Преобразователь временных интервалов в цифровой код Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова в различных отраслях науки и техник для измерений време 1ных интервалов между импульсами. Известеи преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий генератор эталонной частот соединенный с первыми входами двух элементов совпадения, вторые входы которых соединены с соответствующим выходами управляющего триггера, а выходы элементов совпадения подключены к счетным входам двух счетчиков импульсов, выходы разрядов кото рых подключены соответственно к пер вым входам элементов совпадения, вторые входы которых соединены с шинами импульсов опроса счетчиков,источник последовательностей импульсов, элемент згщержки, два элемента совпадения и триггер, счетный вход которого подключен к выходу источника последовательностей импульсов, а выходы дополнительного триггера соединены с первыми входами двух дополнительных элементов совпадения, вторые входы которых соединены через элемент задержки с выходом генератора эталонной частоты, а выходы дополнительных элементов совпадения подключены соответственно к входам управлякядего триггера flj Недостаток известного преобразователя - ограничение точности преобразования временных интервгшов в цифровой код, обусловленное быстродействием счетчиков. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий управляющий триггер, последовательно соединенные генератор эталонной частоты, элемент совпадения и счетчик, а также схемы опроса, причем единичный выход управляющего триггера подключен к второму входу элемента совпадения 2 . Недостаток известного преобразователя - низкая точность, которая может бытьувеличена путем повышения частоты эталонного генератора. Повышение же частоты эталонного генератора часто сопровождается необходимостью принятия дополнительных схемотехнических и конструкторских мер по исключению влияния высокочастотных наводок от генератора на элементы преобразователя.

Цель изобретения - уменьшение погрешности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий управляющий триггер, генератор .эталонной частоты, счетчик, выход (которого соединен с входом блока опроса, введены элементы задержки-и распределитель последовательностей импульсов, причем выход генератора эталонной частоты соединен с первым входом распределителя последовательностей импульсов непосредственно и с вторым его входом через элемент задержки, прямой выход управляющего триггера соединен с третьим входом распределителя последовательностей импульсов, выходы которого подключены ко входаг4 R и S счетчика.

На фиг, 1 изображена блок-схема преобразователя временных интервалов в цифровой код; на фиг. 2 - блок-схема распределителя последовательносте импульсов; на фиг, 3 - временные диаграммы работы преобразователя и диаграммы погрешности преобразования временных интервалов в цифровой код.

Преобразователь временных интервалов в цифровой код содержит счетчик, 1, блок 2 опроса, генератор 3 эталонной частоты, выход которого подключен к первому входу 4 распределителя 5 последовательностей импульсов и через элемент 6 задержки к второму входу 7 распределителя 5, третий вход 8 распределителя 5 подключен к выходу управляющего триггера 9, имеющего входы 10 Старт 11.Стоп, первый 12 и второй 13 выходы распределителя подключены соответственно к S и R входам счетчика 1.

Распределитель последовательностей импульсов содержит триггеры 14 и 15, выходы которых подключены к первым входам элементов 1-18 совпадения соответственно, вторые входы элементов 16 и 17 совпадения объединены.и являются первым входом 4 распределителя 5, вторые входы элементов 18 и 19 совпадения объединены и являются вторым входом 7 распределителя 5, третьи входы элементов 1619 совпадения объединены с R входами триггеров 14 и 15 и являются третьим входом 8 распределителя 5.

выход элемента 17 совпадения объединен с S входом триггера 15 и подключен к первому входу элемента ИЛИ 20, выход которого является первым выходом 12 распределителя 5, а второ .вход элемента ИЛИ 20 подключен к выходу элемента 19 совпадения и к S входу триггера 14. Выходы элементов 16 и 18 совпадения подключены к входам элемента ИЛИ 21, выход которого является вторым выходом 13 распределителя 5.

Преобразователь временных интерваов в цифровой код работает следуюим образом.

В исходном состоянии на вхое 8 распределителя 5 последовательностей импульсов действует запрещаюий потенциал с управляющего триггера 9, который удерживает триггеры 14 и 15 распределителя в нулевом состоянии и запрещает прохождение импульсов генератора 3 эталонной частоты, действующих на входах 4 и 7 распределителя 5, на его выходы 12 и 13. При поступлении первого имимпульса временного интервала (Щд) на вход 10 управляющий триггер 9 переключается (Ug) и снимает запрет с R входов триггеров 14 и 15 и элементов 16-19 совпадения.

Так как момент переключения управляющего триггера 9 несинхронизирован с импульсами генератора 3 эталонной частоты, то в зависимости от его положения относительно импульсов, действующих на входах 4 ( и) и 7 (и,) распределителя 5, сигнал появится либо на выходе элемента 17 совпадения, либо на выходе элемента 19 совпадения, на вторых входах которых действуют разрешающие потенциалы с триггеров 14 и 15. Элементы 16 и 18 совпадения закрыты по входам, подключенным к единичным выходам триггеров 14 и 15.

При переключении управляющего . триггера 9 (фиг. 3) сначала появится сигнал на выходе элемента 19 совпадения, который переключает триггер 14 lU. ) и, проход я через элемент ИЛИ 20 на выход 12 распределителя 5 (и.0), переключает по S входу первый триггер счетчика 1 в единичное состояние (иЬсс|) Триггер 14, переклю41-шшись, снимает запрет с элемента 16 совпадения и запирает элемент 17 совпадения, в результате чего сигналы

с выхода элемента 16 совпаде-{Ь

ния через элемент ИЛИ 21 проходят на второй выход 13 распределителя 5 и на R вход первого триггера счетчика 1, переключая его в нулевое состояние.

Так как выходы распределителя 5 последовательностей импульсов подключены к раздель ным входам первого триггера счетчика 1, то первый триггер счетчика 1 переключается с частотой следования импульсов генератора 3, а это эквивалентно увеличению частоты генератора 3 в известном устройстве,и , следовательно, уменьшению погрешности преобразования временных интервалов в цифровой код. На фиг. 3 изображены временные диаграммы погрешности д t обусловленной случайным и равновероятным появлением первого импульса () временного интервала в любой момент времени между импульсами квантования. и погрешности ut,, обусловленной случайным моментом прихода второго импульса временного интервала (U-,-j ) между импульсами квантования. При задержке импульсов квантования в модуле задержки на величину t}|--Mr, где Т.период квантования, t..t, , а так как погрешности д t и л t обладают равномерной плотностью распределения в интер валах |р, ,- I то суммарная погрешность преобразования временных интервалов в цифровой код будет распределена по закону Симпсона с максимальным значением погрешности ±-. Таким образом, предлагаемый преобразователь позволяет при периоде следования имтульсов квантования Т получить погрешность преобразова ния в два раза меньшую, чем в извест ном устройстве. Особенностью распределителя 5 последовательностей импульсов в преобразователе является то, что незави симо от положения импульсов на входа 4 и 7 относительно момента переключе ния управляющего триггера, первый им пульс всегда появляется на первом вы ходе 12 распределителя 5 и переключает первый триггер счетчика 1 в еди ничное состояние. Если бы распредели тель не обладал такой особенностью, то в случае появления первого импуль са на втором выходе распределителя 13 терялась бы половина периода тования, поскольку подтверждалось бы нулевое состояние первого триггера счетчика 1, а это привело бы к увеличению погрешности л t до +Ttt и не позволило бы увеличить точность. Поэтому описанная особенность распре делителя 5 направлять первый выходной импульс На выход 12 является необходимой для уменьшения погрешности преобразования временных интервалов в цифровой код. Если триггер 9 переключится не :междуимпульсами 1)4.-UT г как на фиг.З, а между импульсами U -1)4,работа прюобразователя будет поясняться этими же временными диаграммами фиг.З,если взаимно поменять обозначения U- и U заменить на U-f г & U на Uyg Отметим, что сдвиг последовательностей импульсов U4 7 на величину Ц:: реализуется без затруднений. Так, если генератор 3 генерирует импульсы со сквсокностью два, то элемент 6 залержки представляет собой инвертор. Если генератор 3 формирует синусоидальное колебание, то задержка на полпериода обеспечивается тем, что формирование импульсов (i производится, например, от положительной полуволны, а импульсов U-j от отрицательной полуволны синусоиды. Формула изобретения Преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий управляющий триггер, генератор эталонной частоты, счетчик, выход которого соединен с входом блока опроса, отлич ающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности преобразования, в него введены элемент задержки и распределитель последовательностей импульсов, причем выход генератора эталонной частоты соединен с первым входом распределителя последовательностей импульсов непосредственно и со вторым его входом через элемент задержки, прямой выход управляющего триггера соединен с третьим входом распределителя последовательностей импульсов, выходы ко торого подключены ко входам R и S счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 573797, кл. G 04 F 10/04, 1971. 2.Гитис Э,И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств, М., Энергия, 1975, с, 235-239.

% I

К

.z

- i