Преобразователь временного интервала в код Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных комплексах для преобразо.вания (измерения) интервала времени до момента перехода сигнала через нуль в число импульсов. Электронно-счетный периодомер включает в себя усилитель-формирователь , ждущий мультивибратор, гене ратор счетных импульсов, селектор, счетчик импульсов и генератор сбрюса и переписи 1 . Это устройство имеет низкую точность. Известен также цифровой измеритель периода, состоящий из реверсив ного счетчика, формирующего устройства, триггеров, распределителя импульсов, генератора образцовой ча тоты, су «лирующего счетчика, элемен тов ИЛИ, электронных ключей и устройства управления 2}. Это устройство также имеет низкуы точность преобразования, так как не учитывае влияние зоны нечувствительности таких элементор схекы, как усилитель сигналов, который имеет место практ чески в любом устройстве подобного рода. Наиболее близким к преобразователю по технической сущности и совокупности составляющих элементов является цифровое фазометрическое устрюйство, состоящее из двух формирователей входных сигналов, схемы квантования, генератора счетных импульсов, делителя частоты, ключевой схемы, формирователя, фазового детектора, смесителя, генератора опорной частоты и счетчика импульсов, одич из входов фазового детектора через делители частоты связан с выходом генератора опорной частоты, а другой - с выходом смесителя, на входы которого подключены выходы генераторов опорных н счетных импульсов, причем выход фазового детектора соединен с входом генератора счетных импульсов з , Это устройство также имеет низкую точность преобразования из-за неучета зоны нечувствительности усилителя-ограничителя. Целью изобретения является повьвиение точности. Достигается это тем, что в преобразователь , содержащий управляемый ключ, выход которого соединен с первым входом импульсного модулятора, второй вход которого подклю чен к выходу генератора импульсов, усилитель-ограничитель, счетный триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И,дополнительно введены два RS-триггера, инвертор, два элемента И, разделительный диод и элемент И-НЕ, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами элемента И-НЕ и дополнительных элементов И, к второму входу первого из которых подключен выход усилителя-ограничителя, выход импульсного модулятора через последовательно соединен ные усилитель-ограничитель и инвертор соедичен с вторым входом второг дополнительного элемента И, выход которого подключен к R-входам RS-триггеров, S-выходы которых соединены с шиной синхронизации преобр зователя , выход первого дополнитель ного элемента И подключен через раз делительный диод к первому входу элемента И и непосредственно к втор му входу элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетного три гера, выходы RS-триггеров подключен к вторым входам соответственно упра ляемого ключа и элемента И. На фиг. 1 изображена электрическ функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 приведены графики, поясняющие его работу. Вход преобразователя связан с пе вым входом управляемого ключа 1, второй вход которого подключен к прямому выходу первого RS-триггера Синхронизирую1иий вход преобразовате ля соединен с S- входами первого и второго RS-триггеров 2 и 3 соответс венно. Выход генератора импульсов 4 связан с первыми входами импульсного модулятора 5 элементов И 6 и 7 элемента И-НЕ 8. Второй вход модуля тора подключается к выходу ключа, а выход модулятора связан с входом у лителя-ограничителя 9. Выход усилителя-ограничителя соединен с вторым входом элемента И 6 непосредственно а с вторым входом элемента И 7 - че рез инвертор 10. Выход ЭJieмeнтa И б подключен к второму входу элемента И-НЕ 8 и через разделительный диод 11 - к первому входу элемента И 12, второй вход которого связан с прямым выходом триггера 4. Выход элемента И-НЕ 8 связан с входом счетно го триггера 13, выход которого также связан с первым входом элемента И 12. Выход элемента И связан с R-входами триггеров 2 и 4. Выходом преобразователя является выход элемента И 12. Преобразователь временного интервала в код работает следующим образом. Для простоты рассмотрения принципа действия преобразователя примем следующие допущения- .во-первых, в зоне нечувствительности входной сигнал изменяется линейно и,во-вторых, входной сигнал меняет свою полярность с положительной на отрицательную. Принятые допущения не сужают функциональных возможностей преобразователя, так как в пределе любую кривую можно аппроксимировать отрезками прямых линий, тем более, что величина зоны нечувствительности достаточно мала. Кроме того, в большинстве датчиков выходное напряжение (входное для рассматриваемого преобразователя) изменяет полярность именно с положительной на отрицательную,в противном случае этого легко добиться,например, путем инвертирования. В исходном состоянии все триггеры 2, 9 и 13 находятся в нулевом состоянии. Преобразование интервала начинается с момента поступления на вход синхронизирующего импульса, под действием которого RS-триггеры 2 и 3 перебрасываются в единичное состояние. Триггер 2 открывает управляемый .ключ 1, через, который входной сигнал с входа проходит на импульсный модулятора 5. Выходное напряжение триг-гера 9 прикладывается к второму входу элемента И 12, подготавливая его к работе. Счетные импульсы стабилизированной частоты f с выхода генератора 4 постоянно прикладываются к модулятору 5 и первым входам элементов И 6 и 7 и И-НЕ 8 соответственно. Промодулированное импульсное входное напряжение с выхода модулятора 5 поступает в усилитель-ограничитель 9, который вырабатывает импульсы постоянной амплитуды, но полярность которых соответствует полярности входного сигнала. Частота этих импульсов также равна f. Следовательно, практически одновременно с поступлением пускового импульса выходные импульсы элемента И б с частотой f начнут поступать через разделительный диод 11, открытый элемент И 12 на выход преобразователя. На выходе элемента И-НЕ 8 импульсы не будут появляться, на выходе элемента И 7 также не будет импульсов, потому что в цепь его второго входа включен инвертор 10, в результате чего на входы этого элемента поступают запрещенные комбинации минус-плюс. После того, как входной сигнал войдет в зону нечувствительности -Ц, +Un усилителя-ограничителя 9, импульсы на его выходе возникать не будут. Вследствие этого не будут появляться импульсы и на выходе элемента И 6, в то время как на выходе элемента И-НЕ 8 появится последовательность импульсов с частотой следования f, которая поступает на вход триггера 13, выполняю щего роль делителя частоты на 2. Следовательно, с момента входа сигнала в зону нечувствительности на выход проходят через элемент И 12 импульсы с частотой /2 с выхода три гера 13. Разделительный диод 11 пре дотвращает попадание выходных импульсов триггера 13 на вход элемен та И-НЕ 8 и на выход элемента И б. В момент выхода входного сигнал КЗ зоны нечувствительности после смены им полярности отрицательные импульсы инвертируются инвертором 10 и на входы элемента И 7 поступаю рабочие комбинации плюс-плюс, в результате чего появляется выходная последовательность импульсов элемен та И 7, первый импульс которой пост пает на R-входы триггеров 2, 3 и переводит их в нулевое состояние. Одновременно с этим закрывается ключ 1 и элемент и 12, а поэтому импульсы на выход поступать не буКак видно из графиков на фиг. 2 преобразуемый интервал времени где t. - время нахождения входного сигнала от начала преобра зования до момента входа его в зону нечувствительности ; Cjj - время нахождения сигнала от момента входа его в зо ну нечувствительности до момента выхода его из это зоны при смене им полярно ти. Общее количество импульсов, кот рое поступит с выхода преобразователя на счетчик N п , п.- количество импульсов, поступивших на счетчик соответственно за время - и t, . Очевидно, что а Тго.7 2.-ni/t , -.. (vNViИз формулы и из графиков видно, что при преобразовании (измерении) интервала времени до момента перехода сигнала черея нуль учитывается зона нечувствительности основного преобразователя, -силителяограничителя импульсов путем лополнительного формирования импульсов, количество которых пропорционально времени нахождения сигнала в этой зоне с момента входа в нее до момента пересечения сигналом нулевого значения. Достоинством предложенного преобразователя является высокая точность преобразования интервала времени в число импульсов. Формула изобретения Преобразователь временного интервала в код, содержащий управляемый ключ, выход которого соединен с первым входом импульсного модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, усилитель-ограничитель , счетный триггер, выход которого соединен с первым входом элемента И, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с. целью повышения точности, в него дополнительно введены два RS-триггера, инвертор, два элемента И, разделительный диод и элемент И-НЕ, причем выход генератора импульсов соединен с первыми входами элемента И-НЕ и дополнительных элементов И, к второму входу первого из которых подключен выход усилителя-ограничителя, выход импульсного модулятора через последовательно соединенные усилитель-ограничитель и инвертор соединен с вторым входом второго дополнительного элемента i, выход которого подключен к R-входам RS-триггеров, S-входы которых соединены с шиной синхронизации преобразователя, выход первого дополнительного элемента подключен через разделительный диод к первому входу элемента И и непосредственно к второму входу элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом счетного триггера, выходы RS-триггеров подключены к вторым входам соответственно управляемого ключа и элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 508773, кл. G 04 F 10/02, 15.11.74. 2.Авторское свидетельство СССР № 513343, кл. G 04 F 10/04, 25.11.74. 3.Авторское свидетельство СССР 326522, кл. Н 03 К 13/02, 12.06.70. /леА 111 I И I I I I 1 I ( I И { i М 1 ТЧ t I I И ( I И I i -I I

(T

Ц

J

ТГ

«г

4wz.;