Разностный счетчик импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K23/02 

t

Изобретение относится к импульсной технике я может быть использовано при реапйааюаи технических средств в этой области, например в осшшпографических измерителях амплитудных параметров„

сигнала.

Известен разностный счетчик импульсов, позволяющий получать разность в прямом коде при вычитании двух пачек

с произвольным количеством импульсов, 10

содержащий счетные декады, блоки выявления нуля декад, триггеры и формирователь, в состав которого входит генератор, частота генерации которогона порядок превышает частоту счетных им- is п;ульсов Cl .

Недостатком известного устройства является его относительно низкое быстродействие.

Известен разностны й счетчик импуль- 20 сов, содержащий входную шину, реверсивный счетчик, блок распределения импуга сов, блок управления, триггер, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен сО входной шиной и с первым, вторым входами блока распределения импульсов, третий и четвертый входы которюго соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, первый и второй выходы блока распределения импульсов соединены соответственно с тактовыми входами сложения и вычитания реверсивного счетчика 2} .

Однако быстродействие такого счетчика недостаточно высоко. Максимальное время установления всего счетчвжа возникает в момент перехода из состояния - в состояние О и определяется суммарным Щ)&лекем установления реверсивного счетчика импульсов, дешифратора, блока управления к трштера знака, что ограничивает частоту счетных импульсов, поскольку момент перехода счетчика из состояния - в. состояние О заранее не известен. Уменьшение частоты счетных импульсов суще- ствешю удлиняет время измерения, особенно при Ш1фровом усреднении, которое может производиться по результатам 1ОО, 1ООО и более измерений. Цель изобретения - повышение быстродействия разностнотю счетчика импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в разностный счетчик импульсов, содержащий входную шину, реверсивный счетчик, блок распределения импульсов, блок управления, триггер, счетный вход которюго соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен со входной шиной и с первым и вто рым входами блока распределения импутзьсов, третий и четвертый входы которого соединены ссютветственно с прямым и инверсным выходами триггера, первый и второй выходьт блока раслределения импульсов соединены соответственно с тактовыми входами сложе ния и вычитания реверсивного счетчика, введены три элемента И-НЕ, дополнительный триггер и элемент ИЛИ-НЕ, первый, второй входы и выход которого соединены соответственно с выходами переноса, заема реверсивного счетчика и с первым входом первогхэ элемента И-НЕ, второй вход и выход которого соединены соответственно с втфым выходом блока управления и со входом установки нуля дополнительного триггера, вход установки в едииицу которого соединен со входом сброса реверсивного счетчика и с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами допол нительного триггера, выходы второго и третьего элементов И-НЕ соединены соответственно со входами установки в единицу и ноль триггера. Блок распределения импульсов содер жит два элемента И-НЕ, первые входы соединены соответственно с первым и вторым входами блока распре деления импульсов, третий и четвертый входы которого соединены соответствен с вторыми входами первохх) и второго элементов И-НЕ, выходь которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока распределения импульсов. На фиг. 1 приведена схема предложе ного устройства; на фиг. 2 - временны диаграммы сигналов в характерных точках схемы. Устройство содержит реверсивный счетчик 1, триггер 2, блок 3 распределения импульсов, состоящий .из элементов 4 и 5 И-НЕ, дополнительный триггер 6, элемент 7 ИЛИ-НЕ, элементы 8-1О И-НЕ, блок 11 управления, входную шину 12, вход 13 блока 11 управления и выходы 14 - 17 блока 11 управления. На фиг. 2 обозначено: временная диаграмма 18 сигналов на входной шине 12; временные диаграммы 19-22 сигналов соответственно на выходах 14 17 блока 11 управления. На фиг. 1 входная шина 12 соединена со входом 13 блока 11 управления и с первыми входами элементов 4 и 5 И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами трптера 2, входы установки в ноль, в единицу и счетный вход которого соединены соответственно с выходами элементов 9 и 1О И-НЕ и с выходом 14 блока 11 управления, выход 16 которого соединен со входом установки в еданицу дополнительного триггера 6 и со входом сброса реверсивного счетчика 1, тактовые входы сложения, вычитания, выходы заема и переноса которого соединены соответственно с выходами элементов 4 и 5 И-НЕ, с и вторым входами элемента 7 Ида-НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента 8 И-НЕ, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом 15 блока 11 управления и со входом установки в ноль дополнительного триггера 6, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первыми входами элементов 9 и 10 И-НЕ, вторые входы которых соединены с выходом 17 блока 11 управления. Устройство работает следующим образом. Блок 11 управления формирует на своих выходах по мере поступления на вход пачек импульсов (фиг. 2, диаграмма 18), их огибакщую (фиг. 2, диаграмма 19) и путйл деления частоты импульсов огябаюшей на два формирует импульсы, соответствующие четным пачкам п (фиг. 2, диаграмма 20), по заднему фронту которых формирует короткий импульс (фиг. 2, диаграмма 21) к импузвьс установки нуля (фиг. 2, диаграмма 22), который задержан относителыю короткого импульса на величину его длительности. Рассмотрим возможные варианты работы устройства. ПустЬ триггер 2 находится в нулеBOM состоянии в момент поступления импульса установки нуля. На инверсном выходе триггера 2 присутствует 1, и первая пачка-из т входных импульсо (фиг. 2, дишрамма 18) через элемент 5 И-НЕ поступает на тактовый вход вычитания реверсивного счетчика 1. Поступление каждого счетного импульса уменьшает содержимое счетчика на единицу (для случая десятичного реверсивноге счетчика О-v 9-v8- .,.). В результате реверсивный счетчик 1 оказьтвается в состоянии, соответствующем допогаштепьному коду числа m . По OKOI чании пачки изт импульсов, спад им- пульса, поступающегх с выхода 14 бло.ка 11 управления (фиг. 2, диаграмма 18) меняет состояние триггера 2 на противопопоншое, т.е. переводит его в единичное состояние. На прямом выходе тритера 2 появляется , и вторая пачка из п входных импульсов (фиг. 2, диаграмма 18) через элемент 4 И-НЕ поступает на тактовый вход сложения р ерсивного счетчика 1. Поступление каждого счетного импульса увеличивает содержимое счетчика на единицу. Пусть п ч m . Тогда увеличение содержимого счетчика прсмсходит следукющм образом: ... -2- .... При этом разность п -т получена в прямом коде. В момент перехода 9 на выходе переноса: реверсивного счетчи ка 1 формируется импульс переноса, который через элемент 7 ИЛИ-НЕ поступает на первый вход элемента 8 И-Н на втором входе которого присутствует сигнал с выхода 15 блока 11 управле ВИЯ (фиг. 2, диаграмма 20), Поскольку во время пртхода пачки из п импульсов, сигнал на выходе 15 блока 11 управления имеет уровень 1 импульс с выхода элемента 7 ИЛИ-НЕ через элемент 8 И-НЕ поступает на вход установки нуля триггера 6, устанавливая последний в нулевое состояние. На инверсном выходе триггера 6 появляется 1. После окончания второй пачки, спад импульса, поступающего с выхода 14 .блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма 19) изменяет состояние триггера 2 на противоположное, т.е. переводит его в нулевое состошше. Вслед за этим сигна С выхода 17 блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма 21) через элемент. 10И-НЕ поступает на вход установки в ноль триггера 2, устанавливая его в нулевое состояние. Поскольку в этот момент триггер 2 уже находится в нулевом состоянии, переключения его, не происходит. Далее следует сигнал (фиг.2, диаграмма 22), который устанавливает реверсивный счетчик 1 в нулевое состояние и триггер 6 в единичное состояние, после чего описанный цикл работы устройства повторяется. Пусть теперь m п .В этом случае содержимое счетчика, увеличиваясь, не достигает нулевого состояния, и разность присутствует в реверсивном счетчике 1 . в дополнительном коде. Кроме того, реверсивный счетчик 1 не формирует импульс переноса, в результате чего триггер 6 остается в ециничном состоянии и на его прямом выхоае присутствует уровень.. Сигнал с выхопа 17 блока 11управления (фиг. 2, диаграмма 21) через элемент 9 И-НЕ поступает на вход триггера 2, устанавливая его в единичное состояние. Таким образом, второй цикл работы устройства начинается со сложения. При этом содержимое счетчика увеличивается следующим образом ... . После окончания первой пачки импульсов триггер 2 изменяет свое состояние на противоположное и вторая пачка импульсов уменьшает содержимое счетчика: m m - ...- m-n . В результате разность m-n присутствует в реверсивном счетчике 1 в прямом коде, поскольку m -7 п . Далее цикл работы устройства повторяется. Пусть триггер 2 находятся в единичном состоянии в момент прихода импульса выхода 16 блока 11 управления (фиг. 2, диаграмма 22). При этом цикл работы устройства начинается со сложения. Этот случай описан для m 7 п . Пусть теперь m п . Цикл работы устройства начинается со сложения: 1- 2- ... -vm . После окончания первой пачки импульсов тригтер 2 переключается и производится вычитание; т- m - 1-... ... . Поскольку m п , разность представлена в реверсивном счетчике 1 в дополнительном коде. В момент перехода О 9 на выходе заема ревфсивного. счетчика 1 формируется импульс, кото«г рый устанавливает триггер 6 в нулевое состояние. Сигнал с выхода. 17 блока 11 управления ((}иг. 2, диаграмма 21) через элемент 10 И-НЕ поступает на вход установки нуля триггера 2, устанавливая его в нулевое состояние, и следующий цикл работы устройства начинается с вычитания: О- .,, . При этом импульс заема, формируемый в момент перехода 9 не проходит через элеменгг 8 И-НЕ, поскольку на выходе 15 блока 11 управления (фиг. 2 диаграмма 20) в этот момент присутствует О. После окончания первой пачки импульсов триггер 2 переключает и содержимое счетчика 1 начинает ув&личиваться: + 1- ... l-v ... -rn . Разность n -m присутствует в счетчике 1 в прямом коде, так как П m .В момент перехода 9- О формируется импульс переноса, который устанавливает триггер 6 в .нуheBoe состояние. Импульс с выхода 17 блока 11 управления (иг. 2, диаграмма 21) через элемент 10 И-НЕ устана ливает триггер 2 в нулевое состояние. Однако переключения триггера 2 не ,происходит, так как последний после окон.чания второй пачки импульсов уже на, ходится в нулевом состоянии. Далее описанный цикл работы устройства повторяется. Независимо от исходного состряния и количества импульсов в пачках устрой ство позволяет получить разность в пря мом коде, начиная со второго цикла измерения. Максимальная частота счетных импульсов определяется быстродействием применяемых в устройстве логических элементов. Потеря одного цикла измере ния происходит только при изменении знака разности m - п , что возможно, например, при подаче на вход осшнллографичёского измерителя другого сигнала, или при выборе других измеряемых точек сигнала. При этом время измерения за счет потери одного цикла измере при наличии цифрового усреднения по результатам 10О; 1ООО; К 1змереш1Й увеличивается всего на 0,01; О,О01; 1/К соответственно. Это позволяет достичь более высокого быстродействия по сравнению с известным. Формула изобретения 1. Разностный счетчик импульсов, содержащий входную шину, реверсивный счетчик, блок распределения импульсов, блок управления, триггер, счетный вход которого соединен с первым выходом блока управления, вход которого соединен с входной шиной и с первым и вторым входами блока распределения импуттьсов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с пpямьпv и инверсным выходами триггера, первый и второй выходы блока распределения импульсов соединены соответственно с тактовыми входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены три элемента И-НЕ, дополнительный триггер и элемент ИЛИ-НЕ, первый, второй входы и выход которого соединены соответственно с выходами переноса, заема реверсивного счетчика и с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход и выход которого соединены соответственно с вторым выходом блока управления и с входом установки нуля дополнительного триггера, вход установки в едашицу которого соединен с входом сброса реверсивного счетчика и с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с первыми входами BTOjtoro и третьего элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дополнительного триггера, выходы второго и третьего элементов И-НЕ соединены соответственно с входами установки в единицу и ноль триггера. 2. Счетчик по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что блок распределения мпул1эсов содержит два элемента И-НЕ, первые входы которых соединены соответсггвенно с первым и вторым входами блока распределения импульсов, третий ,четвертый входы которого соединены соответственно с вторыми входами первого второго элементов И-НЕ, выходы которых .соединены соответственно с перым и вторым выходами блока распределения импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское снидетельстао СССР Jvfe 572934, кл. « 03 К 23/02, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР 666646, кл. Н 03 К 23/О2, 1979 (прототип).

Ш

п

п

18