Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код Советский патент 1989 года по МПК H03M1/50 G04F10/04 

Изобретение относится к оборудованию для автоматизации научных исследований в области ядерной физики, в частности к временным спектрометрам, и может быть использовано в ряде физических экспериментов, использующих времяпролетную методику измерения .

Целью изобретения является упрощение устройства при обеспечении максимального быстродействия.

На фиг.. 1 приведен вариант функциональной схемы устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код (фиг. 1) содержит генератор 1, формирователи 2 и 3, счетчик 4 времени, таймер 5, буферный регистр 6, элемент И 7. Счетчик 4 времени выполнен на Т-триггере 8 и счетчиках 91-9 р импульсов. Буферный регистр 6 выполнен на D-триггере 10 и регистрах 11,-11Принцип работы многостопового преобразователя временных интервалов в цифровой код заключается в следующем.

В исходном состоянии все элементы счетчика 4 времени и буферного регистра 6 находятся в нулевом состоянии. Уровень 1 с инверсного выхода таймера 5 разрешает прохождение тактовых импульсов с инверсного выхода генератора 1 через элемент И 7 на тактовый вход D-триггера 10 буферного регистра 6.

&

оо оо

ОЭ 00 05

С момента поступления сигнала Старт до прихода импульса Конец измерения формирователь 2 вырабатывает первую серию тактовых импульсов (СТИ, фиг. 2). На тактовый вход буферного регистра 6 поступает вторая серия тактовых импульсов, сдвинутая на половину периода относительно

данной элементной базы тактовой частоты, и при этом требуется иметь в преобразователе большое число разрядов, необходимо применять счетчики времени построенные по последовательной (асинхронные) или последовательно-параллельной структуре, так как на них можно достичь максимальной

Изобретение относится к устройствам для автоматизации научных исследований в области ядерной физики, в частности к временным спектрометрам, и может быть использовано в ряде физический экспериментов, проводимых по времяпролетной методике измерения. Изобретение позволяет упростить устройство при максимальном быстродействии за счет того, что в устройство, содержащее генератор, формирователи, счетчик, времени, таймер и буферный регистр, введен элемент И. Введение элемента И и изменение структуры счетчика времени, буферного регистра позволило, сохранив преимущества прототипа (отсутствие зависимости тактовой частоты от разрядности счетчика времени), исключить устройство перезаписи, т.е. уменьшить количество элементов и связей. 2 ил.

первой. Если в первый полупериод дей- JQ скорости счета. При этом регистр долствия первой серии тактовых импульсов происходит изменение состояния счетчика 4 времени, то во второй полупериод происходит перезапись его состояния в буферный регистр 6. Сиг- щ нал Стоп запускает формирователь 3, на выходе которого формируется импульс длительностью Ц , в течение которого формирователь не запускается последующим сигналам. Выходной 20 импульс формирователя 3 синхронизирован с тактами генератора 1. Сигналом формирователя запускается таймер 5, блокирующий на время t2 формирование импульсов второй серии 25 тактовых импульсов. В это же время с задержкой , необходимой для окончания переходных процессов в буферном регистре 6, вырабатывается имжен иметь такую же структуру как и счетчик. В устройстве счетчик 4 времени и буферный регистр 6 содержит первые m каскадов, соединенные последовательно, а остальные 1-т каскадов - параллельно. Число т выбирается из условия устойчивой работы параллельных каскадов и зависит от разрядности (К) всего счетчика. I

Вследствие того, что выпускаемые промышленностью четырехразрядные, счетчики имеют быстродействием несколько ниже, чем триггеры, то первый каскад счетчика времени должен быть выполнен на триггере, т.е. первый т каскад К-разрядного счетчика времени является одноразрядным. Таким образом, число остальных 4-разрядных каспульс Запрос на внешнее устройство, 3Q кадов Равно (К-О/4 1. Далее, m из

1 каскадов должны быть включены посв которое переписывается информация из буферного регистра 6. После считывания кода с буферного регистра 6 внешним устройством.оно формирует сигнал Ответ, по которому выходы буферного регистра 6 устанавливаются в единичное состояние. Считывание ; информации внешним устройством должно произойти за время t, так как по окончании его таймер 5 разрешает прохождение импульсов второй серии тактовых импульсов на -вход регистра 6. После окончания импульса t через время tc буферный регистр 6 выходит на режим слежения, т.е. код в буферном регистре 6 отстает от кода счетчика 4 времени на полпериода час- торы генератора 1.

Использование синхронного счетчика времени (тактовые входы счетчиков

35

40

ледовательно, так как период частоты поступающей на тактовые входы 1-т параллельных каскадов, должен превышать время задержки распространения сигналов переноса включенных параллельно счетчиков, т.е.

С-Ч

(1-щ);

Т Т - 2 4тМ хс« Li z

где Т

сч

45

объединены) в преобразователе со счи- m 2. тыванием информации во время счета

период частоты, поступающей на тактовые входы 1-т параллельных каскадов; 1т - задержка сигнала переноса

каждого каскада; Т t - период тактовой частоты. На фиг. 1 приведен пример построения 4-разрядного счетчика времени и буферного регистра при К 25,

упрощает структуру буферного регистра и способствует достижению максимального быстродействия по вхождению бу- ферного регистра в режим слежения. Однако, когда на первый план выдвига ется повышенная точность измерения, т.е использование максимальной для

жен иметь такую же структуру как и счетчик. В устройстве счетчик 4 времени и буферный регистр 6 содержит первые m каскадов, соединенные последовательно, а остальные 1-т каскадов параллельно. Число т выбирается из условия устойчивой работы параллельных каскадов и зависит от разрядности (К) всего счетчика. I

Вследствие того, что выпускаемые промышленностью четырехразрядные, счетчики имеют быстродействием несколько ниже, чем триггеры, то первый каскад счетчика времени должен быть выполнен на триггере, т.е. первый т каскад К-разрядного счетчика времени является одноразрядным. Таким образом, число остальных 4-разрядных кас

ледовательно, так как период частоты поступающей на тактовые входы 1-т параллельных каскадов, должен превышать время задержки распространения сигналов переноса включенных параллельно счетчиков, т.е.

С-Ч

(1-щ);

Т Т - 2 4тМ хс« Li z

где Т

сч

5

m 2.

период частоты, поступающей на тактовые входы 1-т параллельных каскадов; 1т - задержка сигнала переноса

каждого каскада; Т t - период тактовой частоты. На фиг. 1 приведен пример построения 4-разрядного счетчика времени и буферного регистра при К 25,

Формула изобретения

Ыногостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий генератор, первый выход которого подключен к первому входу первого формирователя, второй вход которого является шиной

51483636

Старт, а третий вход объединен с первым входом счетчика времени и является шиной Конец измерений, выход первого формирователя подключен к второму входу счетчика времени, первый вход второго формирователя является шиной Стоп, а выход подключен к входу таймера, выходы счетчика времени подключены к соответствующим входам группы входов буферного регистра, выходы которого являются выходной шиной устройства, отличающий10

импульсов, где 1 -;;-.; К - разрядс я

ройства при обеспечении максимального быстродействия,в него введен элемент И, гари этом счетчик времени выполнен на Т-триггера и 1 счетчиках

F К-1

Q

ность счетчика времени; Q - разрядность счетчиков импульсов, а буферный регистр выполнен на D-триггере и 1 регистрах, первый вход элемента И объединен с вторым входом второго формирователя и соединен с вторым выходом генератора, а второй вход элемента И соединен с первым выходом таймера, второй выход которого является шиной Запрос, выход элемента И подключен к тактовому входу D-триг- гера, тактовый вход Т-триггера является вторым входом счетчика времени, входы обнуления Т-триггера и

счетчиков импульсов объединены и ляются первым входом счетчика вр ни, выход Т-триггера подключен к тактовому входу первого счетчика пульсов, тактовый вход 1-го счет импульсов подключен к Q-му выход (i-1)-ro счетчика импупьсов, где 1б 2, m ; т - число последоват но соединенных счетчиков, тактов входы счетчиков импульсов с m-го 1-й объединены, выходы Т-триггер счетчиков импульсов являются вых ми счетчика времени, входы устан

тем, что, с целью упрощения уст- i5 ки в 1 и входы установки в О

D-трйггера и регистров соответст но объединены и являются шинами вет и Конец измерений соответ венно, входы разрешения счета Р0

20 пеРвого п° счетчиков являются ной уровня логической единицы, а j-ro счетчика подключены к выход переноса (j-1)-ro счетчика, где je (m+1), 1, информационный вхо

25 D-триггера и одноименные входы ре гистров являются группой входов б ферного регистра, выход D-триггер выходы регистров являются выходам буферного регистра, тактовый вход

3Q первого регистра подключен к выхо D-триггера, тактовый вход 1-го ре гистра подключен к (р-1)-му выход (i-l)-ro регистра, где , m , тактовые входы регистров с m-го п 1-й объединены.

Tfl 2р6рЮр

Фиг.1

счетчиков импульсов объединены и являются первым входом счетчика времени, выход Т-триггера подключен к тактовому входу первого счетчика импульсов, тактовый вход 1-го счетчика импульсов подключен к Q-му выходу (i-1)-ro счетчика импупьсов, где 1б 2, m ; т - число последовательно соединенных счетчиков, тактовые входы счетчиков импульсов с m-го по 1-й объединены, выходы Т-триггера и счетчиков импульсов являются выходами счетчика времени, входы установки в 1 и входы установки в О

ки в 1 и входы установки в О

D-трйггера и регистров соответственно объединены и являются шинами Ответ и Конец измерений соответственно, входы разрешения счета Р0 с

пеРвого п° счетчиков являются шиной уровня логической единицы, а j-ro счетчика подключены к выходу переноса (j-1)-ro счетчика, где je (m+1), 1, информационный вход

D-триггера и одноименные входы регистров являются группой входов буферного регистра, выход D-триггера и выходы регистров являются выходами буферного регистра, тактовый вход

первого регистра подключен к выходу D-триггера, тактовый вход 1-го регистра подключен к (р-1)-му выходу (i-l)-ro регистра, где , m , тактовые входы регистров с m-го по 1-й объединены.

Ш1

ли гш

КрJS/J22р 25/

сти

Cv.Bfp Cv.S 2р

ZL&L$WZU L&LSZLE

сч.взр ш№ Гз

Ъ

JZ #% Za%%Zt&.

Cv. 8(n-t)p w////////////////

СЧ.Впр.

Стоп СТИ .

F2

Таймер

Bfj.fp 5р. 2и

Вр.Зр

(-)Р

КР

Запрос

Ofndem

j//////////.

s/////////////////////

у///////,

ЕГШПатгГШЕГЕЛ

fy////////////y///r/////

ц I-t6и

аагт

Г///////Л

tj У///////////Л-

-/ ЛШПЈ

- w/////M Гз,

.

У/////////Я//// ъ.

J /////////.

J

////////////////////

fM -

Lf

II

4

Монент считывания данных с §Р.

Ъ

JZ #% Za%%Zt&.

j//////////.

.

J /////////.

J

Фиг. 2