PL227451B1

PL227451B1 - Sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej

Info

Publication number: PL227451B1
Application number: PL413960A
Authority: PL
Inventors: Dariusz Kościelnik; Marek Miśkowicz
Original assignee: Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2017-12-29
Also published as: PL413960A1

Abstract

Sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej charakteryzuje się tym, że interwał czasu odwzorowuje się w postaci różnicy pomiędzy odcinkiem czasu referencyjnego i odcinkiem czasu sygnałowego. Odcinek czasu referencyjnego odmierza się od chwili wykrycia początku interwału czasu, a odcinek czasu sygnałowego odmierza się od chwili wykrycia końca interwału czasu. Odmierzanie obu odcinków czasu kończy się w tym samym momencie.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej, znajdujący zastosowanie w systemach kontrolno-pomiarowych.

Znany z opisu patentowego PL 220 575 (zgłoszenie międzynarodowe WO/2011/152744) sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe składa się z dwóch faz. W fazie pierwszej mierzony czas jest zastępowany inną, pośrednią wielkość fizyczną, której rolę pełni ładunek elektryczny. Ładunek ten dostarcza się za pomocą źródła prądowego podczas trwania całego interwału czasu i gromadzi się w kondensatorze próbkującym. W ten sposób ilość zgromadzonego ładunku jest wprost proporcjonalna do długości mierzonego odcinka czasu. Po wykryciu końca interwału czasu i zakończeniu gromadzenia ładunku jest rozpoczynana druga faza, w wyniku której ilość zgromadzonego ładunku elektrycznego jest wyrażana w postaci słowa cyfrowego. W tym celu cały ładunek jest przenoszony z kondensatora próbkującego do matrycy kondensatorów o binarnym stosunku ich pojemności. W każdym z kroków tej fazy mniejszy, docelowy kondensator jest napełniany ładunkiem pobieranym z kondensatora większego, źródłowego. Jeżeli uda się całkowicie naładować kondensator docelowy, a zatem uzyskać między jego okładkami napięcie równe napięciu referencyjnemu, to zgromadzony w nim ładunek jest już tam pozostawiany. W przeciwnym przypadku częściowo naładowany kondensator staje się źródłowym, a zgromadzony w nim ładunek jest dzielony na jeszcze mniejsze porcje poprzez przeniesienie go do kondensatorów o mniejszych pojemnościach. Aby umożliwić przenoszenie ładunku pomiędzy dwoma kondensatorami, dolna okładka kondensatora źródłowego jest łączona ze źródłem napięcia pomocniczego, o wartości odpowiednio większej od wartości napięcia referencyjnego. W tym samym czasie dolna okładka kondensatora docelowego jest łączona z masą układu. Utrzymywana w ten sposób różnica potencjałów między górnymi okładkami obu kondensatorów umożliwia poprawną pracę źródła prądowego przenoszącego ładunek. W wyjściowym słowie cyfrowym każdemu całkowicie naładowanemu kondensatorowi jest przypisywany bit o wartości 1, a pozostałe kondensatory są reprezentowane przez bity o wartości 0.

Zgodnie z wynalazkiem sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej polega na wykrywaniu za pomocą modułu sterującego początku i końca interwału czasu oraz przypisaniu za pomocą modułu sterującego odpowiedniej wartości n-bitowemu wyjściowemu słowu cyfrowemu.

Istotą rozwiązania jest to, że interwał czasu odwzorowuje się w postaci różnicy długości odcinka czasu referencyjnego i odcinka czasu sygnałowego. Odcinek czasu referencyjnego odmierza się od chwili wykrycia początku interwału czasu, a odcinek czasu sygnałowego odmierza się od chwili wykrycia końca interwału czasu. Odmierzanie obu odcinków czasu kończy się w tym samym momencie.

Korzystne jest, gdy odmierzanie odcinka czasu referencyjnego realizuje się przez ładowanie, za pomocą źródła prądowego referencyjnego, kondensatora wybranego za pomocą modułu sterującego z zestawu kondensatorów, takich, że pojemność każdego kondensatora o kolejnym indeksie jest dwukrotnie większa od pojemności kondensatora bezpośrednio go poprzedzającego. Jako pierwszy wybiera się kondensator o największej pojemności w zestawie kondensatorów. Kondensator ten ładuje się do chwili, gdy narastające na nim napięcie referencyjne, które porównuje się za pomocą komparatora referencyjnego z napięciem progowym, jest równe napięciu progowemu. Wówczas rozpoczyna się ładowanie, za pomocą źródła, prądowego referencyjnego, kolejnego kondensatora wybranego z zestawu kondensatorów, takiego, że pojemność tego kondensatora jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów, a narastające na nim napięcie referencyjne porównuje się, za pomocą komparatora referencyjnego, z napięciem progowym. Czynności te powtarza się do końca odmierzania obu odcinków czasu.

Odmierzanie odcinka czasu sygnałowego realizuje się przez ładowanie, za pomocą źródła prądowego sygnałowego, kondensatora wybranego z zestawu kondensatorów, takiego, że pojemność tego kondensatora jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów. Wybrany tak kondensator ładuje się do chwili, gdy narastające na nim napięcie sygnałowe, które porównuje się za pomocą komparatora sygnałowego z napięciem progowym, jest równe napięciu progowemu. Następnie rozpoczyna się ładowanie, za pomocą źródła prądowego sygnałowego, kolejnego kondensatora, który wybiera się w taki sam sposób. Czynności te powtarza się do końca odmierzania obu odcinków czasu.

Odmierzanie odcinka czasu referencyjnego i odcinka czasu sygnałowego kończy się, gdy podczas ładowania kondensatora o najmniejszej pojemności w zestawie kondensatorów wykryje się, że

PL 227 451 B1 albo napięcie referencyjny, narastające na kondensatorze ładowanym za pomocą źródła prądowego referencyjnego, albo napięcie sygnałowe, narastające na kondensatorze ładowanym za pomocą źródła prądowego sygnałowego jest równe napięciu progowemu.

Korzystne jest, gdy wydajności źródła prądowego referencyjnego w okresie trwania interwału czasu jest mniejsza od wydajności źródła prądowego sygnałowego, a w chwili wykrycia, za pomocą modułu sterującego, końca interwału czasu wydajność tę zwiększa się, za pomocą modułu sterującego, do wydajności źródła prądowego sygnałowego.

Korzystne jest, gdy wartość n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego, będącego wynikiem przetwarzania, wyznacza się, za pomocą modułu sterującego, przez odjęcie od wartości n-bitowego pierwszego słowa cyfrowego wartości n-bitowego drugiego słowa cyfrowego. Bitom pierwszego słowa cyfrowego przypisuje się wartość 1, jeżeli przyporządkowane im kondensatory zestawu kondensatorów były ładowane za pomocą źródła prądowego referencyjnego. Pozostałym bitom tego słowa przypisuje się wartość 0. Natomiast bitom drugiego słowa cyfrowego przypisuje się, za pomocą modułu sterującego, zanegowane wartości bitów pierwszego słowa cyfrowego. Wyznaczoną w ten sposób wartość n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego zmniejsza się o 1, jeżeli ostatni z kondensatorów ładowanych za pomocą źródła prądowego referencyjnego nie został naładowany do napięcie równego napięciu progowemu.

Korzystne jest, gdy wartość n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego, będącego wynikiem przetwarzania, wyznacza się, za pomocą modułu sterującego, w następujący sposób. Bitowi tego słowa cyfrowego przypisuje się wartość 1, jeżeli podczas ładowania przyporządkowanego temu bitowi kondensatora zestawu kondensatorów za pomocą źródła prądowego referencyjnego nie rozpoczęto ładowanie kolejnego kondensatora za pomocą źródła prądowego sygnałowego. Bitowi tego słowa cyfrowego przypisuje się wartość 1 także wówczas, gdy podczas ładowania przyporządkowanego temu bitowi kondensatora za pomocą źródła prądowego sygnałowego rozpoczęto ładowanie kolejnego kondensatora za pomocą źródła prądowego referencyjnego. W pozostałych przypadkach bitowi temu przypisuje się wartość 0.

Zaletą rozwiązania jest taktowanie jego pracy za pomocą sygnałów wyjściowych dwóch komparatorów, które wykrywają momenty zakończenia realizowania każdego z etapów procesu przetwarzania. W ten sposób wyeliminowano potrzebę stosowania zewnętrznego źródła przebiegu taktującego, pobierającego znaczne ilości energii, istotnie poprawiając sprawność energetyczną procesu przetwarzania.

Przyczyną wysokiej sprawności energetycznej rozwiązania jest także całkowite zawieszanie wykonywania jakichkolwiek działań w przerwach pomiędzy kolejnymi procesami przetwarzania. Moc pobierana wówczas ze źródła zasilania przez układy wykonane w technologii CMOS jest pomijalnie mała.

Zastosowanie źródła prądowego referencyjnego o regulowanej wydajności umożliwia niezależne definiowanie zakresu pomiarowego przetwornika i maksymalnej długości odcinka czasu sygnałowego. Dzięki powyższemu całkowity czas przetwarzania może być krótszy od osiąganego w układzie wykorzystującym źródło prądowe referencyjne o wydajności stałej i równej wydajności źródła prądowego sygnałowego.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, gdzie przedstawiono:

Fig. 1 - układ w stanie oczekiwania na pojawienie się początku interwału czasu,

Fig. 2 - wzajemne usytuowanie interwału czasu T oraz odcinka czasu referencyjnego RT i odcinka czasu sygnałowego ST.

Zgodnie z wynalazkiem sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej polega na wyznaczaniu różnicy długości odcinka czasu referencyjnego RT i odcinka czasu sygnałowego ST (fig. 2). Odmierzanie odcinka czasu referencyjnego RT rozpoczyna się w chwili t1 wykrycia, za pomocą modułu sterującego CM, początku interwału czasu T. Odmierzanie odcinka czasu sygnałowego ST rozpoczyna się w chwili t2 wykrycia, za pomocą modułu sterującego CM, końca interwału czasu T. Odmierzanie obu odcinków czasu kończy się w tym samym momencie t3 po wyczerpaniu wspólnego zbioru elementów służących do przedłużania odcinka czasu referencyjnego RT i odcinka czasu sygnałowego ST. Wartość różnicy długości odcinka czasu referencyjnego RT i odcinka czasu sygnałowego ST zapisaną w postaci binarnej przypisuje się, za pomocą modułu sterującego CM, n-bitowemu wyjściowemu słowu cyfrowemu B.

Odmierzanie kolejnego skwantowanego fragmentu odcinka czasu referencyjnego RT realizuje się przez ładowanie, za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR, kondensatora wybranego

PL 227 451 B1 za pomocą modułu sterującego CM z zestawu kondensatorów CS, zawierającego kondensatory Cn-1,

C_n-2,..., C₁, Co· Jako pierwszy wybiera się kondensator C_n-1 o największej pojemności w zestawie kondensatorów CS. Wybrany kondensator ładuje się do chwili, gdy narastające na nim napięcie referencyjne UR, które porównuje się za pomocą komparatora referencyjnego KR z napięciem progowym UTH, jest równe napięciu progowemu UTH· Wówczas rozpoczyna się ładowanie, za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR, kolejnego kondensatora wybranego z zestawu kondensatorów CS, takiego, że pojemność tego kondensatora jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów, a narastające na nim napięcie referencyjne UR, porównuje się, za pomocą komparatora referencyjnego KR, z napięciem progowym UTH· Czynności te powtarza się aż do wyczerpania zbioru kondensatorów Cn-1, Cn-2 Ci, Co·

Odmierzanie kolejnego skwantowanego fragmentu odcinka czasu sygnałowego ST realizuje się przez ładowanie, za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS, kondensatora wybranego za pomocą modułu sterującego CM z zestawu kondensatorów CS, takiego, ze pojemność tego kondensatora jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów. Wybrany kondensator ładuje się do chwili, gdy narastające na nim napięcie sygnałowe US, które porównuje się za pomocą komparatora sygnałowego KS z napięciem progowym UTH, jest równe napięciu progowemu UTH· Następnie rozpoczyna się ładowanie za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS kolejnego kondensatora, który wybiera się w taki sam sposób. Czynności te powtarza się aż do wyczerpania zbioru kondensatorów C_n-1, C_n-2, ..., C1, Co, a wydajności źródła prądowego referencyjnego IR i źródła prądowego sygnałowego IS są stałe i takie same·

Odmierzanie odcinka czasu referencyjnego RT i odcinka czasu sygnałowego ST kończy się jednocześnie, gdy podczas ładowania kondensatora Co o najmniejszej pojemności w zestawie CS wykryje się, że albo napięcie referencyjne UR narastające na kondensatorze ładowanym za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR, albo napięcie sygnałowe US narastające na kondensatorze ładowanym za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS jest równe napięciu progowemu UTH·

Inny przykładowy sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej różni się od poprzedniego tym, że w okresie trwania interwału czasu T wydajności źródła prądowego referencyjnego IR jest dwukrotnie mniejsza od wydajności źródła prądowego sygnałowego IS· W chwili t2 wykrycia, za pomocą modułu sterującego CM, końca interwału czasu T wydajność tę zwiększa się, za pomocą modułu sterującego CM, do wydajności źródła prądowego sygnałowego IS·

W obu przykładach sposobu wartość n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego B, będącego wynikiem przetwarzania, wyznacza się, za pomocą modułu sterującego CM, przez odjęcie od wartości n-bitowego pierwszego słowa cyfrowego wartości n-bitowego drugiego słowa cyfrowego· Bitom pierwszego słowa cyfrowego przypisuje się wartość 1, jeżeli przyporządkowane im kondensatory zestawu kondensatorów CS były ładowane za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR, a pozostałym bitom tego słowa przypisuje się wartość 0. Bitom drugiego słowa cyfrowego przypisuje się, za pomocą modułu sterującego CM, zanegowane wartości bitów pierwszego słowa cyfrowego. Wyznaczoną w ten sposób wartość n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego B zmniejsza się o 1, jeżeli ostatni z kondensatorów ładowanych za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR nie został naładowany do napięcia równego napięciu progowemu UTH·

Inny przykładowy sposób wyznaczania wartości n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego B polega na tym, że bitowi tego słowa cyfrowego przypisuje się, za pomocą modułu sterującego CM, wartość 1, jeżeli podczas ładowania przyporządkowanego temu bitowi kondensatora zestawu kondensatorów CS za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR nie rozpoczęto ładowania kolejnego kondensatora za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS. Bitowi temu przypisuje się, za pomocą modułu sterującego CM, wartość 1 także wówczas, gdy podczas ładowania przyporządkowanego mu kondensatora zestawu kondensatorów CS za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS rozpoczęto ładowanie kolejnego kondensatora za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR· W pozostałych przypadkach bitowi temu przypisuje się, za pomocą modułu sterującego CM, wartość 0.

Układ do przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej, w pierwszym przykładowym rozwiązaniu (fig· 1), zawiera moduł sterujący CM wyposażony w wejście interwału czasu In, wyjście słowa cyfrowego B oraz wyjście zakończenia przetwarzania RDY· Wejście referencyjne InR modułu sterującego CM jest połączone z wyjściem komparatora referencyjnego KR, a wejście sygnałowe InS modułu sterującego CM jest połączone z wyjściem komparatora sygnałowego KS· Wyjście referencyjne PR modułu sterującego CM jest połączone z wejściem sterującym źródła prądowego referencyjnego IR, a wyjście sygnałowe PS modułu sterującego CM jest połączone z wejPL 227 451 B1 ściem sterującym źródła prądowego sygnałowego I_S. Wyjścia sterujące P_n-1, P_n-2, ., Pi, P₀ modułu sterującego CM są połączone, odpowiednio, z wejściami sterującymi przełączników S_n-1, S_n-2, ..., S₁, S₀zestawu kondensatorów CS. W zestawie kondensatorów CS pojemność każdego kondensatora Cn-i, Cn-2, ., C1, C0 o kolejnym indeksie jest dwukrotnie większa od pojemności kondensatora bezpośrednio go poprzedzającego. Wejście nieodwracające komparatora referencyjnego KR jest połączone z szyną referencyjną R oraz wyjściem źródła prądowego referencyjnego IR, którego wejście jest połączone z napięciem zasilania UDD. Wejście odwracające komparatora referencyjnego KR jest połączone z napięciem progowym UTH. Wejście nieodwracające komparatora sygnałowego KS jest połączone z szyną sygnałową S oraz wyjściem źródła prądowego sygnałowego IS, którego wejście jest połączone z napięciem zasilania UDD. Wejście odwracające komparatora sygnałowego KS jest połączone z napięciem progowym UTH oraz wejściem odwracającym komparatora referencyjnego KR. Dolne okładki kondensatorów Cn-1, Cn-2, ., C1, C0 zestawu kondensatorów CS są połączone z masą układu, a górne okładki tych kondensatorów Cn-1, Cn-2, ., C1, C0 są połączone, odpowiednio, ze stykami ruchomymi przełączników Sn-1, Sn-2, ., S1, S0. Pierwsze styki nieruchome przełączników Sn-1, Sn-2, ., S1, S0 są połączone z szyną sygnałową S, drugie styki nieruchome są połączone z masą układu, a trzecie styki nieruchome są połączone z szyną referencyjną R. Źródło prądowe referencyjne IR i źródło prądowe sygnałowe IS, w tym przykładzie, mają jednakową wydajność.

W drugim przykładowym rozwiązaniu układ różni się od przedstawionego w pierwszym przykładzie tym, że źródło prądowe referencyjne IR ma wydajność regulowaną, której wartość zmienia się za pomocą wyjścia referencyjnego PR moduł sterujący CM.

W poniższym opisie przebiegu przetwarzania przyjęto następujące oznaczenia: x jest indeksem kondensatora ładowanego aktualnie za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR, y jest indeksem kondensatora ładowanego aktualnie za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS, z jest indeksem kondensatora, którego pojemność aktualnie jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów zestawu kondensatorów CS.

Przetwarzanie interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej realizowane, według wynalazku, w pierwszym przykładowym układzie (fig. 1) przebiega następująco. Przed rozpoczęciem procesu przetwarzania moduł sterujący CM, przy pomocy sygnału z wyjścia referencyjnego PR, powoduje wyłączenie źródła prądowego referencyjnego IR, zaś przy pomocy sygnału z wyjścia sygnałowego PS powoduje wyłączenie źródła prądowego sygnałowego IS. Przy pomocy sygnałów z wyjść sterujących Pn-1, Pn-2, ., P1, P0 moduł sterujący CM powoduje przełączenie przełączników Sn-1, Sn-2, ., S1, S0 w drugie położenie i połączenie górnych okładek wszystkich kondensatorów Cn-1, Cn-2, ., C1, C0 stawu kondensatorów CS z masą układu, wymuszając całkowite rozładowanie wszystkich kondensatorów Cn-1, Sn-2, ., S1, S0 zestawu kondensatorów CS.

W chwili t1 wykrycia przez moduł sterujący CM początku interwału czasu T, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu In, moduł sterujący CM wprowadza wyjście zakończenia przetwarzania RDY w stan nieaktywny. Następnie moduł sterujący CM rozpoczyna odmierzanie odcinka czasu referencyjnego RT (fig. 2). Moduł sterujący CM łączy wówczas wyjście źródła prądowego referencyjnego IR, z górną okładką kondensatora Cn-1 o największej pojemności w zestawie kondensatorów CS. W tym celu moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Pn-1, przełączenie przełącznika Sn-1 w trzecie położenie. Jednocześnie, przy pomocy sygnału z wyjścia referencyjnego PR moduł sterujący CM powoduje włączenie źródła prądowego referencyjnego IR. Następnie moduł sterujący CM przypisuje bitowi bn-1 n-bitowego pierwszego słowa cyfrowego wartość 1, a bitowi bn-1 n-bitowego drugiego słowa cyfrowego wartość 0. Napięcie referencyjne UR narastające na kondensatorze Cx ładowanym za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR porównuje się za pomocą komparatora referencyjnego KR z napięciem progowym UTH. Gdy napięcie referencyjne UR osiągnie wielkość napięcia progowego UTH wówczas, na podstawie sygnału wyjściowego komparatora referencyjnego KR, moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Px, przełączenie przełącznika Sx w drugie położenie i połączenie górnej okładki kondensatora Cx z masą układu, wymuszając całkowite rozładowanie tego kondensatora. Jednocześnie moduł sterujący CM łączy wyjście źródła prądowego referencyjnego IR z górną okładką kondensatora Cz, takiego, że jego pojemność jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów zestawu kondensatorów CS. W tym celu moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Pz, przełączenie przełącznika Sz w trzecie położenie. Następnie moduł sterujący CM przypisuje bitowi bz n-bitowego pierw6

PL 227 451 B1 szego słowa cyfrowego wartość 1, a bitowi bz n-bitowego drugiego słowa cyfrowego wartość 0. Napięcie referencyjne UR narastające na kondensatorze Cx ładowanym aktualnie za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR porównuje się za pomocą komparatora referencyjnego KR z napięciem progowym UTH. Czynności te powtarza się aż do momentu t3 zakończenia odmierzania odcinka czasu referencyjnego RT.

W chwili t2 wykrycia końca interwału czasu T przez moduł sterujący CM, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu In, moduł sterujący CM rozpoczyna odmierzanie odcinka czasu sygnałowego ST (fig. 2). Moduł sterujący CM łączy wówczas wyjście źródła prądowego sygnałowego IS z górną okładką kondensatora Cz, takiego, że jego pojemność jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów zestawu kondensatorów CS. W tym celu moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Pz, przełączenie przełącznika Sz w pierwsze położenie. Jednocześnie, przy pomocy sygnału z wyjścia sygnałowego PS, moduł sterujący CM powoduje włączenie źródła prądowego sygnałowego IS. Następnie moduł sterujący CM przypisuje bitowi bz n-bitowego pierwszego słowa cyfrowego wartość 0, a bitowi bz n-bitowego drugiego słowa cyfrowego wartość 1. Napięcie sygnałowe US narastające na kondensatorze Cy ładowanym za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS porównuje się za pomocą komparatora sygnałowego KS z napięciem progowym UTH. Gdy napięcie sygnałowe US osiągnie wielkość napięcia progowego UTH wówczas, na podstawie sygnału wyjściowego komparatora sygnałowego KS, moduł sterujący CM powoduje, przy pomocy sygnału z wyjścia sterującego Py, przełączenie przełącznika Sy w drugie położenie i połączenie górnej okładki kondensatora Cy z masą układu, wymuszając całkowite rozładowanie tego kondensatora. Jednocześnie moduł sterujący CM łączy wyjście źródła prądowego sygnałowego IS z górną okładką kondensatora Cz, takiego, że jego pojemność jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów zestawu kondensatorów CS. Czynności te powtarza się aż do momentu t3 zakończenia odmierzania odcinka czasu sygnałowego ST.

Odmierzanie odcinka czasu referencyjnego RT i odcinka czasu sygnałowego ST moduł sterujący CM kończy w chwili t3 (fig. 2) gdy podczas ładowania kondensatora C0 o najmniejszej pojemności w zestawie kondensatorów CS wykryje, albo na podstawie sygnału wyjściowego komparatora referencyjnego KR, że napięcie referencyjne UR narastające na kondensatorze Cx ładowanym za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR jest równe napięciu progowemu UTH, albo na podstawie sygnału wyjściowego komparatora sygnałowego KS, że napięcie sygnałowe US narastające na kondensatorze Cy ładowanym za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS jest równe napięciu progowemu UTH. W drugim z przypadków moduł sterujący CM zmniejsza o 1 wartość n-bitowego pierwszego słowa cyfrowego. Następnie, w obu przepadkach, moduł sterujący CM, przy pomocy sygnału z wyjścia referencyjnego PR powoduje wyłączenie źródła prądowego referencyjnego IR, zaś przy pomocy sygnału z wyjścia sygnałowego PS powoduje wyłączenie źródła prądowego sygnałowego IS. Przy pomocy sygnałów z wyjść sterujących P_n-i, P_n-2, .... P₁, P₀ moduł sterujący CM powoduje przełączenie przełączników S_n-1, S_n-2, .... Si, S₀ w drugie położenie i połączenie górnych okładek wszystkich kondensatorów Cn-1, Cn-2, ., C1, C0 zestawu kondensatorów CS z masą układu, wymuszając całkowite rozładowanie wszystkich kondensatorów Cn-i, Cn-2, ., Ci, C0 zestawu kondensatorów CS.

Moduł sterujący CM wyznacza wartości bitów bn-i, bn-2, ., bi, b0 n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego B, będącego wynikiem przetwarzania, odejmując od wartości n-bitowego pierwszego słowa cyfrowego wartość n-bitowego drugiego słowa cyfrowego. Następnie moduł sterujący CM wprowadza wyjście zakończenia przetwarzania RDY w stan aktywny.

W drugim przykładowym układzie przetwarzanie interwału czasu na słowo cyfrowe metodą kompensacji wagowej różni się od realizowanego w pierwszym przykładowym układzie tym, że w chwili ti wykrycia przez moduł sterujący CM początku interwału czasu T, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu In, moduł sterujący CM powoduje dodatkowo, przy pomocy sygnału z wyjścia referencyjnego PR, zmniejszenie wydajności źródła prądowego referencyjnego IR poniżej wydajności źródła prądowego sygnałowego IS. W chwili t2 wykrycia przez moduł sterujący CM końca interwału czasu T, sygnalizowanego na wejściu interwału czasu In, moduł sterujący CM powoduje dodatkowo, przy pomocy sygnału z wyjścia referencyjnego PR, zwiększenie wydajności źródła prądowego referencyjnego IR do wydajności źródła prądowego sygnałowego IS.

W innym przykładzie wyznaczania wartości n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego B, będącego wynikiem przetwarzania, moduł sterujący CM przypisuje bitowi bx słowa cyfrowego B wartość 1, jeżeli podczas ładowania przyporządkowanego temu bitowi kondensatora Cx zestawu kondensatorów CS za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR moduł sterujący CM nie spowodował rozpoczęcia

PL 227 451 B1 ładowanie kolejnego kondensatora za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS. Moduł sterujący CM przypisuje bitowi by n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego B wartość 1 także wówczas, gdy podczas ładowania przyporządkowanego temu bitowi kondensatora Cy zestawu kondensatorów CS za pomocą źródła prądowego sygnałowego IS moduł sterujący CM spowodował rozpoczęcie ładowania kolejnego kondensatora za pomocą źródła prądowego referencyjnego IR. Pozostałym bitom n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego B moduł sterujący CM przypisuje wartość 0.

Claims

1. Sposób przetwarzania interwału czasu na słowo cyfrowe metodą-kompensacji wagowej, polegający na wykrywaniu za pomocą modułu sterującego początku i końca interwału czasu oraz przypisaniu za pomocą modułu sterującego odpowiedniej wartości n-bitowemu wyjściowemu słowu cyfrowemu, znamienny tym, że interwał czasu (T) odwzorowuje się w postaci różnicy długości odcinka czasu referencyjnego (RT) i odcinka czasu sygnałowego (ST), przy czym odcinek czasu referencyjnego (RT) odmierza się od chwili (t1) wykrycia początku interwału czasu (T), a odcinek czasu sygnałowego (ST) odmierza się od chwili (t2) wykrycia końca interwału czasu (T), zaś odmierzanie obu odcinków czasu kończy się w tym samym momencie (t3).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że

- odmierzanie odcinka czasu referencyjnego (RT) realizuje się przez ładowanie, za pomocą źródła prądowego referencyjnego (IR), kondensatora wybranego za pomocą modułu sterującego (CM) z zestawu kondensatorów (CS), zawierającego kondensatory (Cn-1, Cn-2,

Ci, C₀), takie, że pojemność każdego kondensatora o kolejnym indeksie jest dwukrotnie większa od pojemności kondensatora bezpośrednio go poprzedzającego, a jako pierwszy wybiera się kondensator (Cn-i) o największej pojemności w zestawie kondensatorów (CS), przy czym wybrany kondensator ładuje się do chwili, gdy narastające na nim napięcie referencyjne (UR), które porównuje się za pomocą komparatora referencyjnego (KR) z napięciem progowym (UTH), jest równe napięciu progowemu (UTH) i wówczas rozpoczyna się ładowanie, za pomocą źródła prądowego referencyjnego (IR), kolejnego kondensatora wybranego z zestawu kondensatorów (CS), takiego, że pojemność tego kondensatora jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów, a narastające na nim napięcie referencyjne (UR) porównuje się, za pomocą komparatora referencyjnego (KR), z napięciem progowym (UTH) i czynności te powtarza się,

- odmierzanie odcinka czasu sygnałowego (ST) realizuje się przez ładowanie, za pomocą źródła prądowego sygnałowego (IS), kondensatora wybranego za pomocą modułu sterującego (CM) z zestawu kondensatorów (CS), takiego, że pojemność tego kondensatora jest największa wśród nie ładowanych jeszcze kondensatorów, przy czym wybrany kondensator ładuje się do chwili, gdy narastające na nim napięcie sygnałowego (US), które porównuje się za pomocą komparatora sygnałowego (KS) z napięciem progowym (UTH), jest równe napięciu progowemu (UTH), a następnie rozpoczyna się ładowanie, za pomocą źródła prądowego sygnałowego (IS), kolejnego kondensatora, który wybiera się w taki sam sposób i czynności te powtarza się,

- kończy się odmierzanie odcinka czasu referencyjnego (RT) i odcinka czasu sygnałowego (ST), gdy podczas ładowania kondensatora (C0) o najmniejszej pojemności w zestawie (CS) wykryje się, że albo napięcie referencyjne (UR) narastające na kondensatorze ładowanym za pomocą źródła prądowego referencyjnego (IR), albo napięcie sygnałowe (US) narastające na kondensatorze ładowanym za pomocą źródła prądowego sygnałowego (IS) jest równe napięciu progowemu (UTH).

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wydajność źródła prądowego referencyjnego (IR) w okresie trwania interwału czasu (T) jest mniejsza od wydajności źródła prądowego sygnałowego (IS), a w chwili (t2) wykrycia, za pomocą modułu sterującego (CM), końca interwału czasu (T) wydajność tę zwiększa się, za pomocą modułu sterującego (CM), do wydajności źródła prądowego sygnałowego (IS).

4. Sposób według zastrz. 2 i 3, znamienny tym, że wartość n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego (B), będącego wynikiem przetwarzania, wyznacza się, za pomocą modułu sterują8

PL 227 451 B1 cego (CM), przez odjęcie od wartości n-bitowego pierwszego słowa cyfrowego wartości n-bitowego drugiego słowa cyfrowego, przy czym bitom pierwszego słowa cyfrowego przypisuje się wartość 1, jeżeli przyporządkowane im kondensatory zestawu kondensatorów (CS) były ładowane za pomocą źródła prądowego referencyjnego (IR), a pozostałym bitom tego słowa przypisuje się wartość 0, natomiast bitom drugiego słowa, cyfrowego przypisuje się, za pomocą modułu sterującego (CM), zanegowane wartości bitów pierwszego słowa cyfrowego, a wyznaczoną w ten sposób wartość n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego (B) zmniejsza się o 1, jeżeli ostatni z kondensatorów ładowanych za pomocą źródła prądowego referencyjnego (IR) nie został naładowany do napięcia równego napięciu progowemu (UTH).

5. Sposób według zastrz. 2 i 3, znamienny tym, że wartość n-bitowego wyjściowego słowa cyfrowego (B), będącego wynikiem przetwarzania, wyznacza się, za pomocą modułu sterującego (CM), przypisując bitowi tego słowa cyfrowego wartość 1, jeżeli podczas ładowania przyporządkowanego temu bitowi kondensatora zestawu kondensatorów (CS) za pomocą źródła prądowego referencyjnego (IR) nie rozpoczęto ładowanie kolejnego kondensatora za pomocą źródła prądowego sygnałowego (lS) lub jeżeli podczas ładowania przyporządkowanego temu bitowi kondensatora zestawu kondensatorów (CS) za pomocą źródła prądowego sygnałowego (lS) rozpoczęto ładowanie kolejnego kondensatora za pomocą źródła prądowego referencyjnego (IR), natomiast w pozostałych przypadkach bitowi temu przypisuje się wartość 0.