RU1800444C - Устройство дл определени середины импульсов периодической импульсной последовательности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано при преобразовании и формировании импульсных последовательностей, а также при измерении параметров гармонических сигналов. Цель - повышение точности определени  середины импульсов периодической импульсной последовательности . Устройство дл  определени  середины импульсов периодической импульсной последовательности содержит генератор 1 импульсов, элементы И2 и 7, формирователи 3 и 4 импульсов, триггеры 5, 9, счетчики 6 и 10 импульсов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8. 2 ил. ел С

Description

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано при преобразовании и формировании импульсных последовательностей, а также при измерении параметров гармонических сигналов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  середины импульсов периодической импульсной последовательности путем учета при определении середины импульсов значени  младшего разр да результата квантовани  импульсов.

На фиг.1 представлена функциональна  схема устройства дл  определени  середины импульсов периодической импульсной

последовательности; на фиг. 2 представлены временные диаграммы его работы.

Устройство дл  определени  середины импульсов периодической импульсной последовательности (фиг.1) содержит генератор 1 импульсов, первый элемент И2, к второму входу которого подключен выход генератора 1 импульсов, первый формирователь 3 импульсов, второй формирователь 4 импульсов, первый триггер 5, первый счетчик 6 импульсов, вход сброса которого соединен с выходом формировател  4 импульсов, второй элемент И7, к второму входу которого подключен единичный выход триггера 5, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, к первому входу которого подключен выход элемента И7, первый вход которого

00

о

g

Јь

соединен с суммирующим входом счетчика 6 импульсов и с выходом элемента И2, второй триггер 9, единичный выход которого подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, второй счетчик 10 импульсов , информационные входы которого соединены с выходами, начина  с второго, счетчика 6 импульсов, первый выход которого подключен к информационному входу триггера 9, тактовый вход которого соединен с входом установки в единичное положение триггера 5, с входом формировател  4 импульсов, с выходом формировател  3 импульсов и с входом записи счетчика 10 импульсов, к вычитающему входу которого подключен выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, шину 11 нулевого сигнала, котора  соединена с информационным входом триггера 5, входную шину 12, котора  подключена к первому входу элемента И2 и к входу формировател  3 импульсов, выходную шину 13, котора  соединена с выходом заема счетчика 10 импульсов и с тактовым входом триггера 5.

Счетчик 6 импульсов по суммирующему входу и счетчик 10 импульсов по вычитающему входу работают по передним фронтам (перепадам 0-1) импульсов, поступающих на эти входы. В счетчик 10 импульсов при поступлении импульса на вход записи (WR) записываетс  содержимое счетчика 6 без младшего разр да. Так как выходы счетчика 6 импульсов подключаютс  к информационным входам счетчика 10 импульсов , начина  с второго разр да, т.е. выход второго разр да счетчика 6 подключаетс  к первому информационному входу счетчика 10, выход третьего разр да счетчика 6 подключаетс  к второму информационному входу счетчика 10 и т.д., то в счетчик 10 импульсов записываетс  цела  часть содержимого счетчика 6 импульсов, деленного на два. На выходе заема счетчика 10 импульсов по вл етс  нулевой сигнал в том случае, если его содержимое равно О и на вычитающем входе отсутствует импульс. Вход записи счетчика 10 импульсов имеет приоритет перед его вычитающим входом, т.е. при наличии импульса на входе записи счетчик 10 не реагирует на импульсы, поступающие на его вычитающий вход.

Источник 11 нулевого сигнала представл ет собой нулевую шину источника питани .

Триггер 5 при поступлении на его тактовый (С) вход перепада сигнала 0-1 устанавливаетс  в нулевое положение. Триггер 9 при поступлении на его тактовый вход перепада сигнала 0-1 устанавливаетс  в положение , соответствующее положению первого разр да счетчика 6 импульсов.

Формирователи 3 и 4 импульсов по заднему фронту сигнала (перепаду 1-0) выдают импульсы установленной длительности. Длительность импульса, выдаваемого формирователем 3, выбираетс , с одной стороны , большей, чем врем  записи информации в счетчик 10 импульсов, а с другой стороны,

0 большей, чем сумма времени переключени  триггера 9 и времени переключени  элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 (т.е. чтобы при установке триггера 9 в единичное положение и по влении при этом перепада 0-1

5 сигнала на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 счетчик 10 импульсов не срабатывал по вычитающему входу от этого перепада, чтобы в нем сохран лс  записываемый код с информационных входов).

0 Длительность импульса, выдаваемого формирователем 4, выбираетс  не меньше необходимой дл  четкой установки счетчика 6 импульсов в нулевое положение. Суммарна  длительность импульсов, выдаваемых

5 формирователем 3 и формирователем 4, должна быть меньше длительности пауз в периодической импульсной последовательности , подаваемой на шину 12.

На выходную шину 13 выдаетс  импульс

0 нулевого уровн , перепад 0-1 которого соответствует середине предыдущего импульса , поступившего на шину 12.

На временных диаграммах (фиг.2) номера осей соответствуют номерам элементов

5 фиг.1, сигналы на выходах которых показаны на этих ос х, стрелочки в сигналах на ос х 6 и 10 показывают моменты срабатывани  счетчика 6 по суммирующему и счетчика 10 по вычитающему входам, черточки в сиг0 налах на ос х 9 и 10 показывают момент записи в триггер 9 содержимого первого разр да счетчика 6 и момент записи в счетчик 10 значений разр дов с второго по п-й счетчика 6.

5 Устройство дл  определени  середины импульсов периодической импульсной последовательности работает следующим образом .

В исходном состо нии при отсутствии

0 импульсов периодической импульсной последовательности на шине 12 счетчики б и 10 импульсов и триггер 5 наход тс  в нулевом положении, триггер 9 находитс  в единичном положении, элемент И2 закрыт

5 из-за отсутстви  импульса на шине 12, элемент И 7 закрыт нулевым сигналом с единичного выхода триггера 5, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 находитс  единичный сигнал, на выходе заема счетчика 10 импульса находитс  единичный сигнал. Установка устройства в исходное состо ние производитс  подачей импульса по цепи сброса, котора  на фигурах не показана.

При поступлении первого импульса периодической последовательности на шину 12 (фиг.2, ось 12) открываетс  элемент И2 и импульсы генератора 1 проход т через элемент И2 (фиг.2, ось 2) на суммирующий вход счетчика 6 импульсов, идет определение длительности первого импульса. Через элемент И7 импульсы с выхода элемента И2 не проход т, так как триггер 5 находитс  в нулевом положении и нулевым сигналом с единичного выхода закрывает элемент И7. В момент окончани  первого импульса на шине 12 закрываетс  элемент И2 и срабаты- в,ает формирователь 3 импульсов. В счетчике 6 импульсов в этот момент записан код

числа N (N -, где t- длительность импульса , поступившего на шину 12; Т - период импульсов генератора 1).

Дл  случа , показанного на временной диаграмме, N 6, а его . Импульс с выхода формировател  3 импульсов (фиг. 2. ось 3) устанавливает триггер 5 в единичное положение, записывает в счетчик 10 импульсов содержимое счетчика 6, начина 

с второго разр да, т.е. код числа К -,

где « цела  часть числа - (дл  рассматриваемого случа  К 3, а его код - 11) и по своему переднему фронту устанавливает триггер 9 в положение, соответствующее значению первого разр да счетчика 6 импульсов , дл  рассматриваемого случа  это будет нулевое положение. Так как теперь на входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 оказываютс  одинаковые (нулевые) сигналы , то на его выходе сигнал измен етс  с единичного на нулевой, на выходе заема счетчика 10 импульсов сохран етс  единичный сигнал, так как теперь его содержимое отлично от О. В момент окончани  импульса на выходе формировател  3 формирователь 4 выдает импульс (фиг.2, ось 4), устанавливающий счетчик 6 импульсов в нулевое положение (фиг.2, ось 6).

При поступлении второго импульса на шину 12 аналогично предыдущему случаю открываетс  элемент И2 и импульсы генератора 1 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 6 импульсов, идет определение длительности второго импульса . Так как триггер 5 теперь находитс  в единичном положении,то импульсы с выхода элемента И2 проход т через элемент И7, а так как триггер 9 находитс  в нулевом положении, то импульсы с выхода элемента

И7 проход т через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, не измен   фазы. При поступлении на вычитающий вход счетчика 10 импульсов К-го импульса в счетчике 10 ока5 зываетс  записанным О, поэтому при окончании К-го импульса на вычитающем входе счетчика 10 на его выходе заема по вл етс  нулевой сигнал, поступающий на выходную шину 13 и на тактовый вход

0 триггера 5.

При по влении на вычитающем входе счетчика 10 (К+1)-го импульса на выходе заема счетчика 10 по вл етс  единичный сигнал , по перепаду 0-1 сигнала на тактовом

5 входе триггер 5 устанавливаетс  в нулевое положение, закрыва  элемент И7, в счетчике 10 импульсов записан код 111...1, на выходе заема счетчика 10 и на выходной шине 13 сформирован импульс1 нулевого уровн , 0 перепад 0-1 которого соответствует середине первого импульса, поступившего на шину 12. Так как элемент И7 закрыт, то следующие импульсы с выхода элемента И2 не проход т на его выход и не поступают на

5 вычитающий вход счетчика 10 импульсов, в котором находитс  код 111...1, на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 устанавливаетс  нулевой сигнал. В момент оконча- ни  второго импульса на шине 12

0 закрываетс  элемент И2 и срабатывает формирователь 3 импульсов. В счетчике 6 импульсов записан код числа N, пропорциональный длительности второго импульса, поступившего на шину 12. Дл 

5 рассматриваемого случа  N 6, а его код - 110. Импульс с выхода формировател  3 устанавливает триггер 5 в единичное положение , записывает в счетчик 10 импульсов содержимое счетчика 6, начина  с второго

0 разр да, т.е. код числа 3 - 11 дл  рассматриваемого случа , и по своему переднему фронту устанавливает триггер 9 в положение , соответствующее значению первого разр да счетчика 6 импульсов, дл  рассмат5 риваемого случа  - в нулевое положение. На входах элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 сохран ютс  одинаковые (нулевые) сигналы и на его выходе сохран етс  нулевой сигнал. В момент окончани  импульса на

0 выходе формировател  3 формирователь 4 выдает импульс, устанавливающий счетчик 6 импульсов в нулевое положение.

При поступлении третьего импульса на шину 12 устройство работает аналогично

5 предыдущему случаю-измер етс  длительность поступившего импульса и выдаетс  на шину 13 импульс нулевого уровн , перепад 0-1 которого соответствует середине второго импульса, поступившего на шину 12. По окончании третьего импульса в счетчике 6

находитс  код числа 5 - 101 (дл  рассматриваемого случа ), поэтому импульсом с выхода формировател  3 в счетчик 10 записан код 10, а триггер 9 установлен в единичное положение и вследствие этого на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 по вл етс  единичный сигнал (так как на его входах теперь разные сигналы), содержимое счетчика 10 при этом не измен етс , так как в это врем  на входе записи счетчика 10 еще действует импульс с выхода формировател  3. Импульсом с выхода формировател  4 после окончани  импульса с выхода формировател  3 аналогично предыдущему случаю, счетчик 6 импульсов устанавливаетс  в нулевое положение.

При поступлении четвертого импульса на шину 12 аналогично предыдущим случа м открываетс  элемент И2 и импульсы генератора 1 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 6 импульсов, идет определение длительности четвертого импульса , поступившего на шину 12. Импульсы с выхода элемента И2 проход т через открытый элемент И7 на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, но так как на втором входе элемента и на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 наход тс  единичные сигналы, то при поступлении импульсов с выхода элемента И7 на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 образуютс  импульсы нулевого уровн  (т.е. импульсы, фаза которых отстает от фазы импульсов с выхода элемента И7 на 180°), а так как счетчик 10 импульсов работает по вычитающему входу от перепадов 0-1 импульсов, поступающих на этот вход, то получаетс , что момент срабатывани  счетчика 10 по вычитающему входу также сдвигаетс  (отстает) на 180° (половину периода по отношению к импульсам с выхода элемента И7 (и практически по отношению к импульсам генератора 1), поэтому нулевой сигнал на выходе заема счетчика 10 импульсов по вл етс  через врем 

КТ + Т, а дл  рассматриваемого случа 

через врем  2,5Т, и перепад 0-1 сигнала на выходе заема счетчика 10 импульсов и, что тоже самое, на шине 13 соответствует середине третьего импульса, поступившего на шину 12, В остальном при поступлении четвертого импульса на шину 12 устройство работает аналогично предыдущим случа м. При поступлении на шину 12 п того и последующих импульсов устройство работает аналогично описанному выше, перепад

0-1 импульса, выдаваемого на шину 13, соответствует середине предыдущего импульса , поступившего на шину 12.

Экспериментальные исследовани 

макета за вл емого устройства в лабораторных услови х показали его работоспособность , при этом точность определени  импульсов выше, чем у прототипа, так как погрешность определени  середины импульса определ етс  только погрешностью квантовани  и не зависит от того.четный или нечетный результат квантовани . Формула изобретени  Устройство дл  определени  середины

импульсов периодической импульсной последовательности , содержащее генератор импульсов, первый элемент И, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов, первый и второй формирователи импульсов, первый триггер, первый счетчик импульсов, суммирующий вход которого соединен с выхода первого элемента И, второй элемент И, к второму входу которого подключен единичный выход первого

триггера, второй счетчик импульсов, входную шину, котора  соединена с первым входом первого элемента И и с входом первого формировател  импульсов, шину нулевого сигнала, котора  подключена к информационному входу первого триггера, выходную шину, котора  соединена с тактовым входом первого триггера и с выходом заема второго счетчика импульсов, отличающеес  тем, .что, с целью повышени  точности определени  середины импульсов, в него введены второй триггер и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, к второму входу которого подключен единичный выход второго триггера , информационный вход которого соединен с выходом первого разр да первого счетчика импульсов, выходы второго и остальных разр дов которого подключены к информационным входам второго счетчика импульсов, вход записи которого соединен с тактовым входом второго триггера, с входом установки в единичное положение первого триггера, с выходом первого формировател  импульсов и с входом второго формировател  импульсов, выход которого

подключен к входу сброса первого счетчика импульсов, суммирующий вход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,

выход которого подключен к вычитающему входу второго счетчика импульсов.