Цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов Советский патент 1992 года по МПК G01R29/02 

t/

fe

Изобретение может быть использовано в цифровых измерительных устройствах, в частности в цифровых преобразователях угла. Цель изобретения - упрощение цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов. Цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов содержит генератор Г импульсов, элементы НЕ 2 и 3, второй счетчик 4 импульсов, RS-триггеры 5 и 6, D-триг- геры 7 и 8, четырехканальный синхронизируемый мультиплексор 9 и первый сметчик 10 импульсов. 2 ил.

00

Ј 00

Ф&.Л

Вых.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в цифровых измерительных устройствах.

Известно устройство для определения середины видеосигнала, содержащее пороговую схему, выход которой подключен к линии задержки с 2п+1 отводами, симметрично расположенными относительно среднего вывода, 2п элементов НЕ, (п+1) элемент И и элемент ИЛИ с (п+1) входами, к которым подключены выходы всех (п+1) элементов И, входы которых через элементы НЕ симметрично подключены к выводам линии задержки.

Недостатком устройства является низкая точность определения середины бидео- си-гнала. Для увеличения точности необходимо увеличивать количество выводов линии задержки, что приводит к значительному усложнению устройства.

Известен цифровой измеритель временного положения середины прямоугольных видеоимпульсов, содержащий два элемента И, два триггера, генератор и счетчик, выход которого соединен с первым входом первого триггера (RS-триггера), выходом соединенного с первым входом первого элемента И, а вторым входом - с первым входом второго элемента И, к другому входу которого подключен выход второго триггера (счетного), вход крторого соединен с выходом генератора, выход второго элемента И - с входом счетчика и выходом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов. Причем первый вход второго элемента И является входом устройства, а выход счетчика через формирователь импульсов подключен к выходу устройства.

Недостатком измерителя является ограниченность функциональных возможностей, так как рассмотренный цифровой измеритель временного положения середины прямоугольных видеоимпульсов способен определять искомый параметр только для одного импульса.

В практике измерений часто встречается задача определения середины двух произвольно расположенных прямоугольных видеоимпульсов произвольной длительности, например при выполнении операции усреднения с целью повышения точности в цифровых времяимпульсных устройствах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов (на четыре серии ТИ), первый и второй RS-триггеры, первый и второй D-триггеры, первый и второй элементы НЕ, четыре элемента И. элемент ИЛИ и счетчик импульсов, информационный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый, второй, третий и четвертый входы крторого соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого элементов И, вход распределителя импульсов соединен с вы0 ходом генератора тактовых импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы распределителя импульсов соединены соответственно с первыми входами первого, третьего, второго и четвертого элементов И, второй

5 вход первого элемента И соединен с прямым выходом первого RS-триггера, S-вход которого является первым входом измерителя, второй вход второго элемента И соединен с прямым выходом первого D-триггера, вто0 рой вход третьего элемента И - с прямым выходом второго RS-триггера, S-вход которого является вторым входом измерителя, второй вход четвертого элемента И соединен с прямым выходом второго О григгера. D5 . входы первого и второго D-триггеров соединены с шиной единичного логического сигнала, С- вход первого D-триггера соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с первым .входом измерителя, С0 вход второго D-триггера - с выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен с вторым входом измерителя, R-входы первого и второго RS-триггеров и D-триггеров соединены между собой, с входом R счетчика

5 импульсов и с выходом переполнения счетчика, который является выходом измерителя. .

Рассмотренный цифровой измеритель временного положения середины видеоим0 пульсов позволяет определять искомый параметр как для одного видеоимпульса, так и для двух видеоимпульсов, но его недостатком является сложность схемы (конструкции).

5 Цель изобретения - упрощение цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель временного поло0 жения середины видеоимпульсов, содержащий генератор импульсов, первый и второй элементы НЕ, первый и второй RS-триггеры, первый и второй D-триггеры, первый счетчик импульсов, причем D-в ходы первого и

5 второго D-триггеров соединены с шиной единичного логического сигнала, С-вход первого D-триггера соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого соединен с S-входом первого RS-триггера и является первым входом измерителя, С-вход

второго D-триггера соединен с выходом второго элемента НЕ. вход которого соединен с S-входом второго RS-трйггера и является вторым входом измерителя, R-входы RS- триггеров и D-триггеров соединены между собой, с R-входрм первого счетчика импульсов и с выходом переполнения первого счетчика импульсов, который является выходом измерителя, дополнительно введен второй счетчик импульсов и четырехканальный синхронизируемый мультиплексор, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика импульсов, прямой выход первого RS-триггера - с информационным входом первого канала мультиплексора,1 информационный вход третьего канала мультиплексора - с прямым выходом первого. D-триггера, прямой выход второго RS-триггера соединен, с информационным входом второго канала мультиплексора, информационный вход четвертого канала мультиплексора - с прямым выходом второго D-триггера, первый выход второго счетчика -с первым адресным входом мультиплексора, второй выход второго счетчика - с вторым адресным входом мультиплексора, еинхровход мультиплексора - с выходом генератора импульсов; счетный вход второго счетчика - с выходом генератора импульсов, . , - .. : . . . -...-. :. -:

Введение.мультиплексора в состав устройства позволило значительно упростить цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов по сравнению с известным измерителем, так как исключены четыре элемента И, элемент ИЛИ, а также дешифратор и четыре элемента И, входившие в распределитель импульсов. .

На фиг.1 приведена структурная схема цифрового измерителя временного прложе-. ния середины видеоимпульсов; на .фиг.2 - временная диаграмма работы рассматриваемого цифрового измерителя.

Цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов.содержит генератор 1 импульсов, элементы НЕ 2 и-3, первый счетчик 4 импульсов, два RS- триггера 5 и 6, два D-триггера 7 и 8, четырех-, канальныйсинхронизируемый

мультиплексор 9 и второй счетчик, 10 импульсов. Цифровой измеритель имеет первый 11 и второй 12 входы и выход 13.

Выход генератора 1 импульсов соединен с входом второго счетчика 10 импульсов и с синхровходом мультиплексора 9. Вход первого элемента НЕ 2 соединен с S-входом первого RS-триггера 5 и с первым входом цифрового измерителя 11. Выход первого элемента НЕ 2 соединен с С-входом первого

D-триггера 7,, вход второго элемента НЕ 3 - с S-входом второго RS-триггера б и с вторым входом цифрового измерителя 12. Выход второго элемента НЕ 3 соединен с С-входом

второго D-триггера 8. D-входы первого 7 и второго 8 D-триггеров соединены с шиной единичного логического сигнала. R-входы первого 5 и второго 6 RS-триггеррв, первого 7 и второго 8 D-триггеров соединены между

собой, с R-входом первого счетчика 4 импульсов, с выходом переполнения первого счетчика 4 импульсов и с выходом 13 цифрового измерителя. Прямые выходы первого 5 и второго 6 RS-триггеров соединены соответственно с первым и вторым информационными входами мультиплексора 9, прямые выходы первого 7 и второго 8 D-триггеров - соответственно с третьим и четвертым информационными входами мультиплексора

9, первый и второй выходы второго счетчика 10 импульсов - соответственно с первым и вторым адресными входами мультиплексора 9, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 4 импульсов.

Цифровой измеритель работает следующим образом.

Работу цифрового измерителя будем рассматривать в соответствии с временными диаграммами его работы для случая определения временного положения середины двух видеоимпульсов (фиг.2). Согласно фиг.2 получим:.,.. +Т2/2 JrTA +T2 +73 +Г1/2

Тзад:о

.0)

где Тзад - фиксированный интервал времени от искомой точки середины между центрами двух прямоугольных видеоимпульсов до формируемого выходного импульса (требуется, чтобы Тзад const);

Т -длительность первого входного импульса, поступающего на вход 11;

Т2 длительность второго входного им- пульса, поступающего на вход 12;

гз - интервал времени между задним фронтом первого и передним фронтом второго входных импульсов;

ТА -.интервал времени между задним . фронтом последнего (в данном случае второго) импульса и формируемым выходным импульсом.

5

+ «+ + 2 + 2

. гз , TI + Т+Т

Преобразуя выражение (1) получаем Т4 та зад 2 4

Г4-ь|г2+ Г3+ Т1 Const 2n -j

(2)

Тогда

Гзад f .-f +Ъ «|f + 73 -Јf -(-f-П

If

4Г

Операция умножения временного интервала на чистоту следбвания импульсов эквивалента заполнению этого временного интервала импульсами соответствующей частоты..

Как следует из (3), временное положение формируемого счетчиком 4 выходного импульса строго (с точностью до одного дискрета) фиксировано относительно середи- ны между центрами двух исходных прямоугольных видеоимпульсов.

В исходном положении RS-триггеры 5 и б, D-триггеры 7 и 8 и счетчик 4 импульсов находятся в нулевых состояниях, т,е. сброшены. Импульсы с выхода генератора 1 им- пульсов воздействуют на вход счетчика 10 импульсов (двухразрядный}, который работает в режиме циклического счета, т.е. вырабатывает на своих дву-х выходах циклично повторяющиеся четыре кодовые комбина- ции, которые воздействуют на соответствующие два адресных входа мультиплексора 9. Кроме того, на синхровход мультиплексора 9 постоянно действуют импульсы с выхода генератора 1. Поскольку указанные RS-триггеры и D-триггеры находятся в нулевых состояиих, то на все информационные входы мультиплексора 9 действуют нулевые логические сигналы, в результате чего на выходе мультиплексора 9 импульсы отсутст- вуют и счетчик 4 импульсов сохраняет нулевое состояние.

С появлением первого импульса на входе 11 (фиг.2) по его переднему фронту RS- триггер 5 устанавливается в единичное состояние. При этом на выходе элемента НЕ 2 устанавливается нулевой логический сигнал, но D-триггер 7 своего состояния не изменит (останется в нулевом состоянии)/ RS-триггер 6 и D-триггер 8 также сохраняют нулевое состояние. В результате того, что на первый информационный вход мультиплексора 9 поступает единичный логический сигнал с прямого выхода RS-триггера 5, на выходе мультиплексора 9 формируются им- пульсы с частотой f/4, где f - частота им пульсов генератора 1. Это следует из того, что циклично повторяющиеся четыре кодо вые комбинации на адресных входах муль- типлексора 9 .с одновременным стробированием (синхронизацией) поочередно подключают каждый информационный вход мультиплексора 9 к его выходу. И если единичный логический сигнал действу- ет только на один из четырех инфбрмацион

10

15

2025 3035 40 45 50 55 ных входов мультиплексора 9. то на его выходе будут формироваться импульсы с частотой f/4. Такое состояние схемы сохраняется в интервале времени г (фиг.2).

По заднему фронту первого импульса (вх.11) на выходе элемента НЕ 2 формируется положительный перепад напряжения и- D-триггер 7 устанавливается в единичное состояние. В результате с прямого выхода D-триггера 7 на третий информационный вход мультиплексора 9 начинает действовать единичный логический сигнал. Таким образом, на первый и третий информационные входы мультиплексора 9 одновременно действуют единичные логические сигналы, В результате на выходе мультиплексора 9 формируются импульсы с частотой f/2 и с равномерным расположением во времени. Такое состояние схемы сохраняется в интервале времени тз (фиг.2),-счетчик 4 импульсов заполняется импульсами с частотой f/2.

С появлением второго импульса на входе 12 (фиг.2) по его переднему фронту RS- триггер 6 устанавливается в единичное состояние и выдает единичный логический сигнал на второй информационный вход мультиплексора 9. В результате на все три первые информационные входы мультиплексора 9 действуют единичные логические сигналы и на его выходе формируются

фим пульсы с частотой -д f. Такое состояние

схемы сохраняется в интервале времени Г2 (фиг.2), счетчик 4 заполняется импульсами с

- 3 ,

частотой -ц f.;

По заднему фронту второго импульса (вх.12) D-триггер 8 устанавливается в единичное состояние и выдает единичный логический сигнал на четвертый информационный вход мультиплексора 9. В результате на все .четыре информационные входа мультиплексора 9 действуют единичные логические сигналы, и на выходе последнего формируются импульсы с частотой f. Такое состояние схемы сохраняется в интервале времени Г4 (фиг.2), счетчик 4 им- пульсов заполняется импульсами с частотой f.

Импульсом переполнения счетчика 4 импульсов все триггеры 5-8 сбрасываются в нулевое состояние, счетчик 4 импульсов также переходит в нулевое состояние, и на выход 13 выдается выходной рабочий импульс, временное положение которого сдвинуто относительно искомой точки между

центрами первого и второго импульсов на время $аД. 2n 1/f const.

Как видно из фиг.1, схема цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов симметрична относительно входов 11 и 12, в результате чего исходные импульсы могут располагаться во времени произвольно, т.е. второй импульс (по вх.12) может опережать первый, импульсы могут накладываться друг на друга произвольным образом и т.д. Таким образом, предлагаемая схема цифрового измерителя инвариантна относительно временного расположения исходных импульсов.

Предлагаемый цифровой измеритель может работать в режиме определения временного положения середины одного прямоугольного видеоимпульса, подаваемого на любой из двух его входов 11 или 12. Для этого на один (любой) вход подается исходный импульс, а-на другой аход - нулевой логический сигнал. Работа цифрового изме- рителя в этом режиме аналогична предыдущему режиму, только соответствующие. RS-триггер и D-триггер, подключенные к входу, на который подается логический ноль, все время будут находиться в нулевых состояниях, и счетчик 4 импульсов будет заполняться импульсами с частотой f/4 и f/2 в соответствующие интервалы времени. Временное положение входного импульса (вых.13) сдвинуто относительно середины импульса на постоянное время задержки

Г3ад 2П- 2 /f Const.

Возможен еще один режим работы определения временного положения середины одного прямоугольного видеоимпульса. Для этого необходимо объединить входы 11 и 12 и подать на них исходный импульс. В результате, на выходе 13 сформируется выходной импульс, временное положение ко-. торого сдвинуто относительно середины исходного импульса на постоянное .время задержки

г3ад 2п; 1/f const.

Предлагаемый цифровой измеритель значительно проще известного технического решения, так как при тех же технических характеристиках и функциональных возможностях одним мультиплексором заменены дешифратор (в распределителе импульсов), восемь элементов И и элемент ИЛИ. Таким образом сокращены аппаратные затраты на реализацию цифрового измерителя временного положения середины видеоимпульсов, который может быть использован в цифровой измерительной тех- 5 нике, где требуется усреднение временного положения видеоимпульсов, например в цифровых измерителях - преобразователях угла.

Формула изобретения

0 Цифровой измеритель временного положения середины видеоимпульсов, содержащий генератор импульсов, первый и второй элементы НЕ, первый и второй RS- тригГеры, первый и второй D-триггеры, пер5 вый счетчик импульсов, причем D-входы первого и второго D-триггеров соединены с шиной единичного логического сигнала. Спахал первого D-триггерз соединен с выходом первого элемента НЕ, вход которого

0 соединен с S-входом первого RS-триггера и является первым входом измерителя. С- вход второго D-триггера соединен с выходом второго элемента НЕ, вход которого соединен с S-входом второго RS-триггера и

5 является вторым входом измерителя, R-вхо- ды RS-триггеров и D-триггеров соединены между собой, с R-входом первого счетчика импульсов и с выходом переполнения первого счетчика импульсов, который является

0 выходом измерителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, он содержит второй счетчик и четырехканаль- ный синхронизируемый мультиплексор, выход которого соединен со счетным входом

5 первого счетчика видеоимпульсов, прямой выход первого RS-триггера соединен с информационным входом первого канала мультиплексора, информационный вход третьего канала мультиплексора соединен с

0 прямым выходом первого D-триггера, прямой выход второго RS-триггера соединен с информационным входом второго канала мультиплексора, информационный вход четвертого канала мультиплексора соеди5 нен с прямым выходом второго D-триггера, первый выход второго счетчика соединен с первым адресным входом мультиплексора, второй выход второго счетчика соединен с вторым адресным входом мультиплексора,

0 синхровхОд мультиплексора соединен с выходом генератора импульсов, счетный вход второго счетчика соединен с выходом генератора импульсов.