Устройство для преобразования серии импульсов во временные интервалы Советский патент 1981 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к области радиоиэмерительной техники, а именно к устройствам для цифрового измер ния средней частоты пачки (серии) им пульсов и может быть использовано для получения временных интервалов, пропорциональных числу импульсов в серии непрерывной последовательности пачек. Известно устройство для формирова ния временного интервала, содержащее формирователь импульсов, линию задер жки, триггер, счетчик импульсов, двухполупериодный выпрямитель, блок восстановления фронтов, блок формирования корректирующей поправки, клю селектор ll. Недостатком известного устройства является высокая сложность, особенно в части формирования импульса и его привязки во времени к концу.формируемого интервала. Известен также преобразователь серии импульсов во временные интервалы, который содержит счетный триггер, два элемента И, схему ЗАПРЕТ, счетчики опорного и текущего чисел, выходы которых соединены со входами схемы сравнения, подключенный выходом ко входу сброса сдвигового регистра, Q - выход первой ячейки которого соединен со входом сброса счетчика опорного числа и с первым входом первого элемента И, подключенного выходом ко входу счетчика опорного числа, вторым выходом - к Q-выходу второй ячейки регистра сдвига, а третьим входом - к шине тактовых импульсов, входу триггера и ко второму входу второго злемента И, выход которого соединен со входом счетчика текущего числа, вход сброса которого подключен к выходу схемы ЗАПРЕТ 21. Недостатком известного устройства является низкая точность формирования временного интервала и сложность схемной реализации. Низкая точность этого устройства обусловлена тем, что конец временного интервала формируется в момент совпадения кодов в счетчиках опорного и текущего числа. Но так как код в счетчике опорного числа является результатом измерения длительности первого периода импульсов преобразуемой серии (пачки) и тактовые импуль сы не синхронизированы с импульсами серии, то погрешность этого измерени будет составлять ± 1 импульс тактово частоты, т.е. Nj -1 ngll, где Ng - число импульсов в счетчике опорного числа, период следова ния входных импульсов, Тру(- период следования тактовых импульсов, п целое число от деления Т Конец формирования временного интервала происходит в момент занесения в счетчик текущего числа количества импульсов уменьшенной в 2 раза частоты тактовых импульсов, равного числу Ng . Но так как тактовые импу сы, поделенные триггером, не синхронизированы со входными импульсами серии, то начало заполнения счетчика с момента окончания последнего импул са пачки может изменяться в пределах одного периода заполняемой частоты. Таким образом, из вьшеприведен-. ного анализа можно записать выражение длительности формируемого интер вала следующим образом: . ..n-r .tn 1,(1}Тъ( гти . где Пду - количество входных импульсов в серии, и«с1кс . Максимальная абсолютная нестабил ность длительности формируемого интервала известного устройства равна мии Кроме того, за счет конечной длительности fg входных импульсов, фор мируемый интервал увеличивается на длительность входных импульсов сбро са счетчика текущего числа, так как этот счетчик находится в обнуленном состоянии на все время действия импульса сброса. Таким образом, макси мальная абсолютная погрешность временного интервала составляет в известном устройстве ДТ бТр +Сйх, Целью настоящего изобретения является повышение точности и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для преобразования серии импульсов во временные интервалы, содержащее первый и второй счетчики импульсов и триггер, введен элемент И-НЕ, выход которого соединен со счетным входом триггера, первый вход элемента И-НЕ подключен ко входу обнуления первого счетчика импульсов и к вьпходу триггера, а второй вход - ко входу обнуления второго счетчика импульсов и входной щине, причем счетные входы первого и второго счетчиков импульсов соединены с шиной тактовых импульсов, выход первого счетчика импульсов подключен к выходной шине и к единичному входу младшего разряда первого счетчика импульсов, а выход второго счетчика импульсов соединен с единичным входом триггера. На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 приведены временные диаграммы устройства, поясняющие его работу. Устройство содержит счетчики I и 2, триггер 3, элемент И-НЕ 4, шину источника серии импульсов (вход), шину генератора тактовых импульсов (гти), выходную шину (выход). Устройство работает следующим образом. При включении питания и подаче тактирующих импульсов ГТИ, устройство самоустанавливается в исходное состояние, т.е. в результате заполнения счетчика 2 тактовыми импульсами ГТИ, на его выходе появится сигнал единичного уровня, который установит триггер 3 по управляющему входу в состояние логической I (U г на фиг.2). С выхода триггера 3 сигналом 1 счетчик } по всем разрядам устанавливается в состояние О (U на фиг. 2), а элемент И-НЕ 4 будет открыт и на счетном входе триггера 3 будет сигнал единичного уровня (Ug на фиг. 2). Триггер 3 срабатьгоает по счетному входу при изменении сигнала с О на I, т.е. по положительному фронту импульса. Первьм импульсом из серии пачки .(Ug на фиг. 2) в момент времени t счетчик 2 обнуляется независимо от того, в каком состоянии он находился (ицНафиг. 2) и на управляющем входе триггера 3 появляется сигнал нулевого уровня. Первый импульс пачки, пройдя через открытый элемент И-НЕ 4, задним фронтом в момент t переведет триггер 3 в нулевое состоя ние (UT на фиг. 2), при котором элемент И-НЕ 4 закроется, и на управляющем входе счетчика 1 появляется сиг нал единичного уровня, который удерживает его в обнуленном состоянии. С Момента t п счетчики 1 и 2 начинают заполняться импульсами высокой частоты от генератора тактовых импульсов ГТИ. Счетчики 1 и 2 одинаковы и их информацйонная емкость выбрана такой, чтобы за период входных импульсов Т., они заполнялись не бол чем на половину своей емкости, т.е. чтобы до поступления следующего вход ного импульса серии на их выходе не появился сигнал единичного уровня. Вторым импульсом из серии счетчик 2 вновь обнуляется, в то время как сче чик 1 продолзкает заполняться импульсами ГТИ. Когда счетчик 1 заполнится на половину своей емкости, например, при четырех разрядных двоичных счетчиках - в момент занесения в него восьмого импульса ГТИ, на выходе его старшего разряда появится сигнал единичного уровня (Уд на фиг. 2 в момент t(j) . Этот сигнал закроет счетчик 1 по входу и поступит на выход устройства (Од на фиг. 2 в момен ti). Содержимое в счетчике 1 остается неизменным. По окончании серии импульсов с мо мента Сд счетчик 2 заполняется до п ловины своей емкости аналогично счет чику 1 и в момент времени t5 на его выходе появится сигнал единичного уровня (Ue на фиг. 2 в момент t), который переведет по управляющему входу триггер 3 в состояние ) (и, на фиг. 2). Сигнал единичного уровня с выхода триггера 3 открывает элемент И-НЕ 4, обнуляет все разряды счетчика 1 и на выходе устройства ус тановится сигнал нулевого уровня (Уд на фиг. 2 в момент tg). Таким образом, по окончании серии импульсов с момента tg- устройство вновь приходит в исходное состояние и готово к приходу следующей серии (пачки) импульсов. На выходе счетчика 1 (выход устройства) формирует)ся сигнал единичного уровня, длительность которого, с точностью пе1эиода ,генератора тактовых импульсов, равна сумме периодов импульсов в серии, т.е. равна длительности серии. Из анализа работы устройства и временных диаграмм фиг. 2 видно, что начало и конец формирования выходного сигнала задержаны относительно заднего фронта, соответственно, первого и последнего импульса серии, на время заполнения счетчиков 1 и 2 тактовыми импульсами на половину их емкости. Из-за возможности асинхронности и отсутствия кратности входных импульсов ГТИ, максимальная абсолютная ошибка формирования длительности выходного импульса в предлагаемом устройстве не может превышать периода TfTvt частоты тактирующих импульсов. Так как триггер 3 запускается задним фронтом первого импульса серии, что является началом момента заполнения счетчика 1 импульсами ГТИ, счетчик 2 заполняется с момента окончания (заднего фронта) последнего импульса серии, то длительность входного импульсаТ0 (импульса сброса счетчика 1) не влияет на длительность формируемого устройством выходного импульса. Таким образом, при значительном упрощении схемной реализации абсолютная ошибка преобразования серии импульсов во временной интервал не зависит от длительности импульсов в серии (от длительности импульса обнуления счетчика 1) и существенно меньше погрешности известных устройств . Формула изобретения Устройство для преобразования серии импульсов во временные интервалы, содержащее первый и второй счетчики импульсов и триггер, отличающееся тем, что, с целью повышения.точности и упрощения устройства, в него введен элемент И-НЕ, выход которого соединен со счетным входом триггера, первый ход элемента И-ПЕ подключен ко вхоу обнуления первого счетчика импульов и к выходу триггера, а второй ход - ко входу обнуления второго четчика импульсов и входной шине, ричем счетные входы первого и второо счетчиков импульсов соединены с 7: шиной тактовых импульсов, выход первого счетчика импульсов подключен к выходной шине и к единичному входу младшего разряда первого счетчика импульсов, а выход второго счетчика импульсов соединен с единичным входо триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 556390, кл. G 01 R 23/10, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 653742, кл. Н 03 К 13/20, 25.12.76 (прототип).

Фиг.1

Фс.1