Преобразователь код-временной интервал Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в контрольно-измерительной аппаратуре и моделирующих комплексах .

Известен преобразователь код-временной интервал, содержащий генератор эталонной частоты, .счетчик единичных приращений и схемы управления длительностью формируемого временного интервала Щ.

В таком преобразователе случайная ошибка преобразования .при несинхронном относительно сигналов эталонного генератора запуске соответствует периоду следования эталонных сигналов . Повышение точности преобразования в данных устройствах требует повышения частоты генератора и быстродействия счетчика единичных приращений.

Известен также преобразователь код-временной интервал, содержащий двухфазный генератор эталонной частоты, два Д-триггера для фиксации состояния генератора в момент начала преобразования, схему коммутации оптимальной фазы на счетчик единичных приращений, элементы управления

длительностью формируемого интервала 2.

Основным недостатком этого устройства является ограниченная точность преобразования. Точность преобразования в данном преобразователе определяется не частотой эталонного генератора, а временной разностью его фаз, однако минимальный сдвиг

0 фаз должен быть не меньше времени задержки одного Д-триггера. Это обусловлено тем, что фиксация текущей фазы генератора осуществляется блокированием одного Д-триггера по R-BXO5ду с выхода другого Д-триггера, переключившегося первым. Величина задержки Д-триггера на базе, например, ТТЛ-схем составляет десятки наносекунд, что и ограничивает точность

0 преобразования.

Кроме этого, увеличение числа фаз с целью снизить требуемое быстродействие счетчика, сопряжено с усложнением устройства, так как количест5во необходимых для блокировки Р-вхо-. дов и число входов схемы коммутации возрастает пропорционально числу фаз.

Цель изобретения - повышение точ0ности.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь код-временной интервал, содержащий блок коммутации, входы управления которого подключены соответственно к выходам Д-триггеров, входы коммутируемых сигналов - к выходам многофазного генератора, а выход - к счетному входу счетчика единичных приращений, входы которого через вентили записи соединены с выходами регистра преобразуемого кода, а выходы со входами элемента сравнения, выход которого подключен к первому входу триггера формировайия временного интервала, введен элемент задержки, подключенный выходом к входу блокировки блока коммутации, а входом к выходу триггера формирования временного интервала и С-входам Д-триггеров , Д-входы которых соединены с соответствующими выходами многофазного генератора, второй вход триггера формирования временного интервала подключен к входной шине устройства.

Кроме того, многофазный генератор выполнен на соединенных последовательно активных элементах задержки, выхсэды -которых подключены соответственно к выходам фаз многофазного генератора, а инверсный выход последнего активного элемента задержки соединен с входом первого.

Кроме того, блок коммутации выполнен на мультиплексоре, сумматоре по модулю два, элементе запрета, первый вход которого соединен с выходом сумматора по модулю два, первый вход которого подключен к выходу мультиплексора, адресные входы которого и второй вход сумматора по модулю два соединены соответственно с входами управления блока коммут-ации, информационные входы - с входами коммутируемых сигналов блока коммутации, а второй вход элемента зап та - с входом блокировки блока коммутации.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема преобразователя код-временной интервал; на фиг. 2 - блок-схема многофазного генератора; на фиг. 3 - блок-схема блока коммутации.

Преобразователь содержит многофазный генератор 1 импульсов, выходы которого соедине ы с управляющим Д-входами Д-триггеров 2 фиксации текущей фазы и входами 3 коммутируемых сигналов блока 4 коммутации. Выходы Д-триггеров 2 соединены с управляющими входами 5 блока 4, вход блокировки 6 которого подключен к выходу элемента 7 задержки. С-входы Д-триггеров 2 подключены к выходу триггера 8 формирования временного интервала, выходной шине 9 преобразователя и входу элемента 7. Выходы регистра 10 преобразуемого кода через вентили 11 записи соединены с входами счетчика 12 единичных приращений, счетный вход которого подключен, к выходу блока 4, выход к входу элемента 13 сравнения. Выход элемента 13 соединен с первым входом триггера 8, второй вход ко-, торого подключен к входной шине 14 преобразователя.

Многофазный генератор импульсов (фиг. 2) представляет собой последовательно соединенные активные элементы 15 задержки, причем инверсный выход последнего элемента задержки соединен с входом первого элемента задержки, а выходы каждого элемента являются выходами фаз генератора.

Выход мультиплексора 16 (фиг. 3) соединен .с первым входом сумматора 17 по модулю два, а его выход - с первым входом элемента 18 запрета.

Второй вход сумматора 17 и адресные входы мультиплексора 16 образуют управляющие входы 5 (фиг. 1) блока 4, информационные входы - входы 3 коммутируемых сигналов блока 4, второй вход элемента 18 - вход блокировки 6 блока 4, второй вход элемента 18 - вход блокировки 6 блока 4., а выход элемента 18 - выход блока 4.

Преобразователь код-временной интервал работает следующим образом. В исходном состоянии Д-триггеры 2 и блок 4 коммутации обнулены и заблокированы сигналом с выхода триггера 8. Регистр 10 и счетчик 12 также обнулены (отсутствует запись преобразуемого кода).

Совокупность выходных сигналов генератора 1 в каждый момент времени образует текущую фазу, которая поступает на Д-входы Д-триггеров 2. В регистр 10 записывается код, подлежащий преобразованию. При этом в счетчик 12 через вентили 11 заносится код, обратный записанному в регистре 10. По сигналу начало преобразования, поступающему на управляющий вход шины 14 преобразователя, меняется сигнал на выходе триггера 8 (сигнал логического О меняется на логическую 1). При появлении этого сигнала, поступающего на С-входы Д-триггеров 2 в них записывается значение текущей фазы генератора 1 и формируется передний фронт получаемого временного интервала, появляющегося на выходной шине 9 преобразователя. Этот же сигнал, через время задержки t. определяемое элементе 7, разблокирует блок 4 коммутации. Эта задержка необходима, чтобы исключить появление ложных импульсов, воз никающих при переходном процессе в Д-триггерах 2 и блоке 4 коммутации. Время задержки элемента 7 должно быт

больше времени установления переходных процессов. Код, соответствующий текущей фазе генератора 1 в момент начала преобразования, запомненный Д-триггерами 2, поступает на адресные входы 5блока 4 коммутации, на входы 3 которого поступают сигналы с выхода генератора 1, и коммутируе на счетный вход счетчика 12 один из импульсов импульсной последовательности генератора 1, Коммутируется импульс, имеющий наименьший фазовый сдвиг по отношению к переднему фронту сигнала начало преобразования . Передний фронт этого скоммутированного импульса привязывается к фронту импульса на выходе триггера 8 в пределах временного сдвига t между двумя смежными фазами генератора 1, а именно- ,

. где Т - период генератора 1/

Нф- число фаз генератора 1.

Таким образом, фазовое рассогласование между этими импульсами не превышает значения, равного минимальному сдвигу фаз генератора 1.

Счетчик 12 подсчитывает импульсы поступающие на его вход, до тех пор пока на его выходах не появляется кодовая комбинация все нули. В этом случае на выходе элемента 13 сравнения формируется сигнал, устанавливающий триггер 8 в исходное состояние, формируя тем самым задний фронт временного интервала и сигнал блокировки Д-триггеров 2 и блока 4.

В представленном на фиг. 2 многофазном генераторе на активных элементах 15 задержки кодирование фаз (состояний выходов) осуществляется кодом Либау-Крейга (код Джонсйна).

Кодовые комбинации, соответствующие двум, смежных фазам, отличаются друг от друга значениями только одного разряда (имеют единичное кодовое расстояние). Они образованы последовательным заполнением разрядов комбинации слева или справа единицами и нулями. Общее число кодовых кобинаций равно 2п, где п 1,2,3,... число разрядов.

Для п 4 кодовые комбинации могут иметь вид: 0000, 1000, 1100, 1110, 1111, 0111, ООН, 0001 (при заполнении единицами и нулями слева) ,

0000, 0001, ООН, 0111, 1111, 1100, 1000 (при заполнении единицами и нулями справа).

Применение многофазного генератора, работающего в коде Либау-Крейга вместо унитарного кода в известном устройстве, позволяет сократить число Д-триггеров 2 вдвое.

Использование генератора 1 позволяет применить в преобразователе

блок 4 коммутации, представленный на фиг. 3. Так как фазы сигналов в форме меандра, снимаемых с парафазных выходов генератора 1, отличаются на 7i, ( i , Т - период

частоты), то с входами 3 коммутируемых сигналов могут быть соединены только либо прямые, либо инверсные выходы генератора. Восстановление Q требуемой фазы подключаемого сигнала осуществляется с помощью сумматора 17 по модулю два (фиг. 3), который, в зависимости от значения сигнала на его втором входе, работает либо как повторитель импульсов, 5 либо как инвертор. Второй вход сумматора 17, являясь одним из адресных входовблока 4 ЧФиг. 1) подключен к старшему разряду регистра 2.

Если сигнал на втором входе сумматора 17 соответствует значению логического О, то он работает как повторитель, а если логической 1 - то как инвертор.

5 Действительно, логическую функцию, реализуемую сумматором 17 по модулю два, можно записать в следующем виде:

S C+V CVVCV,

0 где S - сигнал на входе сумматора; С - сигнал на первом входе сумматора,

V - сигнал на втором входе сумматора (выход старшего раз5 ряда регистра).

При этом, если ,ToS Cсумматора работает как повторитель, а если V 1, то S С - сумматор работает как инвертор.

Таким образом, происходит сокращение числа адресных входов 5 и входов 3 коммутируемых сигналов блока 4 коммутации, что, в свою очередь, приводит к упрощению преобразователя.

Формула изобретения

1 Преобразователь код-временной интервал, содержащий блок кcяvIмyтaции, входы управления которого подключены соответственно к выходам Д-триггеров , входы коммутируемых сигналов к выходам многофазного генератора, а выход - к счетному входу счетчика единичных прираицений, входы которого через вентили записи соединены с выходами регистра преобразуемого кода, а выходы - со входами элемента

сравнения, выход которого подключен к первому входу триггера формирования временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен

элемент задержки, подключенный выходом к входу блокировки блока коммутации , а входом - к выходу триггера формирования временного интервала и С-входам Д-триггеров, Д-входы которых соединены с соответствующими выходами многофазного генератора, второй вход триггера формирования временного интервала подключен к входной шине.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся сеем, что многофазный генератор выполнен на соединенных последовательно активных элементах задержки, выходы которых подключены соответственно к выходам

фаз многофазного генератора, а инверсный выход последнего активного элемента задержки соединен с входом первого.

3.Преобразователь по п. 1, о тличающийся тем, что блок

коммутации выполнен на мультиплексоре, сумматоре по модулю два, элементе запрета, первый вход которого соединен с выходом сумматора помодулю два, первый вход которого подключен к выходу мультиплексора, адресные входы которого и второй вход сумматора по модулю два соединены соответственно с входами управления блока коммутации, информационные входы - с входами коммутируемых сигналов блока коммутации, si второй вход элемента запрета - с входом блокировки блока коммутации,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 547964, кл. Н 03 К 13/02, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 508924, кл. Н 03 К 13/04, 25.10.7 fпрототип).

.З