной шиной преобразователя, а (п+1)-й выход накапливающего сумматора соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход соединен со счетным входом счетчика, выход интегратора соединен с информационным входом блока выборки и хранения, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, вход интегратора соединен с выходом компаратора, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала.

12

л

Мл.разряды п г

UK -UK

I MtUtC