Устройство для определения середины импульсов периодической импульсной последовательности Советский патент 1993 года по МПК G04F10/04 H03K5/19 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при преобразовании и формировании импульсных последовательностей, а также при измерении параметров гармонических сигналов.

Целью изобретения является повышение точности определения середины импульсов периодической импульсной последовательности путем учета при определении середины импульсов значения младшего разряда результата квантования импульсов.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для определения середины импульсов периодической импульсной

последовательности; на фиг. 2 представлены временные диаграммы его работы.

Устройство для определения середины импульсов периодической импульсной последовательности (фиг.1) содержит генератор 1 импульсов, первый элемент И2, к второму входу которого подключен выход генератора 1 импульсов, первый формирователь 3 импульсов, второй формирователь 4 импульсов, первый триггер 5, первый счетчик 6 импульсов, вход сброса которого соединен с выходом формирователя 4 импульсов, второй элемент И7, к второму входу которого подключен единичный выход триггера 5, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, к первому входу которого подключен выход элемента И7, первый вход которого

00

о

g

Јь

соединен с суммирующим входом счетчика 6 импульсов и с выходом элемента И2, второй триггер 9, единичный выход которого подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, второй счетчик 10 импульсов, информационные входы которого соединены с выходами, начиная с второго, счетчика 6 импульсов, первый выход которого подключен к информационному входу триггера 9, тактовый вход которого соединен с входом установки в единичное положение триггера 5, с входом формирователя 4 импульсов, с выходом формирователя 3 импульсов и с входом записи счетчика 10 импульсов, к вычитающему входу которого подключен выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, шину 11 нулевого сигнала, которая соединена с информационным входом триггера 5, входную шину 12, которая подключена к первому входу элемента И2 и к входу формирователя 3 импульсов, выходную шину 13, которая соединена с выходом заема счетчика 10 импульсов и с тактовым входом триггера 5.

Счетчик 6 импульсов по суммирующему входу и счетчик 10 импульсов по вычитающему входу работают по передним фронтам (перепадам 0-1) импульсов, поступающих на эти входы. В счетчик 10 импульсов при поступлении импульса на вход записи (WR) записывается содержимое счетчика 6 без младшего разряда. Так как выходы счетчика 6 импульсов подключаются к информационным входам счетчика 10 импульсов, начиная с второго разряда, т.е. выход второго разряда счетчика 6 подключается к первому информационному входу счетчика 10, выход третьего разряда счетчика 6 подключается к второму информационному входу счетчика 10 и т.д., то в счетчик 10 импульсов записывается целая часть содержимого счетчика 6 импульсов, деленного на два. На выходе заема счетчика 10 импульсов появляется нулевой сигнал в том случае, если его содержимое равно О и на вычитающем входе отсутствует импульс. Вход записи счетчика 10 импульсов имеет приоритет перед его вычитающим входом, т.е. при наличии импульса на входе записи счетчик 10 не реагирует на импульсы, поступающие на его вычитающий вход.

Источник 11 нулевого сигнала представляет собой нулевую шину источника питания.

Триггер 5 при поступлении на его тактовый (С) вход перепада сигнала 0-1 устанавливается в нулевое положение. Триггер 9 при поступлении на его тактовый вход перепада сигнала 0-1 устанавливается в положение, соответствующее положению первого разряда счетчика 6 импульсов.

Формирователи 3 и 4 импульсов по заднему фронту сигнала (перепаду 1-0) выдают импульсы установленной длительности. Длительность импульса, выдаваемого формирователем 3, выбирается, с одной стороны, большей, чем время записи информации в счетчик 10 импульсов, а с другой стороны,

0 большей, чем сумма времени переключения триггера 9 и времени переключения элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 (т.е. чтобы при установке триггера 9 в единичное положение и появлении при этом перепада 0-1

5 сигнала на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 счетчик 10 импульсов не срабатывал по вычитающему входу от этого перепада, чтобы в нем сохранялся записываемый код с информационных входов).

0 Длительность импульса, выдаваемого формирователем 4, выбирается не меньше необходимой для четкой установки счетчика 6 импульсов в нулевое положение. Суммарная длительность импульсов, выдаваемых

5 формирователем 3 и формирователем 4, должна быть меньше длительности пауз в периодической импульсной последовательности, подаваемой на шину 12.

На выходную шину 13 выдается импульс

0 нулевого уровня, перепад 0-1 которого соответствует середине предыдущего импульса, поступившего на шину 12.

На временных диаграммах (фиг.2) номера осей соответствуют номерам элементов

5 фиг.1, сигналы на выходах которых показаны на этих осях, стрелочки в сигналах на осях 6 и 10 показывают моменты срабатывания счетчика 6 по суммирующему и счетчика 10 по вычитающему входам, черточки в сиг0 налах на осях 9 и 10 показывают момент записи в триггер 9 содержимого первого разряда счетчика 6 и момент записи в счетчик 10 значений разрядов с второго по п-й счетчика 6.

5 Устройство для определения середины импульсов периодической импульсной последовательности работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии

0 импульсов периодической импульсной последовательности на шине 12 счетчики б и 10 импульсов и триггер 5 находятся в нулевом положении, триггер 9 находится в единичном положении, элемент И2 закрыт

5 из-за отсутствия импульса на шине 12, элемент И 7 закрыт нулевым сигналом с единичного выхода триггера 5, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 находится единичный сигнал, на выходе заема счетчика 10 импульса находится единичный сигнал. Установка устройства в исходное состояние производится подачей импульса по цепи сброса, которая на фигурах не показана.

При поступлении первого импульса периодической последовательности на шину 12 (фиг.2, ось 12) открывается элемент И2 и импульсы генератора 1 проходят через элемент И2 (фиг.2, ось 2) на суммирующий вход счетчика 6 импульсов, идет определение длительности первого импульса. Через элемент И7 импульсы с выхода элемента И2 не проходят, так как триггер 5 находится в нулевом положении и нулевым сигналом с единичного выхода закрывает элемент И7. В момент окончания первого импульса на шине 12 закрывается элемент И2 и срабаты- в,ает формирователь 3 импульсов. В счетчике 6 импульсов в этот момент записан код

числа N (N -, где t- длительность импульса, поступившего на шину 12; Т - период импульсов генератора 1).

Для случая, показанного на временной диаграмме, N 6, а его . Импульс с выхода формирователя 3 импульсов (фиг. 2. ось 3) устанавливает триггер 5 в единичное положение, записывает в счетчик 10 импульсов содержимое счетчика 6, начиная

с второго разряда, т.е. код числа К -,

где « целая часть числа - (для рассматриваемого случая К 3, а его код - 11) и по своему переднему фронту устанавливает триггер 9 в положение, соответствующее значению первого разряда счетчика 6 импульсов, для рассматриваемого случая это будет нулевое положение. Так как теперь на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 оказываются одинаковые (нулевые) сигналы, то на его выходе сигнал изменяется с единичного на нулевой, на выходе заема счетчика 10 импульсов сохраняется единичный сигнал, так как теперь его содержимое отлично от О. В момент окончания импульса на выходе формирователя 3 формирователь 4 выдает импульс (фиг.2, ось 4), устанавливающий счетчик 6 импульсов в нулевое положение (фиг.2, ось 6).

При поступлении второго импульса на шину 12 аналогично предыдущему случаю открывается элемент И2 и импульсы генератора 1 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 6 импульсов, идет определение длительности второго импульса. Так как триггер 5 теперь находится в единичном положении,то импульсы с выхода элемента И2 проходят через элемент И7, а так как триггер 9 находится в нулевом положении, то импульсы с выхода элемента

И7 проходят через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, не изменяя фазы. При поступлении на вычитающий вход счетчика 10 импульсов К-го импульса в счетчике 10 ока5 зывается записанным О, поэтому при окончании К-го импульса на вычитающем входе счетчика 10 на его выходе заема появляется нулевой сигнал, поступающий на выходную шину 13 и на тактовый вход

0 триггера 5.

При появлении на вычитающем входе счетчика 10 (К+1)-го импульса на выходе заема счетчика 10 появляется единичный сигнал, по перепаду 0-1 сигнала на тактовом

5 входе триггер 5 устанавливается в нулевое положение, закрывая элемент И7, в счетчике 10 импульсов записан код 111...1, на выходе заема счетчика 10 и на выходной шине 13 сформирован импульс1 нулевого уровня, 0 перепад 0-1 которого соответствует середине первого импульса, поступившего на шину 12. Так как элемент И7 закрыт, то следующие импульсы с выхода элемента И2 не проходят на его выход и не поступают на

5 вычитающий вход счетчика 10 импульсов, в котором находится код 111...1, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 устанавливается нулевой сигнал. В момент оконча- ния второго импульса на шине 12

0 закрывается элемент И2 и срабатывает формирователь 3 импульсов. В счетчике 6 импульсов записан код числа N, пропорциональный длительности второго импульса, поступившего на шину 12. Для

5 рассматриваемого случая N 6, а его код - 110. Импульс с выхода формирователя 3 устанавливает триггер 5 в единичное положение, записывает в счетчик 10 импульсов содержимое счетчика 6, начиная с второго

0 разряда, т.е. код числа 3 - 11 для рассматриваемого случая, и по своему переднему фронту устанавливает триггер 9 в положение, соответствующее значению первого разряда счетчика 6 импульсов, для рассмат5 риваемого случая - в нулевое положение. На входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 сохраняются одинаковые (нулевые) сигналы и на его выходе сохраняется нулевой сигнал. В момент окончания импульса на

0 выходе формирователя 3 формирователь 4 выдает импульс, устанавливающий счетчик 6 импульсов в нулевое положение.

При поступлении третьего импульса на шину 12 устройство работает аналогично

5 предыдущему случаю-измеряется длительность поступившего импульса и выдается на шину 13 импульс нулевого уровня, перепад 0-1 которого соответствует середине второго импульса, поступившего на шину 12. По окончании третьего импульса в счетчике 6

находится код числа 5 - 101 (для рассматриваемого случая), поэтому импульсом с выхода формирователя 3 в счетчик 10 записан код 10, а триггер 9 установлен в единичное положение и вследствие этого на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 появляется единичный сигнал (так как на его входах теперь разные сигналы), содержимое счетчика 10 при этом не изменяется, так как в это время на входе записи счетчика 10 еще действует импульс с выхода формирователя 3. Импульсом с выхода формирователя 4 после окончания импульса с выхода формирователя 3 аналогично предыдущему случаю, счетчик 6 импульсов устанавливается в нулевое положение.

При поступлении четвертого импульса на шину 12 аналогично предыдущим случаям открывается элемент И2 и импульсы генератора 1 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 6 импульсов, идет определение длительности четвертого импульса, поступившего на шину 12. Импульсы с выхода элемента И2 проходят через открытый элемент И7 на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, но так как на втором входе элемента и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 находятся единичные сигналы, то при поступлении импульсов с выхода элемента И7 на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 образуются импульсы нулевого уровня (т.е. импульсы, фаза которых отстает от фазы импульсов с выхода элемента И7 на 180°), а так как счетчик 10 импульсов работает по вычитающему входу от перепадов 0-1 импульсов, поступающих на этот вход, то получается, что момент срабатывания счетчика 10 по вычитающему входу также сдвигается (отстает) на 180° (половину периода по отношению к импульсам с выхода элемента И7 (и практически по отношению к импульсам генератора 1), поэтому нулевой сигнал на выходе заема счетчика 10 импульсов появляется через время

КТ + Т, а для рассматриваемого случая

через время 2,5Т, и перепад 0-1 сигнала на выходе заема счетчика 10 импульсов и, что тоже самое, на шине 13 соответствует середине третьего импульса, поступившего на шину 12, В остальном при поступлении четвертого импульса на шину 12 устройство работает аналогично предыдущим случаям. При поступлении на шину 12 пятого и последующих импульсов устройство работает аналогично описанному выше, перепад

0-1 импульса, выдаваемого на шину 13, соответствует середине предыдущего импульса, поступившего на шину 12.

Экспериментальные исследования

макета заявляемого устройства в лабораторных условиях показали его работоспособность, при этом точность определения импульсов выше, чем у прототипа, так как погрешность определения середины импульса определяется только погрешностью квантования и не зависит от того.четный или нечетный результат квантования. Формула изобретения Устройство для определения середины

импульсов периодической импульсной последовательности, содержащее генератор импульсов, первый элемент И, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, первый и второй формирователи импульсов, первый триггер, первый счетчик импульсов, суммирующий вход которого соединен с выхода первого элемента И, второй элемент И, к второму входу которого подключен единичный выход первого

триггера, второй счетчик импульсов, входную шину, которая соединена с первым входом первого элемента И и с входом первого формирователя импульсов, шину нулевого сигнала, которая подключена к информационному входу первого триггера, выходную шину, которая соединена с тактовым входом первого триггера и с выходом заема второго счетчика импульсов, отличающееся тем, .что, с целью повышения точности определения середины импульсов, в него введены второй триггер и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к второму входу которого подключен единичный выход второго триггера, информационный вход которого соединен с выходом первого разряда первого счетчика импульсов, выходы второго и остальных разрядов которого подключены к информационным входам второго счетчика импульсов, вход записи которого соединен с тактовым входом второго триггера, с входом установки в единичное положение первого триггера, с выходом первого формирователя импульсов и с входом второго формирователя импульсов, выход которого

подключен к входу сброса первого счетчика импульсов, суммирующий вход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,

выход которого подключен к вычитающему входу второго счетчика импульсов.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при преобразовании и формировании импульсных последовательностей, а также при измерении параметров гармонических сигналов. Цель - повышение точности определения середины импульсов периодической импульсной последовательности. Устройство для определения середины импульсов периодической импульсной последовательности содержит генератор 1 импульсов, элементы И2 и 7, формирователи 3 и 4 импульсов, триггеры 5, 9, счетчики 6 и 10 импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8. 2 ил. ел С