Преобразователь интервала времениВ цифРОВОй КОд Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 G04F10/04 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРВАЛА ВРЕМЕНИ В ЦИФРОВОЙ

КОД

Изобретение относится к информаци онно-измерительной технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях информации. . Известен преобразователь интервал времени в код, использующий классический метод последовательного счета при котором преобразуемый интервал з полняется импульсами тактового генератора, имеющего стабильную частоту. Величина временного интервала определяется, подсчетом числа импульсов, укладывающихся в данном интервале времени fl . Недостатком известного преобразова теля является то, что неопределенност в расположении стоп-импульса относительно ближайшего счетного импульса создает погрешность в определении интервала времени, максимальная величина которой равна периоду повторения счетных импульсов. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности преобразователь, содержащий первый, второй и третий триггеры, первый, второй и третий вентили, собирательный элемент ключ и первую и вторую линии задержки (ЛЗ), имеющие время задержки, равное половине периода счетных импульсов. Устройство позволяет производить округление измеренного интервала времени без увеличения разрядности счетчика, и имеет ошибку квантования, не превышающую полпериода следования счетных импульсов Д. Недостатком этого преобразователя заключается в том, что он содержит линии задержки, образованные реактивными элементами, которые в микроэлектронном исполнении занимают большую площадь полупроводникового кристалла и.поэтому трудно реализуются в виде интегральных микросхем, особенно, с высокой степенью интеграции. Кроме того, при необходимости изменить частоту повторения счетных импульсов, необходимо заменять или перестраивать

линии задержки, время задержки которых должно равняться половине периода счетных импульсов. Это приводит к усложнению устройства.

Цель изобретения - упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь интервала времени в цифровой код,содержащий старти стоп-триггеры, генератор счетных импульсов и счетчик,введены два D-тригера и элемент ИЛИ-ИЕ, причем прямой выход стоп-триггера, соединен с С-вхо,дом первого D-триггера и О-входом второго 0-триггера, С-вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, D-ВХОДУ первого Dтриггера и первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с инверсным выходом старттриггера, прямым выходом первого О-триггера и прямым выходом второго О-триггера, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен со входом счетчика.

На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя, на фиг.2 временные диаграммы потенциалов в точках, указанных на функциональной схеме.

Преобразователь содержит управляющие триггеры 1 (старт) и 2 .(стоп) с шинами 3 и 4 старт- и стоп-импульсов соответственно генератор, 5 снетных импульсов, синхронизируемые D-триггеры 6 и 7, элемент ИЛИ-НЕ и счетчик 9 импульсов.

Шины 3 и 4 соединены с установочными входами соответственно управляющих триггеров 1 и 2, генератор 5 счетных импульсов подключен к информационному входу триггера 6, к синхронизирующему входу триггера 7 и к первому входу элемента 8, инверсный выход , триггера 1 подключен ко второму входу элемента 8, прямой выход триггера 2 подключен к синхронизирующему С- и к информационному D-входам триггеров 6 и 7 соответственно, прямой выход триг гера 6 подключен к третьему входу элемента 8, единичный выход триггера 7 к четвертому входу элемента 8, выход элемента 8 - ко входу счетчика 9.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 1, 2, 6 и 7 установлены на ноль (шина

сброса триггеров на фиг. 1 не указана). В точках б,, г, д установлен нулевой потенциал, а в точке в - единичный. Счетные импульсы а, имеющие форму Меандр, не проходят через элемент 8, поскольку последний заперт единичным потенциалом с выхода триггера 1. Выбор формы счетных импульсов приводит к тому, что во время первого их полупериода на информационном входе триггера 6 присутствует единичный потенциал, а во время второго полупериода - нулевой.

Приход по шине 3, старт-импульса б передний фронт которого должен быть синхронизирован с передним фронтом счетного импульса, являющегося нулем отсчета, опрокидьгеает триггер 1. Это вызывает появление в точке в нулевого потенциала и отпирание элемента 8, с выхода которого счетные импульсы, и инвертированные по фазе, начинают постУпать на счетчик 9. Для. счетных импульсов указанной формы инверсия по фазе эквивалентна задержке на полпериоде (точка з). Подсчет импульсов продолжается до появления на шине 4 стоп-импульса (г), фаза которого случайна относительно переднего фронта счетного импульса. Стоп-импульс (г) перебрасывает триггер 2, что приводит к появлению в точке д единичного потенциала. Дальнейшая работа yctpoйcтв зависит от того, на какой полупериод счетного импульса придется момент срабатывания триггера 2.

Рассмотрим случай, когда момент появления в точке д единичного потенциала совпадает с первым полупериодом счетного импульса (на фиг. 2 этот случай показан сплошными линиями, т.е. наличием единичного потенциала на информационном входе триггера 6. Это приводит к записи единичного потенциала в триггер 6 в момент прихода стопимпульса. Появление единичного потенциала в точке е приводит к запиранию .элемента 8 и прекращению поступления импульсов на счетчик, 9. Но так как в точке 3 счетные импульсы инвертированы по фазе, то запирание элемента 8 происходит в момент наличия на его выходе нулевого потенциала и неполный счетный импульс не прЛсодит на счетчик 9.

Таким образом, происходит округление результата преобразования в меньшую сторону.

Рассмотрим случай, когда момент появления в точке д единичного потенциала совпадает со вторым полупериодом счетного импульса (на фиг. 2 диаграммы, соответствующие данному.случаю, изображены пунктирными линиями). В этот момент на информационном входе триггера 6 присутствует нулевой потенциал, который и сохраняется на прямом выходе указанного триггера после появ ления в точке д единичного потенциала, т,е. запирания элемента 8 в данны момент не происходит.

Триггер 7, на информационном входе которого присутствует единичный потенциаи, срабатывает с приходом на его синхронизирующий вход очередного счетного импульса, следующего после срабатывания триггера 2, т.е. с некоторой задержкой (точка ж). Величина данной задержки равна интервалу времени, дополняющему измеряемый интервал времени до величины, кратной целому числу счетных импульсов. Заприание элмента 8 происходит единичным потенциалом в точке ж, что дает возможность пройти на счетчик 9 еще одному счетному импульсу, т.е. происходит округление результата преобразования в большую сторону. Искажения длительности последнего счетного импульса, пропущенного на счетчик, ни в первом, ни во втором случае не происходит.

Следует отметить, что срабатывание триггера 7 происходит и в, первом случае, но после срабатывания триггера 6 и поэтому уже не влияет на работу устройства.

Таким образом, преобразователь округляет результат в меньшую сторону если стоп-импульс находится в первом полупериоде счетного импульса, и в большую, если стоп-импульс находится во втором полупериоде, что соответствует уменьшению максимальной по грешности квантования в два раза.

Состояние триггера в конце преобразования также может .служить индикацией того, в какую сторону произведено округление результата.

Применение преобразователя в аналого-цифровых устройствах решает задачу реализации их в микроэлектронном исполнении, позволяет осуществить преобразование на любой частоте счетных импульсов (в пределах быстродействия элементов схемы) без каких-либо переключений или регулировок.

Формула изобретения

Преобразователь интервала времени в цифровой код, содержащий старти стоп-триггеры, генератор счетных импульсов и счетчик, отличающ и и с я тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей, в него введены два О-триггера и элемент ИЛИ-НЕ, причем прямой выход стоп-триггера соединен;с С-вхоэдом первого D-триггера и D-входом второго D-триггера, С-вход .которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, О-входу первого D-триггера и первому входу элемента ИЛИ-НЕ, второй, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с инверсным выходом старт-триггера, прямым выходом первого D-триггера ипрямым выходом второго D-триггера, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен со входом счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

U

Фие.1