Устройство для подсчета числа импульсов в серии Советский патент 1989 года по МПК H03K23/00 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и телеметрии для подсчета числа импульсов в серии.

Целью изобретения является повы- щение помехоустойчивости устройства к пропускам импульсов и к импульсам помехи.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2.3 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 4 - пример функциональной схемы блока управления, на фиг. 5 - то же, реверсивного счетчика и управляемого делителя частоты.

Устройство содержит входную щину I,генератор 2 стробов, щесть элементов И 3-8, управляемый делитель 9 частоты, блок 1 О управления,три элемента ИЛИ 11-13, пять счетчиков 14-18,

дополнительный генератор 19 стробов первый 20 и второй 21 триггеры, инвертор 22, шину 23 метки первого импульса, шину 24 одиночного импульса, шину 25 последнего импульса, шину 26 сброса и выходные шины 27 и 28.

На временных диаграммах фиг.2 показаны эпюры следующих сигналов: 29 - импульсы на входной шине 1;30 - импульсы на четвертом выходе генератора 2, 31 - импульсы на первом выходе блока 10 управления 32 - импульсы на втором выходе блока 10 управления 33 - импульсы на первом выходе управляемого делителя 17, 34 - импульсы на выходе генератора 19 35 - импульсы на единичном выходе триггера 21, 36 - импульс на шине 23| 37 - импульс на шине 25.

На временных диаграммах фиг.З показаны эпюры следующих сигналов:

СО 4 1

to

38- импульс на входе генератора 2,

39- импульс на четвертом выходе генератора 2 J ДО - импульс на первом выходе генератора 2, 41 - им- пульс на втором выходе генератора 2,

42 - импульс на третьем выходе генератора 2.

Входная шина 1 подключена к входу генератора 2 стробов, первый выход которого подключен к входу элемента И 7j к входу записи управляемого делителя 9 частоты и к первому входу блока 10 управления, первый выход которого подключен к входу элемента ИЛИ, 11, выход которого подключен к входу прямого счета счетчика 17, вход обратного счета которого подключен к выходу элемента И 4, вход которого подключен к входам элемен- тов И 3 и 5, к входу счетчика 16 и первому выходу управляемого делителя 9 частоты, входы управления которого подключены к разрядным выходам счетчика 17, а второй выход - к входу дополнительного генератора 19 стробов, выход которого подключен к входу элемента И 8, первый и второй выходы генератора 2 стробов подключены соответственно к входам элементов И 3 и 4, вход элемента И 8 через элемент НЕ 22 подключен к третьему выходу генератора 2 стробов, к входу элемента И 5 и входу сброса счетчика 14, вход которого подключен к выходу элемента И 5 и входу счетчика 15, выход элемента И 8 подключен через элемент ИЛИ 13 к- входу счетчика 18 и единичному входу триггера 21, нулевой выход которого подключен к входу элемента И 7, выход которого подклю- , чей к второму входу сброса счетчика 17 и к входу элемента ИЛИ 13, единичный выход триггера 21 подключен к второму входу блока 10 управления и к входам элементов ИЗ, 4, второй выход блока 10 управления подключен к входу управляемого делителя 9 частоты, выход счетчика 14 подключен v входу элемента ИЛИ 12, выход которо- го подключен к нулевым входам триг- геров 20, 21, входам сброса счетчиков 16-18, управляемого делителя 9 частоты, к входу установки счетчика 1 5 и третьему входу блока 10 управления, выход счетчика 16 подклю- чен к единичному входу триггера 20 и к входу элемента И 6, другой вход которого подключен к нулевому выходу

5 0 Q

5

триггера 20, а выход - к шине 23 метки первого импульса, выход счетчика

17подключен к входу элемента ИЛИ 12 и шине 24 метки одиночного импульса, выход счетчика 14 подключен к шине 25 метки последнего импульса, вход 26 сброса подключен к входу элемента ИЛИ 12, выходы счетчиков 15,

18подключены соответственно к выходным Шинам 28 и 27.

Блок 10 управления (фиг.4) содержит два У -К-триггера 43 и 44, три элемента И 45-47, элемент НЕ 48, генератор 49 тактовых импульсов, первый вход блока подключен к - и С- входам первого У К-триггера 43 и к входу первого элемента И 45, другой вход которого подключен к единичному выходу первого У К-триггера 43 и к входу второго элемента И 46, а выход- к У - и С-входам .второго 7К-триггера 44, единичный выход которого подключен к входу третьего элемента И 47, другой вход которого подключен к входу второго элемента И 46 и к выходу генератора 49 тактовых импульсов, второй вход блока подключен через элемент НЕ 48 к входу второго элемента И 46, выход которого подключен к первому выходу блока, выход третьего элемента И 47 подключен к второму выходу блока, R-входы 1К-триггеров подключены к третьму входу блока , К- входы 1К-триггеров подключены к шине нулевого потенциала.

Управляемый делитель 9 частоты содержит вычитающий счетчик 50, много- входовый элемент И 51 и два формирователя 52 и 53 импульсов, вход записи управляемого делителя частоты подключен через первый формирователь 52 к входу записи вычитаюш;его т.четчика, информационные входы которого подключены к разрядным входам управляемого делителя частоты, выходы вычитающего счетчика подключены к входам много- входового .элемента И 51, выход которого через второй формирователь 53 импульсов подключен к второму выходу управляемого делителя частоты, вход которого подключен к входу вычитающего счетчика 50, выход переполнения которого подключен к первому выходу управляемого делителя 9 частоты, вход сброса вычитающего счетчика 50 подключен к входу сброса управляемого делителя частоты.

Реверсивный счетчик содержит вспо могапьный формирователь 54 импульсов, элемент ИЛИ 55 и разностный счетчик 56, первый вход сброса.под- ключей к входу элемента ИЛИ 55, выход которого подключен к входу сброса разностного счетчика 56, второй вход сброса через вспомогательный формирователь 54 импульсов подклю- чен к другому входу элемента ИЛИ 55

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии триггеры 20, 21, счетчики 16-18 и управляемый де- литель 9 сбрасываются импульсом, поступающим на шину 26 сброса. Триггер 20 переключается по задним фронтам импульсов на единичном входе По импульсу сброса в счетчик 15 за- писывается дополнительный код суммы () , что необходимо для вычитания числа (т+1) из полученного числа пропущенных импульсов серии.

Период следования импульсов в се- рии может изменяться от серии к серии и пределах Т„„„- ,.. Число импульсов в серии М также может изменяться от серии к серии, причем отдельные импульсы или группы импуль- сов могут случайно пропадать (tn - число подряд пропущеннък импульсов). Интервалы между сериями импульсов Т выбраны исходя из неравенства

Т„(т+1) Т

НС

(1)

пульса начинает формировать на первом выходе последовательность тактовых импульсов с частотой F - J/T,, поступающих на вход прямого счета реверсивного счетчика 17 фиг.2. эпюра 31), к моменту поступления второго импульса счетчик сосчитает Ку тактовых импульсов. JTj Т,

К

1

(3)

ти

где Т. - интервал между первым и вторым импульсами.

Второй импульс с четвертого выхода генератора 2 своим передним фронтом переписывает код числа К. в управляемый делитель 9 и задним фроитом сбрасывает счетчик 17. Блок 10 управления при этом начинает формировать на втором выходе последовательность тактовых импульсов частотой F|. (фиг.2,эпюра 32), каждый из которых вычитает едини1 у из кода К хранящегося в управляемом делителе 9. К моменту поступления третьего импульса счетчик импульсов

17 сосчитает К тактовых

(4)

где

т

интервал между вторым и третьим импульсами. Импульс на втором выходе управляемого делителя 9 формируется спустя время Т,.., относительно второго импульса

Т, относительно второго рЬ(х.1.

Изобретение может использоваться в устройствах автоматики и телеметрии для подсчета числа импульсов в серии в условиях воздействия помех. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости работы устройства. Это достигается введением блока управления, дополнительного генератора стробов, триггера, двух элементов И и элемента ИЛИ, обеспечивающих измерение периода следования по трем импульсам серии и последующую селекцию импульсов серии для исключения импульсов помехи и восстановления пропущенных импульсов серии. Устройство позволяет подсчитывать число импульсов серии, исключая импульсы помехи, и число пропущенных импульсов серии. 5 ил.

Устройство поочередно работает в двух режимах: а) режиме измерения, б) режиме селекции.

Импульсы серии поступают на шину

1(фиг.2, эпюра 29) и запускают генератор 5 стробов, формирующий на своих выходах импульсы (фиг.З, эпюры 39-42).

На четвертом выходе генератора

2формируются стробимпульсы (фиг.2, эпюры 30; фиг.З, эпюра 42) длитель- :ностью а Т, определяемой заданной нестабильностью периодаJT

ЛТ .Т,

(2)

На первом выходе генератора 2 формируются импульсы (фиг.З, эпюра 39)/ задержанные относительно входного им пульса на время (л T-tj)/2, которые поступают на вход элемента И 7, вход записи управляемого делителя 9 и на первый вход блока 10 управления, который по заднему фронту первого имТ, -Л Т/2. (5)

1 ти f ;

где дК - число импульсов, недостаю- Щее до переполнения, фиксируемое коммутаций п входов элемента И, входящего в состав управляемого делителя 9 (фиг.5).

тот имппульс запускает генератор 19 тробов,генерирующий стробимпульс дпительностью дТ (фиг.2,эпюра 34) Импульс на первом выходе управляемого делителя 9 частоты формируется спустя время рого импульса

Т.., , относительно втооМИ. т- вбГХ,

K.TT

Если т.

Т Т; на входах элемента И 8 совпадают третий строб- импульс от генератора 2 и первый стробимпульс от генератора 19, при этом триггер 21 переключается в 1 по переднему фронту выходного импульса элемента И 8. Единичный потенциал с выхода триггера 21 поступает на второй вход блока 10 управления, который при поступлении третьего импульса с первого выхода генератора 2 прекращает выдачу тактовых импульсов на вход сложения счетчика 17;

Если Т, Т, продолжается рабо- та устройства в режиме измерения до выполнения условия равенства подряд двух интервалов Т. Т , после чего считается, что период следования определен правильно и что 1-й импульс (i / 3) является импульсом серии, относительно которого устройство начинает лести селекцию импульсов серии по периоду следования Т . Триггер 21 переключается в Г , в счет- чике 17 остается код числа К, который в режиме селекц ии не сбрасывается, так как элемент И 7 закрыт. На первом выходе управляемого делителя 9 формируются импульсы перепол- нения с периодом Т (фиг,2, эпюра 33). При совпадении строб- импульсов на выходе элемента И 8 формируются импульсы, подсчитываемые счетчиком 18. Стробимпульсы генера- тора 2, выставляемые по импульсам помехи, не совпадают со стробимпуль- сами генератора 19, поэтому не подсчитываются счетчиком 18, что повышает достоверность результатов.

При пропуске импульса серии на выходе элемента И 5 формируется импульс. Восстановленные импульсы подсчитываются счетчиками 15, 14. В счечике 15 по окончании серии хранится код числа пропущенных и myльcoв. В счетчике 18 хранится код числа импульсов серии (за исключением импульсов помехи и пропущенных импульсов). Выходные импульсы делителя 9 подсчи- тьшаются счетчиком 16 с модулем т, импульс переполнения которого задним фронтом переключает в 1 триггер 20 и поступает на шину 23 метки первого импульса (фиг.2, эпюра 36), который задержан относительно первого импульса серии на время Т, (tn+O Т. Счетчик 14 подсчитывает до переполнения (т+1) импульсов при отсутствии импульсов серии и выдает импульс на шину 24 метки последнего импульса (фиг.2, эпюра 37), который задержан относительно последнего импульса серии на время Т (m+ J) . Т. Этот

импульс устанавливает элементы устройства в исходное состояние.

Измерение периода Т производится с методической погрешностью ut ±Т обусловленной квантованием. Накопление этой погрешности может привести к выходу импульсов переполнения делителя 9 из пределов строба, как и в случае изменения периода. Элементы И 3, 4, ИЛИ 11 в режиме селекции позволяют исключить возможность выхода из строба за счет коррекции кода периода Т в реверсивном счетчике 17. При попадании импульса в левую половину строба (фиг.З, эпюра 40) к коду К- добавляется 1. при попадании в правую половину строба (фиг.3,эпюра 41) от кода К отнимается 1. Пауза между полустробами выбирается из

условия t tI

|.где t.

- длительность импульса переполнения делителя 4), чтобы исключить возможность попадания импулт са в оба полустроба Погрешность дС не корректируется при групповом пропуске из-за отсутствия полустробов, поэтому длительil-r tit2

иость полустроба удовлетворять условию

должна

ЛТ - t

,m ./at/ ,

(6)

Величины йТ , рассчитанные по фор- (2) и (6), могут отличаться, поэтому необходимо выбирать большую из них.

Если поступает одиночный импульс, счетчик 17 переполняется спустя вре- . мя Т ,, где N - модуль счетчика 17. Импульс переполнения поступает на шину 24 метки одиничного импульса.I

Устройство позволяет подсчитывать ш-1пульсы в сериях с неизвестной частотой следования при наличии пропусков и импульсов помехи. Преимуществом его является лучшая помехоустойчивость и, соответственно, большая достоверность результатов.

Формула изобретения

Устройство для подсчета числа импульсов в серии, содержащее генератор стробов, вход которого подключен к входной шине устрО ства, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входам перво9

го и второго элементов И, третий инверсный выход генеряторл стробов подключен к входу третьего элемента И и к инверсному входу сброса первого счетчика, вход которого подключен к входу второго счетчика и к выходу третьего элемента И, другой вход которого подключен к входу третьего счетчика, к входам пер)зого и второго элементов И и к первому выходу управляемого делителя частоты, входы управления которого подключены к разрядным выходам четвертого счетчика, вход обратного счета которого подключен к выходу второго элемента И, а вход прямого счета через первьш элемент ИЛИ - к выходу первого элемента И, выход третьего счетчика под15

15 соответственно к первой и второй выходным шинам, блок управления содержит два 7 К-триггера, три элемента И, элемент НЕ, генератор тактовых импульсов, первый вход блока подклюкпючен к единичному входу первого триг- о у . С-входам первого JK-триггера и к входу четвертого элемента И, другой вход которого подключен к нулевому выходу первого триггера, а выход - к шине метки первого импульса, выход первого счетчика подключен к шине метки последнего импульса и к входу второго элемента ИЛИ, другой вход которого подключен к выходу четвертого счетчика и к шине метки одиночного импульса, шина сброса устройства подключена к входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входам сброса третьего, четвертого и пятого счетчиков, управляемого делителя частоты, к входу установки второго счетчика и к нулевому входу первого триггера, о т- л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости.

гера и к входу первого элемента И блока управления, другой вход которого подключен к единичному выходу первого у К-триггера и к входу второго

25 элемента И блока управления, а выход- к у - и С-входам второго 7К-триггера, единичный выход которого подключен к входу третьего элемента И блока управления, другой вход которого под30 кпючен к входу второго элемента И

блока управления и к выходу генератора тактовых импульсов, второй вход блока подключен через элемент НЕ к входу второго элемента И блока уп35 равления, выход которого подключен к первому выходу блока, выход третьего элемента И блока управления подключен к второму выходу блока, R-входы jK-триггеров подключены к третьему

в него введены блок управления, вто- 40 входу блока, К-входы 7 К-триггеров

рой триггер, дополнительный генератор стробов, инвертор, два элемента И и элемент ИЛИ, четвертый выход генератора стробов подключен к первому вх( ду блока управления, к входу записи управляемого делителя частоты и к входу пятого элемента И, выход которого подключен к второму входу сброса четвертого счетчика и через третий элемент ИЛИ - к входу пятого счетчика, второй выход управляемого делителя частоты подключен через дополнительный генератор стробов к входу шестого элемента И, другой вход которого через инвертор подключен к третьему инверсному выходу генератора стробов, а выход - к входу третьего элемента ИЛИ и к ех:,иничному входу второго тригера, нулевой .вход

529ДА210

которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, единичный выход второго триггера подключен к входам первого и второго элементов Ииквторому входу блока управления, третий вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первый и второй выходы ,

блока управления подключены соответ- .

10 ственно к входам первого элемента Ш1И и управляемого делителя частоты, нулевой выход второго триггера подключен к входу пятого элемента И, выходы второго и пятого счетчиков 15 соответственно к первой и второй выходным шинам, блок управления содержит два 7 К-триггера, три элемента И, элемент НЕ, генератор тактовых импульсов, первый вход блока подклюиг- о у . С-входам первого JK-триггера и к входу первого элемента И блока управления, другой вход которого подключен к единичному выходу первого у К-триггера и к входу второго

25 элемента И блока управления, а выход- к у - и С-входам второго 7К-триггера, единичный выход которого подключен к входу третьего элемента И блока управления, другой вход которого под30 кпючен к входу второго элемента И

блока управления и к выходу генератора тактовых импульсов, второй вход блока подключен через элемент НЕ к входу второго элемента И блока уп35 равления, выход которого подключен к первому выходу блока, выход третьего элемента И блока управления подключен к второму выходу блока, R-входы jK-триггеров подключены к третьему

подключены к шине нулевого потенциала, управляемый делитель частоты со- держит вычитающий счетчик, многовхо- довый элемент И и два формирователя

45 импульсов , вход записи управляемого делителя частоты подключен через первый формирователь импульсов к входу записи вычитающего счетчика, информационные входы которого подключены

50 к разрядным входам управляемого делителя частоты,выходы вычитающего счетчика подключены к входам многовходового элемента И, выход которого через второй формирователь импульсов подклю-

55 чен к второму выходу управляемого делителя частоты, вход управляемого делителя частоты подключен к входу вычитающего счетчика, выход переполнения которого подключен к первому

1 152944212

выходу управляемого делителя часто-ИЛИ реверсивного счетчика, выход

ты, вход сброса вычитающего счетчикаэтого элемента ИЛИ подключен к входу

подключен к входу сброса управляе-сброса разностного счетчика, второй

мого делителя частоты, реверсивныйвход сброса через вспомогательный

счетчик содержит вспомогательныйформирователь импульсов подключен к

формирователь импульсов, элемент ИЛИ-другому входу элемента ИЛИ реверсиви разностный счетчик, первый входкого счетчика, сброса подключен к входу элемента

и

29

30

31 51

55 SH

55 S6

37

Фиг.2.

BxodJ 05

BtuKodl

Фиг

Редактор A, Маковская

Составитель О. Скворцов

Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Малец

Заказ 7759/55

Тираж 884

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

- .-.----- - ..- - - - -- -.г 1-IT- ц.-.ип- Ш... и-Ж-U J L Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина 101

W tt

:$ e

Подписное