Четырехканальный время-импульсный преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G04F10/00 

- /7

/

f(ffH. изм.

Изобретение относится к импульс- ной технике и может найти применение в устройствах, использующих время- импульсное преобразование.

Целью изобретения является увеличение разрешающей способности время- импульсного преобразователя.

На чертеже представлена функциональная схема четырехканального времяимпульсного преобразователя,

Преобразователь содержит генера- гор 1 квантующих импульсов, четыре |1К-триггера 2-5, первый, второй эле- j eHTbi ИСЮШЧАЮЩЕЕ ШШ 6 .и 7, счетчик В, первый, второй элементы 2И-ИЛИ 9 ц 10, третий и четвертьй элементы 1 СКЛЮЧА1|адЕЕ ШШ 11 и 12, информаци- бнные входные шины 13-16, сумматор 17, шину 18 логического нуля, элемент И 19, шину 20 Конец измерения

Прямой вькод генератора 1 соединен с С-входами триггеров 2 и 3, инверсный выход генератора 1 соединен с С-входами триггеров 4 и 5, выходы триггеров 3 и 5 соединены с Соответствующими входами элемента ИС.КЛЮЧАЮ1ЦЕЕ ИЛИ 6, вькод которого с,оединен с первым входом второго разряда сумматора 17 и первым входом элемента ИСКЛЮЧА НЛЦЕЕ ШШ 7, выход которого соединен с С-входом счетчика а, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 соединен с выходом элемента И 19, первый вход которого соединен с выходом третьего разряда сумматора 17, первый вход первого разряда которого соединен с выходО М триггера 2 и первым входом элемента 2И-ИЛИ 9, в торой вход которого соединен с объе д|иненными 1-й К-входами триггера 2 и выходом элемента ИСЮВИЧАЮЩЕЕ ИПИ 11, первый вход которого соединен с входной шиной 13 и третьим входом элемента 2И-Ш1И 9, четвертый вход которого соединен с входной шиной 14 и вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, выход элемента 2И-ИЛИ 9 соединен с объединенными 1-й К-входами триггера 3, второй вход первого раз- рйда сумматора 17 соединен с выходом тр иггера 4 и первым входом элемента 2И-Ш1И 10, второй вход которого соединен с объединенными 1-й К-входами триггера 4 и выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, первый вход которого соединен с входной шиной 15 и третьим входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, четвертый вход которого соединен с

0

5

0

входной шиной 16 и вторым входом элемента Р СКПЮЧАИ. ИЛИ 12, выход элемента 2И-ИЛИ 10 соединен с объединенными 1-й К-входами триггера 5, второй вход второго разряда сумматора 17 соединен с входом переноса младшего разряда сумматора 17 и шиной 18 логического нуля, второй вход элемента И 19 соединен с шиной 20 Конец измерения i выходы двух младших разрядов сумматора 17 являются выходами младших разрядов преобразователя, а выходы счетчика 8 являются выходами старших разрядов преобразователя ,

Преобразователь работает следующим образом.

Входные импульсы, представляющие собой преобразуемые временные интервалы, по входным шинам 13-16 поступают на два идентичных двухканальных преобразователя, первый из которых образуют элементы 1, 2, 3, $ и, 11, а второй - элементы 1, 4, 5, 10 и 12, отличие между которыми заключается в том, что квантование в них произ- водится парафазными фронтами квантующих импульсов генератора 1, который имеет парафазный выход.

Рассмотрим вначале работу элементов 1, 2, 3, 9 и 11 при поступлении на шины 13 и 14 импульсов временных интервалов. Возможны 3 случая: на обоих шинах 13 и 14 - О, при этом 5 на 1-й К-входах 1К-триггеров 2 и 3 - О, и они находятся в режиме Хранение (не реагируют на синхроимпульсы генератора 1); на одной из шин - 1, а на другой - О (преобразуется лишь один временной интервал). При этом на 1-й К-входах триггера 2 - ,l и он переходит в режим Счет. Элемент 2И-РиШ 9 при таком сочетании сигналов на шинах 13 и 14 подключает выход триггера 2 к 1-й К-входам триггера 3, образуя двухразрядный синхронный счетчик, который подсчитывает количество тактовых фронтов квантующих импульсов выхода генератора 1, укладываюпщхся в преобразуемом временном интервале; присутствуют оба временных интервала, т.е. на пжнах 13 и 14 - 1. При этом, триггер 2 блокируется (на 1-й К-входах - О), а на 1-й К-входах 1К-триггера 3 - 1 (на третьем и четвертом входах элемента 9 - две 1, а первый и второй входы блокированы О с выхода элемента

0

5

0

5

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ Ш1И 11, т.е. на выходе элемента 2И-ИЛИ 9 - 1) и он пере- ходит в режим Счет, представляя собой синхронный счетчик, считаю ций с удвоенным весом кванта (каждое переключение триггера 3 указывает на попадание фронта квантующего импульса в два перекрывающих временных интервала). Аналогично работает вто- рая часть, содержащая элементы 1, 4, 5, 10, 12 с шинами 15 и 16.

Объединение работы обеих частей осуществляется за счет квантования парафазными фронтами генератора 1 временных интервалов с шин 13-16 с последующим их объединением с помощью логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6.

Работа преобразователя в случае наличия всех четырех входных сигналов, т.е. на шинах 13-16 - 1.

При этом триггеры 3 и 5 считают с удвоенным весом кванта, но переключаются от противофазных фронтов (триггер 3 - заднего, а триггер 5 - переднего) одной квантующей последовательности импульсов типа меандр, работая как делители на два. На выходе каждого из триггеров 3 и 5, находятся последовательности импульсов, следующие со сдвигом 90 (270°) (в зависимости от исходного состояния триггера 3 и 5) вследствие противофазной работы синхронных делителей на два. При этом (в принятой системе обозначений) рабочим (счетным) является отрицательный фронт импульсов на выходе триггеров 3 и 5, которые следуют с периодом 2 Тце, где период следования квантующих импульсов. После сложения по модулю два в элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 на его выходе получаем последовательность импульс ов с периодом Т|(за счет умножения частоты), при котором за счетчик 8 проходит один счетный фронт с весом кванта четыре во время преобразовани по шине 20 - О. При любом другом сочетании входных сигналов (возможно еще 15 вариантов) устройство работает аналогичным образом (только сигнал на входе счетчика квазипериодический, так 2 временных интервала дают импульсы с периодом следования 2 Т,,, 3 - 3/4 Т,,, 1 - 1/4 Т), пр при этом всегда наличие попадания четырех (начиная с исходного состояния

0

5

JQ

jj

0 5

0

5

0

5

квантующих фронтов переднего и заднего (гГ и % ) в канальные временные интервалы вызывает появление счетного импульса на входе счетчика 8. Как видно из описания режима работы для 4 интервалов на входе частота сигналов в преобразователе не превышает f , и при этом она одинакова во всех каналах.

Работая подобным образом,четырех- канальный времяимпульсный преобразователь позволяет преобразовывать четыре независимых временных интервала в цифровой код с частотой квантования в каждом канале f, и эквивалентной частотой . Но в то же время разряды счетчика 8 несут информацию лишь о старших разрядах кода результата (1-й I и 2-й разряды отсутствуют), что не позволяет использовать преобразователь с максимальной разрешающей способностью в 1 квант (1-й разряд). Для извлечения информации об 1-м и 2-м разрядах из 1К-триггеров 2-5 используется арифметический сумматор 17,. при этом его выходы первого и второго разряда служат выходами 1-го и 2-го разрядов выходного кода преобразователя. На вход переноса РО и второй вход второго разряда В2 сумматора 17 подан уровень О с шины 18 для обеспечения арифметического суммирования кодов счетчиков на триггерах 2-5.

Младшие разряды двух синхронных счетчиков на триггерах 2-5 суммируются путем подачи на входы первого разряда арифметического сумматора 17, на первый вход второго разряда А2 подают просуммированные по модулю два (ИСКЛЮЧАИЦИЕ ШШ 6) коды вторых разрядов Синхронных счетчиков на триггерах 2-5.

При суммировании всех возможных кодов (возможно 16 вариантов) синхронных счетчиков на триггерах 2-5 код их суммы и код выходов первого и второго разрядов арифметического сумматора 17 и старших разрядов счетчика 8 могут отличаться на 4 кванта, а случае когда на выходах обоих синхронных счетчиков по окончании преобразования код цифр 3 и 1, или 1 и 3 (т.е.. 1 в обоих первых разрядах, и 1 в одном из вторых). Хотя в счетчиках накопилось четыре кванта, вес не переходит в счетчик 8,

так как не формируется счетный фронт импульса на вьгходе элемента ИСКЛЮ- ЧАЮО(ЕЕ ИЛИ 6, и счетчик по окончанию преобразования (в рассматриваемом случае) дает нехватку одного кванта весом 4, Для его компенсации по окончанию измерения на шине 20 формируют положительный перепад , .который проходит счетным фронтом на вход счетчика 8 с весом одного дополнительного кванта весом 4 (элемент И 19 открыт, так как на выходе третьего разряда 4 сумматора 17 1 (сумма кодов равна 4), а на втором входе элемента ИСКГ№ЗЧАЩЕЕ ИЛИ 7 - 1 и он служит инвертором,

Во всех других случаях сумма кодов мпадтих разрядов арифметического сумматора 17 и старших разрядов счетчика 8 равна общему количеству квантов, укладывающихся во все преобразуемые временные интервалы за время преобразования.

Необходимым условием правильной работы устройства является наличие О на шине 20 во время измерения (преобразования) и его переход в 1 по окончании измерения перед снятием показаний результата.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет полностью использовать информацию о преобразованных временных интервалах с максимально возможной разрешающей способностью в 1 квант, что выше, чем в прототипе (4 кванта).

Формула изобретения Четырехканальный времяимпульсный преобразователь, содержащий четыре входные шины, генератор квантующих импульсов, четыре 1К-триггера, два элемента 2И-ИЛИ, три элемента ИСКЛЮЧАРХЦЕЕ ИЛИ, счетчик, при этом парафазные выходы генератора квантующих импульсов подключены соответственно к синхровходам первого, второго, третьего, четвертого 1К-триг- геров, выход BToporoi 1К-триггера соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАКЖДЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого 1К-триггера, выход первого IK-триггера соединен с первым

5

0

5

0

5

0

5

0

рой вход которого соединен с объединенными 1-й К-входами первого-триггера и выходом второго элемента ИСКПЮЧАКХЦЕЕ ИЛИ, .первый и второй входы которого соединены соответ- ственно с первой и второй входными шинами преобразователя и с третьим и четвертым входами первого элемента 2И-ИЛИ, выход которого соединен с объединенными 1-й К-входами второго 1К-триггера, выход третьего IK- триггера соединен с первым входом второго элемента 2И-ИЛИ, второй вход которого соединен с объединенными 1-й К-входами третьего 1К-триггера и выходом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьей, четвертой входными шинами преобразователя и с третьим, четвертым входами второго элемента 2И-ИЛИ, выход которого соединен с объединенными 1-й К-входами четвертого IK- триггера, при этом выходы разрядов счетчика являются выходами старших разрядов преобразователя, о т л и- чающийся тем, что, с целью повьш ения разрешающей способности, в его введены четвертый элемент ИСКЛЮЧАЛЩЕ ШИ, сумматор, элемент И, шина логического нуля, шина Конец измерения, при этом счетный вход счетчика соединен с четвертым элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и вторым входом второго разряда сумматора, первый вход первого разряда которого соединен с выходом первого 1К-триггера, выход третьего 1К-триг- гера соединен с вторым входом первого разряда сумматора, выход третьего разряда которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента ИСКПЮЧА1 ДЕЕ ИЛИ, второй вход элемента И соединен с шиной Конец измерения, шина логического нуля соединена с объединенными между собой входом переноса младшего разряда и вторым входом второго разряда сумматора, выходы первого и второго разряда которого являются выходами младших разрядов

Изобретение относится к импульсной технике и служит для увеличения разрешающей способности времяимпульс- ного преобразователя. Устройство содержит генератор 1 квантующих импуль- .сов, 1К-триггеры 2-5, элементы ИСКЛЮЧАИЦЕЕ. ИЛИ 6, 7 и 11, счетчик 8 и элементы 2И-ИЛИ 9 и 10. Введение сумматора 17, элемента И 19, элемента ИСКЛВ)ЧА1аЦЕЕ ИЖ и шин 18 и 20 логического нуля и Конец измерения позволяет полностью использовать информацию о преобразованных временных интервалах с максимально возможной разрешающей способностью в 1 квант 1 ил.

входом первого элемента 2И-ШШ, вто- 55 преобразователя.

ВНИИГШ

Заказ 1578/48 Тираж 373

Пропзв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное