Цифровой измеритель отношения временных интервалов Советский патент 1989 года по МПК G04F10/04 

.18

1 2 лил.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является сокращение времени измерения. В цифровом измерителе отношения временных интервалов цель достигается за счет введения регистров 2,3,4,5, сумматоров 6,7, делителя 8, регистра 9, формирователей 10, 11 импульсов синхронизации, шины 16 запроса, шины 21 синхронизации. Цифровой измеритель отношения временных интервалов также содержит многоканальный генератор 1, формирователь 12, элемент 13 задержки, триггер 14 управления, шину 15 управления, шину 17 запуска, входные шины 18, 19, шину 20 результата. 2 ил.

3U9

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к измерительным преобразова телям отношения временных интервалов в код.

Целью изобретения является повы- щение быстродействия.

На -фиг. приведена структурная схема цифрового измерителя отношения временных интервалов; на фиг.2 - временная диаграмма работы измерителя.

Цифровой измеритель отношения вре MBHiibix интервалов содержит многоканальный генератор 1 импульсов, ре- гистры 2-5, сумматоры 6 и 7, цифровой делитель 8, регистр 9, формирователи 10 и 11 импульсов синхронизации, формирователь 12 импульсов, элемент 13 задержки, триггер 14 управлеНИН, шину 15 управления, шину 16 за- ,проса, шину 17 запуска, входные шины 18 и 19, шину 20 результата и шиг ну 21 синхронизации.

Шина 15 управления подключена к входу управления многоканального генератора 1, выход которого.соединен с с информационными входами регистров 2--5 вход, синхронизации регистра 2 соединен с первым выходом первого j фор1чирователя 10 импульсов синхрони зации, второй выход которого соединен с входом синхронизации регистра 45 информационные выводы которого соединены с первыми входами суммато-

ра 6, вторые входы которого соединегт нь с информационными выходами регистра 2, входная шина 18 подключена к первому входу первого формирователя импульсов -синхронизации, входная ши- на 19 соединена с первьм входом второго формирователя 11 импульсов синхронизации, второй вход которого соег:. динен с вторым входом первого формирователя 10 импульсов синхронизации и инверсным выходом триггера 14 управления, прямой выход которого соединен с шиной 16 запроса измерителя, шина 17 запуска соединена с первым,. входом триггера 14, второй вход которого соединен с входом синхронизации регистра 9 и выходом элемента 13 задержки, вход которой соединен с выг ходом формирователя 12, вход которого соединен с вторым выходом второго формирователя 11 импульсов синхрони- зай;ии и входом синхронизации регистра 5, информационные выходы которого соединены с первыми информационными входами сумматора 7, вторые информационные входы которого соединены с информационными выходами регистра 3 3, вход синхронизации которого соединен с первым выходом второго формирователя 11 импульсов синхронизации, информационные выходы сумматоров 6 и 7 соединены с соответствующими входами делителя 8, информационный выход которого соединен с информационными входами регистра 9, выход которого соединен с шиной 20 результата измерителя, шина 21 синхронизации которого соединена с вторым выходом элемента 13 задержки.

Цифровой измеритель отношения временных интервалов работает следующим образом.

Перед началом работы регистры 2, 3, 4, 5 и 9 устанавливаются в исходное нулевое состояние, а триггер 4 управления - в исходное единичное состояние, при этом входы входных бло- ков 10 и П заблокированы,)

Перевод измерителя в режим работы производится по цифровому сигналу Разрешение (фиг.2а), поступающему на вход управления многокана тьного генератора, импульсов по шине. 15 управления.

На п выходах многоканального генератора I импульсов формируется высо- костаб ильная опорная измерительная сетка частот f,,..,f соответствующих длительностей Т,..., T, Т.(, где п - разрядность генератора, частоты на выходах которого возрастают по двоичному закону в сторону увеличения порядкого номера его разрядов. В вертикальном срезе опорная сетка частот представлена в виде текущего кода Ni, где i - число тактов преобразования (фиг.2ж, к).

По шине 16 запроса измерителя с инверсного выхода триггера 14 управления выставляется цифровой сигнал Запрос (фиг,2л). Через время tp реакции пользователя по шине 17 запуска подается цифровой импульсный сигнал Запуск (фиг.2м), по которому производится переключение триггера 14 управления в противоположное нулевое логическое состояние. Это приводит,соответственно к снятию по шине 16 сигнала Запрос и разблокированию входов формирователей 10 и

теля.

При поступлении искомых временных сигналов Т, и Tfj, представленных циф- (- ровыми импульсными сигналами (фиг,26, в), на входы первого и второго формирователей 10 и 11 импульсов синхронизации по входным шинам 8 и 19

51499312

11 импульсов синхронизации измери- саны соответственно коды фаз этих

интервалов: N, N, N,,, N4 (например N,1111; Nj 1011; N 1001, фиг.2ж-к),

С выходов первого, третьего и второго, четвертого регистров 2, 4 и 3, 5 коды N;, , N, и , Щ поступают на входы соответственно первого и на их разноименных выходах формируют Ю второго сумматоров 6 и 7, Здесь прося соответствующие по длительности изводится вычисление размерности ис- разнополярныё сигналы. По фронтам сформированных сигналов временных интервалов в регистры 2, 4, 3 и 5 записываются соответствующие коды N, 15 выставляемые по выходам многоканального генератора 1 импульсов.

Так, при поступлении временных импульсов на вход первого формирокомых временных интервалов Т и Т().

на основе операции логического вычитаниа,, а именно:

N N4 -Ng Т .f; (5) N6 Na-N T,j-f, (6)

где - частота дискретизации Вычисленные п-разрядные коды Ng

и N длительности искомых временных

М - I N5

Nr - j -f(7)

вателя 10 по переднему фронту (О- 1) 20 интервалов Т и Т поступают на вхо- временного сигнала (фиг.2г) по его первому выходу производится запись п-разрядного кода в первьй регистр 2, которьй будет выставлен на выходах генератора 1 импульсов:25

N N.., (1) Производится кодирование переднего фронта ,искомого временного интервала ТА относительно цифровой измерительной шкалы. Кодирование зад- 30 него фронта искомого переменного интервала Т производится по инверсному сигналу по другому выходу формирователя 10 при смене его полярности.

ды комбинационного делителя 8. В блоке производится вычисление отношения кодов временных интервалов на основе логического деления по модулю

T,-f( JT,

T2-f I та

Результирующий код N- отношения временных интервалов поступает на входы п-разрядного пятого регистра 9 измерителя, выполняющий роль выходного буферного элемента.

По положительному фронту (О - 1) временного сигнала Т по второму вы, /,. .. ходу второго формирователя 1 1 запус- т„ео по переднему фронту (О - 1) это- ос,„

„ - кается формирователь 12 импульсов.

по -4г5тттлг 1 тсоття Т7ГЧОТЛ QT гчгтитт На его выходе формируется цифровой импульсный сигнал (фиг.2е), который проходит на вход элемента 13 задержт; ки.

Этот сигнал формирователя задерживается элементом 13 задержки на время вьтолнения преобразований (2),

го сигнала. Запись кода производит ся в третий регистр 4 по выходам многоканального генератора 1 импульсов:

NJ N.. (2)

Аналогичные преобразования (1)и (2) фронтов другого искомого временного интервала Т. выполняются при его поступлении по второй входной

40

(4), (5),.,,,(7) блоками 4-8 измеришине 19 на вход второго формирователя 45 ,,7 7,8 t-j

11, По его сигналам, по их передним время распространения сигналов через

фронтам производится запись соответ- J-e блоки измерителя (фиг,2л). Производится запись в пятый регистр 9 вычисленного в делителе 8 результирующего кода отношения

ствующих п-разрядных кодов

Кг Ni,2 (3)

N4 N,-,4 (4) выставленных в соответствующие моменты на выходах многоканального гейератора импульсов.

Таким образом, в результате кодиг50

водится запись в пятый регистр 9 вычисленного в делителе 8 результирующего кода отношения

NX N7,(S)

которьш в следующий момент проходит на п-разрядную выходную шину 20 и форформирует сигнал Код отношения врерования фронтов искомых временных ин- 55 менных интервалов , Одновременно вы- тервалов Т , Tlq относительно п-раз--. полняется переключение триггера 14 ,, рядной измерительной сетки взвешен- управления в исходное (единичное) со- ных частот в первом, втором, третьем и четвертом регистрах 2-5 будут запистояние, при котором производится блокирование входов .формирователей

С выходов первого, третьего и второго, четвертого регистров 2, 4 и 3, 5 коды N;, , N, и , Щ поступают на входы соответственно первого и второго сумматоров 6 и 7, Здесь производится вычисление размерности ис-

комых временных интервалов Т и Т().

на основе операции логического вычитаниа,, а именно:

N N4 -Ng Т .f; (5) N6 Na-N T,j-f, (6)

где - частота дискретизации Вычисленные п-разрядные коды Ng

и N длительности искомых временных

М - I N5

Nr - j -f(7)

интервалов Т и Т поступают на вхо-

ды комбинационного делителя 8. В блоке производится вычисление отношения кодов временных интервалов на основе логического деления по модулю

T,-f( JT,

T2-f I та

Результирующий код N- отношения временных интервалов поступает на входы п-разрядного пятого регистра 9 измерителя, выполняющий роль выходного буферного элемента.

По положительному фронту (О - 1) временного сигнала Т по второму вы40

(4), (5),.,,,(7) блоками 4-8 измериJ-e блоки измерителя (фиг,2л). Произ

водится запись в пятый регистр 9 вычисленного в делителе 8 результирующего кода отношения

NX N7,(S)

которьш в следующий момент проходит на п-разрядную выходную шину 20 и фор, формирует сигнал Код отношения временных интервалов , Одновременно вы полняется переключение триггера 14 управления в исходное (единичное) с

стояние, при котором производится блокирование входов .формирователей

10 и 11 измерителя и выставлению на его шине 16 сигнала Запрос (фиг.2м) подтверждающий момент окончания полного цикла преобразований (1) - (8),

Через время { 7 + tq по другому выходу элемента 13 задержки вы- ставлйется цифровой импульсный сигнал (фиг,2н), который проходит на шину 21 синхронизации и формирует сигнал Синхронизация,

Ма этом полный цикл преобразования заканчивается и устройство находится в режиме ожидания выполнения - очередного цикла п реобразования, ко торый выполняется без изменения согласно рассмотренного. Измеритель мо-. жет быть принудительно остановлен (релсим блокирования работы) при снятии по шине 15 управления сигнала Разрешение (фиг.2а).

Требуемая точность измерения отно- шения временных интервалов устанавливается выбором соответствующей частоты дискретизации интервалов.

Высокое быстродействие преобразо- вання измерителя достигается использованием параллельно-последовательного табличного метода вычисления (5)-(7) выпол 1яемого в блоках 6-8 измерителя, которые могут быть вьтолнены на программируемых логических матрицах ПЗУ или РПЗУ (постоянные или репрограмми- руемые запоминающие устройства), Это одновременно позволяет повысить его иаде жность за счет однородности струк структуры (элементной базы), упростить процессы настройки и контроля, уменьшить номенклатуру комплектующих ,

Формула изобретения

Цифровой измеритель отношения вре- MeHHiiix интервалов, содержащий много- канальный генератор ..импульсов, эле-i. мек1 задержки, формирователь, триггер управления, первый вход которого соединен с шиной запуска, о т, л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью

повьш ения быстродействия, в неги введены пять регистров, два формирователя импульсов синхронизации, два сумматора, делитель по модулю, шина запроса соединена с прямым выходом триггера управления, инверсный выход которого соединен с соответствующими входами первого и второго формирователей импульсов синхронизации, первые выходы которых соединены соответственно с входами синхрони зации первого и второго регистров, первая входная шина соединена с первым входом первого формирователя импульсов синхронизации, второй выход которого соединен с входом синхронизации третьего регистра информационные входы которого соединены с информационными входами первого, второго, четвертого регистров и выходом многоканального генератора импульсов, вход которого соединен с шиной управления измерителя, вторая входная шина которого соединена с первым входом второго формирователя импульсов синхронизации, второй вход которого соединен с входом формирователя и входом синхронизации четвертого регистра, информационные выходы первого и третьего регистров соединены с соответствующими входами первого сумматора, информационные выходы второго и четвертого регистров соединены с соответствующими входами второго сумматора, информационные выходы первого н второго сумматоров соединены с соответствуюш,ими входами делителя по модулю, выход которого, соединен с информационными входами пятого регистра, вход синхронизации которого соединен с вторым входом триггера управления и выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом формирователя, второй выход ,;лемента задержки соединен с шиной синхронизации измерителя, шина результата которого соединена с информационным выходом пятого регистра.

-ТТ1

в

М

й

г

ь§

,

to

«N4

П

,

Ь5

в

М

й

«4J