Устройство для вычисления отношения временных интервалов Советский патент 1982 года по МПК G06G7/16 G06F7/68 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в информационноизмерительных системах для построени . специализированных вычислительных устройств с времяимпульсной формой представления информации. По основному авт. св. № 698006 известно устройство для вычисления отношения временных интервалов, содержащее генератор импульсов, два элемента И, два счетчика импульсов, счетчик результата, схему сравнения кодов, выход которой соединен с входом установки нуля второго счетчика импульсов непосредственно и со счетным входом старших разрядов счетчика результата через элемент ИЛИ, одновибратор, вход которого подключен к первому входу устройства, а выходк другому входу элемента ИЛИ, и элемент НЕ, вход которого подключен к первому входу устройства, а выход к второму входу второго элемента И, первый и третий входы которого соединены с входом генератора импульсов и с вторым входом устройству соответственно, а выход - со счетным входом второго .счетчика импульсов, информационные выходы которого соединены с первыми входами схемы сравнения кодов, вторые входы которой соединены, с информационными выходами первого счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу первого элемента И, входы которого соединены с выходом генератора импульсов и с первым входом устройства соответственно р. Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная наличием погрешности при вычислении отношения ,временных интервалов, не кратного целому числу. Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для вычи-г сления отношения временных интервалов введены триггер, дешифратор нуля, третий и четвертый элементы И, делитель частоты с постоянным коэффициентом деления и делитель частоты с управляемым коэффициентом деления, информационные выходы второго счет-. чика подключены к входам дешифратора, нуля, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход триггера подключен к второму входу устройства, а выход подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, второй вход третьего элемента И подключен к выходу делителя частоты с постоянным коэффициентом деления, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второй вход четвертого- элемента И подключен к выходу генератора импульсов, выход четвертого элемента И подключен к информационному входу делителя частоты с управляемым коэффициентом деления, упразляю1чие входы которого подключены к информационным входам первого счетчика, а выход подключен к входам младших разрядов счетчика результата, выход третьего элемента И подключен к вычитаюидему входу второго счетчика.

Суи иость изо ретения заключается в вычислении отношения временных интервалов, не кратного целому числу, без методической погрешности за счет выделения t(где t- часть временного интервала, которая остается после того, как в больший временный интервал Tij уложится целое число п временных интервалов Т , измерения цифровым методом отношения ТГ/Т и формирования в младших разрядах счетчика результата кода, пропорционального этому отношению.

Второй счетчик выполнен в виде реверсивного счетчика.

Выполнение второго счетчика импульсов в виде реверсивного счетчика необходимо для таго, чтобы в первом такте работы устройства, когда вычисляется целое число временных интервалов Т . укладывающихся в .12 (результат .заносится в старшие разряды счетчика результата) он работал в режиме сложения импульсов генерато-ра,.формируя непрерывно (линейно) меняющийся код, сбрасываемый Каждый раз, когда появляется импульс с выхода сработавшей схемы сравнения кодов, а во втором такте - в режиме вычитания импульсов генератора, частота которых предварительно делится на 10 с помощью делителя частоты с постоянным коэффициентом деления. Дешифратор нуля необходим для формирования импульса в момент времени, соответствуЮ1чий обнулению реверсивного счетчика. Триггер необходим для формирования во втором такте работы устройства интервала времени, пропорционального в течение этого интервала времени должны быть

5 открыты дополнительные элементы И, пропуская счетные импульсы генера- . тора на вход делителя частоты с управляемым коэффициентом деления не.посредственно-и на вход Вычитание

0 реверсивного счетчика через делитель частоты с постоянным коэффициентом деления. Делитель частоть с управляемым коэффициентом деления необходим для формирования импульсов с, частотой, обратно пропорциональной N|. Приведенная совокупность признаков является также и достаточной для увеличения точности устройства.

На чертеже приведена функЦиональQ ная схема устройства для вычисления отношения временных интервалов.

Устройство для вычисления отношё иия временных интервалов содержит элемент И 1, входы которого соеди-, нены с первым входом устройства

и с выходом генератора 2 импульсов, а выход- со счетным входом первого счетчика 3 импульсов, элемент НЕ i, вход которого подключен к первому входу устройства, а выход - к одному из входов элемента И 5, другие входы которого соединены с вторым входом устройства и с выходом генератора импульсов, а выход - с входом Сложение второго р еверсивного счетчика 6, информационные выходы которого соединены с первыми входами схемы 7 сравнения кодов, вторые входы которой соединены с информационными выходами счетчика 3 импульсов, а выход подключен к входу установки нуля реверсивного счетчика 6 и к одному из входов элемента ИЛИ 8, другой вход которого соединен через одновибратор 9 с первым входом устройства, а выход - с счетным входом старших разрядов счетчика результата 10, дешифратор 11 нуля, входы которого соединены с информационными выходами реверсивного счетчика, a выход - с одним из входов триггера 12, другой вход которого подключен к второму входу устройства, а выход - к одному из входов элемента И 13, другой вход которого через делитель частоты с постоянным коэффициентом деления соединен с выходом генератора импульсов 2, а выход - с входом Вычитание реверсивного счетчика 6, и элемент И 15, входы которого соединены с выходами триггера 12 и генератора 2- импульсов, а выход с-информационным входом .делителя 16 частоты с управляемым коэффициентом деления, установочные входы которого соединены с информационными выходами счетчика 3 импульсов, а выходс счетным входом младших разрядов 10: счетчика результата. Устройство для вычисления отношения временных интервалов работает следующим образом. На первый и второй входы устрой;ства подаются импульсы, имеющие -длительность, соответствующую времен.ным интервалам Т и Т, отношение которых требуется вычислить. Импульсы образцовой частоты с выхода генератора, 2 проходят через элемент И 1 в течение временного интервала Т на счетчик 3, содержимое которого линей но увеличивается по мере его заполнения и в момент времени, соответствующий окончанию указанного интервала, становится равным , где fo - частота импульсов генератора 2. Это значение кода в дальнейшем сохраняется н еизменным в счетчике 3 в течение всего времени измерения. Импульс с длительностью, соответствующей временному интервалу Т , кроме того инвертируется инвертором, выполненным на основе элемента НЕ , и подается на элемент И 5, закрывая последний-; в результате, импульсы с выхода генератора 2 в течение указанного временного интервала не проходят на реверсивный счетчик 6. 8 момент времени, cooтвeтctвyющий окончанию временного интервала Tj,, одновибратор 9 формирует короткий импульс, который через элемент ИЛИ 8 за НОСИТСЯ в старшие разряды 10 счетчи ка результата. Это значит, что в бол ший временной интервал J уложился ровно один временной интервал Т . Од новременно элемент И 5 открывается (так как на выходе инвертора теперь высокий потенциал и потенциал того же уровня - на втором входе устройства) и импульсы с выхода генератора 2 начинают заполнять реверсивный счетчик 6, работающий в режиме сложения импульсов. Содержимое Ng счетчика 6 увеличивается до тех пор, пока не станет равным N. Момент равенства фиксируется схемой 7 сравнения кодов, импульс с выхода которой, во-первых, сбрасывает в нуль счетчик 6, и, во-вторых, заносится в старшие разряды 10, счетчика результата через элемент ИЛИ 8. Это значит, что в больший временной интервал Т уложился второй временной интервал Т, . Содержимое N реверсивного счетчика 6 опять начинает увеличиваться (так как элемент И 5 открыт и импульсы с выхода генератора 2 продолжают поступать на его вход Сложение) и увеличивается до тех пор, пока не станет равным N, Дальнейшая последовательность операций аналогична рассмотренной выше - срабатывает схема 7 сравнения кодов, импульс с выхода которой опять сбрасывает счетчик 6, заносится в старшие разряды 10 счетчика результата через элемент ИЛИ 8,и т.д. Процесс вычисления на первом этапе работы устройства заканчивается в момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Т, при этом состояние старших разрядов 10, счетчика результата отображает целое число (которое показывает, сколько раз меньший временной интервал Т полностью уложился в больший временной интервал Т), а содержимое N реверсивного счетчика 6 - отрезок Т временного интервала TI, остаю1чи.йся после того, как в больший временной интервал Т уложилось целое число п временных ин тервалов Г, . Если не учитывать t (и, соответственно код Ng, остающийся в счетчике 6), искомый результат выполняемой операции определяется с погрешностью, величина которой тем больше, чем больше Т (N). В предлагаемом устройстве указанная погрешность исключается, /1ля этого на втором этапе работы устройства вычисляется отношение /Т путем выполнения операции 7 деления кодов N и N, отображающих tr и Т соответственно. В момент времени, соответствующий окончанию временного интервала Tj и началу второго этапа работы уст ройства, триггер 12 устанавливаете;: в положение 1, Потенциал высокого уровня, соответствущегр уровню логической единицы, с единичного выхода Q триггера подается на управляющие входы элементов И 13 и 15 при этом элемент И 13 пропускает иМпульсы с выхода делителя И частоты, сле дующие с частотой f /IO (где 10 коэффициент деления делителя частоты значение которого выбирается с учетом требуемой точности измерения), на вход Вычитание реверсивного сче чика 6, элемент И 15 пропускает импульсы генератора 2 на счетный вход делителя 16 частоты, коэффициент деления которого устанавливается равным Ng (для чего установочные входы делителя соединены с информационными выходами счетчика 3, в котором хранится указанный код), С выхода делителя 16 частоты импульсы, следующие с частотой fo/N, поступают на счетный вход младших разрядов 10 снетчика результата в течение времени &t работы реверсивного счетчика 6 в режиме Вцчитание импульсов. Импульсы, поступающие на вход Вы читание реверсивного счетчика, списывают оставшийся в нем (к койцу первого этапа работы устройства) код N, Содержимое счетчика уменьшается и достигает нуля, при этом срабатывает дешифратор 11, импульс с выхода которого возвращает триггер 12 в исходное положение О, и поступление импульсов на. счетчики 6 и дели тель 16 частоты прекращается. Триггер 12 находится в положении 1 в течение интервала времени, дли тельность t которого можно определить следующим образом За это время в младших разрядах lOg счетчика результата образовался код (в десятичной форме), равный с учетом С1) 5 Этот код отображает t/T , т.е. дробную часть вычисляемого отношения . Целая часть этого отношения определяется на первом этапе работы устройства и хранится в старших разрядах счетчика результата. Такое выполнение предлагаемого устройства при вычислении отношения временных интервалов, не кратного целому числу, исключает погрешность, свойственную известному устройству, за счет чего его точность увеличивается примерно в 1,5 раза. Формула изобретения Устройство для вычисления отношения временных интервалов по авт. св. № 698006, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены триггер, дешифратор нуля, третий и четвертый элементы И,, делитель частоты с |;1остоянным коэффициентом деления и делитель частоты с управляемым коэффициентом деления, информационные выходы второго счетчика подключены к входам дешифратора нуля, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход триггера подключен к второму входу устройства, а выход подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, второй вход третьего элемента И подключен к выходу делителя частоты с постоянным коэффициентом деления, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, второй вход четвертого элемента И подключен к выходу генератора импульсов, выход четвертого И подключен к информационному входу делителя частоты с управляемым коэффициентом деления, управляю1цие входы которого подключены к информационным выходам первого счетчика, а выход подключен к входу младших разряд ов счетчика результата, выход третьего элемента И подключен к вычитающему входу второго счетчика. Источники информацииi принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 698006, кл. G Об G 7/16, 1978 (прототип).