Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относигся к экспермменга/ьной яцерной физике, в частности к &рек4еиным спектрометрам и может быть применено в нейтронных спектрометрах, испольаутощих время-пролетную методику. Известен многостоповый преобразоватепь временных интервалов в цифровой ко содержащий счетчик времени, генератор тактовых импульссй, логику управления и . заиоминатацее устройство С }Недостатком этого преобразователя является наличие мертвого времени, когда точность измерений ссизмерима с быстро действием элементной базы. При измерениях в наносекундной области необходимо использовать сверхбыстрые элементы, что усложняет л в значительной степени повышает стоимость таких преобразсвателей. Наличие же мертвого времени приводит к искажению временного спектра. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является многостоповый преобразователь временных Ш1тер валов в цифровой код, содержащий четыре счетчика, генератор тактовых импульсов; таймер, сдвиговый регистр, выполйенный на четырех триггерах, и четыре логических элемента И с двумя вкоаами. Вхоп таймера соединен с входом установки в единичное состояние сдвигового регистра. Первые входы логических элементов И объединены между собой и соединены с вькодом генератора тактовых импульсов, вторые входы логических элементов И ct единены с соответствующими выходами сшмговего регистра, а выходы логических элементов И подключены к соответствующим входам счетчиков. Момент начала формирования временных интервалов onpeV деляется сигналом Старт и происходит одновременно на всех тщггерах сдви ового регистра. Окончание интервала, формируемого первым триггером, соответст вует моменту поступления первого стопового сигнала, окончание интервала, формируемого вторым триггером - второму стоповому сигналу и т.д. 1.2. 393S40 Неаостатком известного устройства является го, что при случайном распрейе лении стоповых сигналов погрешность измерения различна для каждого временного интервала и зависит не только от вероят-5 костного распределения стоповых сигналов, но и от распределения задержки В каналах формирования временных интервалов, Цель изобретения - повышение точ- to ностя преобразований при вероятностном распределении стоповых сигналов путем С1 атистическогр усреднения задержек в каналах формирования временных интер в - Поставленная цель достигается тем, что в многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий И счетчиков, И двухвуодовых логических элементов И, генератор такто-20 вых импульсе и таймер, первые входы логических элементов И объединены между собой и соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы адаментов И соеяшены с входами соответст-25 вуюших счетчикоь. введены кольцевой сдвиговый регистр, синхронизирующий вход которого соединен с шиной стоп-импульсов, и распределитель стартовых импульсов, П выходов которого соединены соответс№енно с информационными входами; кольцевого сдвигового регистра, а синхронишрующий вход соединен с выходом таймера, вход соединен с шиной . старт-импульсов и с установочным входом кольцевого сдвигового регистра, И выходов которого соединены с вторыми входами соответствующих И логических ментов И, Кроме того, кольцевой сдвиговый ре - ° гастр содержит и триггеров и h логических элементов ИЛИ, причем синхрониаирующие входы всех триггеров обьединены й-являются синхронизирующим входом регостра, входы установки в нулевое со- « стояние всех тртггеров объединены к являютоя устаншочным вжодом регистра, прямой выход последнего триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, вьосод каждого предыдущего трип- 50 гера соединен с одним из ЕССОШ В соот, ветствующего элемента ИЛИ, выход кото-, рого соединен с информациодным входом . последующего триггера, а вторые входы элементов ИЛИ являются информацишньь 55 мн входами регистра, ннаерсяые выходы всех триггеров являются выходами рогастра, 14,: На фиг, I представлен многостоповый преобразователь временных интервалов ь цифровой код; на фиг, 2 - кольцевой спвнговый регистр с И информационными входами; на фиг, 3 - распреоелитель стертовых импульс се, Преобразователь {фиг, I) состоит на таймера 1, распределителя 2 стартовьос f импульсда, генератора 3 тактовых И1 пульсов, кольцевого сдвигового регисгра 4 с И информационными входами, Vi : логических элементов 5,1-5, Vi И и i счетчиков 6,1 - 6, П Кольцевой сдмговый регистр (фиг,2) состоит K3V триггеров 7,1-7, Vi и м логеческих элементов 8,1-8, м ИЛИ, Распределитель стартовых импульссе ((,, д) состоит из двоичного счетчика 9 и дешифратора 10, Принцип работы многостоповогопреобразователя времевдых интервалов в цифровой код заключается в следутошем, в исходном состоянии на одном из дешифратора Ю, входящего в распределитель 2, будат логический О. По сигналу Старт происходит установка ьсех п триггеров кольцевого сдвигового регистра 4 в единичное состояние-и за мера I, определяющего время работы преобразователя. По перво сигналу Стоп происходит сброс в нулевое состояние триггера 7 кольцевого сдвигового регистра 4, на-информационном которого был логаческий О, поступакшшй с одного из v выходов дешифратора Ю, входящего IB распределитель 2, При этом синхршизирующий вход одного счетчиков 6 закрываетх я и счет импульсов генератора 3 на данном счетчике прекращается. Одновременно с этим трнг-. - кольцевого сдвигового регистра 4, установленный в нулевое состояние первым стоповым сигналом, вырабатывает через соответствующий элемент 8 ИЛИ разреше«и® следующего триггера 7 кольцевого сдвигового регистра .. 4, установка в нулевое состояние которого происходит по второму сигнаду Стоп, Таким образом, если в исходаом состоР логический О с одного из И выхоДов дешифратора IО, входящего в роспределитель 2, поступал на информационный вход первого тряггера 7 регистра 4, то при поступлении V стоповьй сигналов ьсе триггеры 7 регистра 4 установятся в нулевое состоящие и на всех счетчиках 6 прекратится счет. При окончании работы таймера I происходит добавление единиЦЫ в последовательный овшчный счегчщс 9 распрецелигеля 2 и появление логического О на слеготетцем выходе дешифратора Ю, BxonsBuero в распределитель 2. По второму сипиа; Старт продесс работы соокраняется, отличаясь только тем, что теперь первый временной интервал будет с(}юрмирован следующим триггером 7 кольцевого с дайговогорегистра 4 и иэ мерен соответственно следугопгам счетчиком 6 по отношению к триггеру к счетчику, которыми был сформирован и измерен первый временной инте{: ал в первом цикле измерения. Последний у й триггер 7 Kom iieBoro сдвигового регистра 4 в этом случае при установке в нулевое состо5Евше по .п-1 стопсйому сигналу вырабатывает разрешение для первого триггера, установка в нулевое cocTosmne которо го происходит по VI-му стоповому сигнал кольцевой выборке реюпределителем триггеров сдвигового регистра вероят ность формирования любого временногоинтервала каждым.триггером сдвигового решстра не зависит от вероятностного распределения стоповых сигналш. Поскольку каждый временной интервал формируется всеми триггерами кольцевого сдвигового регистра, то при с/ айном распределении задержек в каналах формирсеания временных интервалов, рееультат измерения каждого временного интервала будет иметь так же случайное распределение, обусловленное распределением задержек. С увеличением числа счетчиков это рпспределенение будет стремиться к нормальному закону распределения. Таким образом, многостоповый преобразователь временных интервалов в цифро вой код обладает преимуществом перед известным преобразователем, т.е. в неМ 1ЮКлючена зависимость вероятности формирования любого временного интервала каждым триггером кольцевого сдвигового регистра и реализовано статистическое усреднение задержек в каналах формирования временных интервалов, что уменьшает погрешность измерения. Формула изобретения 1. Многостоповый преобразователь временных интервалов в цифровой код, содержащий И счетчиков, и двухвходовых логических элементов И,, генератор тактовых импульсов и таймер, первые входы логических элементсе И объединены между собой и соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а выходы элементов И соединены с входами соответствующих счетчиков, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразований, в него введены кольцевой сдвиговый регистр, синхрониоироггоший вход которого соединен с шиной стоП-«к - пульсов, и распределитель стартовых импульсов, VI выходов которого соединены со ответственно с yi информационными входами кольцевого сдвигового регистра, а синхронишрукший вход соединен с выходом таймера, вход которого соединен с шиной старт-импульсов и с установочным входом кольцевого сдвигового регистра, у выходов которого соединены с вторыми входами соответствуюпшх М логических элементов И.. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцевой сдвиго-. вый регастр сода| кит у триггеров и v логических элементов ИЛИ, тфичем синхронизирукядяе входы всех триггеров объединены и являются синхрониаарукшгам вхо дом регистра, входы 1установки в нулевое состояние всех триггеров объединены к 51ВЛЯЮТСЯ установочным входом регистра, прямой выход последнего триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход каждого предыдущего триггера соединен с ОПЕШМ из входов соответствукицего элемента ИЛИ, которого соединен с Ш1фо{ 4ационным входом последующего триггера, и вторые входы эле- . ментов ИЛИ 5 Вл$1Ются информацишными входами регистра, инверсные выходы всех триггеров являются выходами регистра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.4O96CaweBTi vie xMitb ctiowee w- dtitr 5F,196,г.6,1,f-(. 2.Многостоповый конвертер с непосредственным преобразователем времени в код. NvjcE.Dne-tr. «,иа Aet11. 1977, 140; NI 2, 283-287.

4Д

«

ч Ч

Ч

Л

4Д

д

л Л

с: «

I

«S4

м

tsi«:

-

1i.

t

«v3

QV c

«SI

Т

4

Д

вход

- 1/

Вьпод

10

Фие.