RU2385479C2 - Interpolating digital-time converter - Google Patents

Interpolating digital-time converter Download PDF

Info

Publication number
RU2385479C2
RU2385479C2 RU2008120114/28A RU2008120114A RU2385479C2 RU 2385479 C2 RU2385479 C2 RU 2385479C2 RU 2008120114/28 A RU2008120114/28 A RU 2008120114/28A RU 2008120114 A RU2008120114 A RU 2008120114A RU 2385479 C2 RU2385479 C2 RU 2385479C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
outputs
inputs
registers
register
Prior art date
Application number
RU2008120114/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008120114A (en
Inventor
Алексей Владимирович Медведев (RU)
Алексей Владимирович Медведев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская государственная технологическая академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская государственная технологическая академия filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская государственная технологическая академия
Priority to RU2008120114/28A priority Critical patent/RU2385479C2/en
Publication of RU2008120114A publication Critical patent/RU2008120114A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2385479C2 publication Critical patent/RU2385479C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: interpolating digital-time converter has a calibration unit, fourth and fifth registers, an inverter and a pulse frequency metre. Corresponding inputs of the resolver are connected to outputs of the pulse frequency metre, fourth and fifth registers, data inputs of the fourth and fifth registers are connected to corresponding outputs of the first and second coders. Clock inputs of the first and second registers, trigger, as well as inputs of the pulse frequency metre and the calibration unit are connected to outputs the volgate-controlled generator whose control input is connected to the output of the calibration unit, the input terminal is connected to the reset input of the pulse counter, the clock input of the third register, the input of the first digital delay line, the enable input of the first register and through the inverter to the rest input of the trigger and the enable input of the second register, true and complementary outputs of the trigger are connected to the clock inputs of the fourth and fifth registers respectively.
EFFECT: increased stability due to constant evaluation of accuracy and calibration of conversion.
2 dwg, 2 cl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к технике прецизионного измерения интервалов времени, в частности к устройствам для измерения длительности однократного импульса.The present invention relates to techniques for the precision measurement of time intervals, in particular to devices for measuring the duration of a single pulse.

Уровень техникиState of the art

Для измерения интервалов времени широко применяются преобразователи время-код, действие которых основано на подсчете числа импульсов эталонного периода, укладывающихся в измеряемый интервал времени. Для повышения точности преобразования за счет уменьшения шага квантования времени используются различные способы интерполяции эталонного периода.To measure time intervals, time-code converters are widely used, the action of which is based on counting the number of pulses of the reference period that fit into the measured time interval. To improve the accuracy of the conversion by reducing the time quantization step, various methods of interpolation of the reference period are used.

Известен цифровой измеритель интервалов времени [1], который содержит эталонный генератор импульсов, выход которого присоединен через первый элемент И к входу счетчика импульсов, при этом оставшийся вход первого элемента И подключен к выходу триггера, входы которого служат входами сигналов пуска и останова устройства. Кроме того, имеется подключенная к выходу эталонного генератора последовательная цепь множества элементов задержки, выход каждого из которых соединен с входом сброса соответствующего дополнительного триггера, число которых равно числу элементов задержки. Выходы всех дополнительных триггеров присоединены к входам шифратора. Процесс измерения начинается после сброса счетчика импульсов и триггеров импульсом пуска, а завершается импульсом останова. Старшие разряды результата измерения образуются на выходах счетчика импульсов и отображают целое число эталонных периодов, укладывающихся в измеряемый интервал, а младшие разряды результата образуются на выходах шифратора и отображают дробную часть эталонного периода - остаток от деления интервала на эталонный период в единицах времени задержки элемента задержки. Недостаток данного аналога - низкая точность измерения, погрешность которого не может быть меньше времени задержки одного элемента задержки.Known digital time interval meter [1], which contains a reference pulse generator, the output of which is connected through the first element And to the input of the pulse counter, while the remaining input of the first element And is connected to the output of the trigger, the inputs of which serve as inputs of the start and stop signals of the device. In addition, there is a series circuit of a plurality of delay elements connected to the output of the reference generator, the output of each of which is connected to the reset input of the corresponding additional trigger, the number of which is equal to the number of delay elements. The outputs of all additional triggers are connected to the inputs of the encoder. The measurement process begins after resetting the pulse counter and triggers by a start pulse, and ends with a stop pulse. The leading bits of the measurement result are generated at the outputs of the pulse counter and display an integer number of reference periods that fit into the measured interval, and the least significant bits of the result are generated at the encoder outputs and display the fractional part of the reference period - the remainder of dividing the interval by the reference period in units of the delay time of the delay element. The disadvantage of this analogue is the low accuracy of the measurement, the error of which cannot be less than the delay time of one delay element.

Аналогами настоящего изобретения являются также схемы цифровых преобразователей время-код, в которых использован нониусный метод оценки дробной части измеряемого с помощью эталонного генератора интервала времени, например схема, описанная в [2]. Данное устройство включает основной и дополнительный генераторы импульсов, периоды которых различаются на малую величину, которая и составляет значение разрешения по времени. В известное устройство входят также два триггера и два элемента И, управляющие процессом нониусной развертки, а также два счетчика импульсов, отображающих результат измерения. При высокой точности измерения данного устройства оно имеет низкую производительность, так как процесс нониусной развертки занимает множество опорных периодов, тем большее, чем выше точность измерения.Analogs of the present invention are also schemes of digital time-code converters in which a nonius method for evaluating the fractional part of a time interval measured by a reference generator is used, for example, the circuit described in [2]. This device includes a primary and secondary pulse generators, the periods of which differ by a small amount, which is the value of the resolution in time. The known device also includes two triggers and two And elements that control the vernier sweep process, as well as two pulse counters that display the measurement result. With high accuracy of measurement of this device, it has low productivity, since the vernier sweep process takes many reference periods, the greater, the higher the measurement accuracy.

Другим аналогом настоящего изобретения является временной интерполятор [3], содержащий счетчик импульсов и секционированную линию задержки, входы которых соединены с общим зажимом опорных сигналов. Устройство включает регистр в виде множества триггеров с общими информационными и сбросовыми входами, причем синхронизирующие входы триггеров соединены с соответствующими промежуточными отводами линии задержки. Кроме того, в схему входит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), которое служит преобразователем термометрического кода регистра в двоичный код. Общее время задержки секционированной линии задержки равно одному опорному периоду. Запуск устройства осуществляется синхронизированным с опорным сигналом стартовым импульсом, который разрешает работу счетчика импульсов. Одновременно опорные сигналы распространяются по линии задержки. В момент поступления стопового импульса счетчик импульсов фиксирует число полных опорных периодов, уложившихся в измеряемый интервал, а регистр - номер отвода секционированной линии задержки, до которого успел распространиться опорный сигнал. В итоге счетчик отражает старшие биты результата измерения, а ПЗУ - младшие биты. Погрешность измерения определяется в аналоге временем задержки одной секции линии задержки, что существенно меньше опорного периода. Кроме того, имеется дополнительный источник погрешности преобразования из-за возможной неравномерности задержки отдельных секций линии задержки.Another analogue of the present invention is a time interpolator [3] containing a pulse counter and a partitioned delay line, the inputs of which are connected to a common terminal of the reference signals. The device includes a register in the form of a plurality of triggers with common information and fault inputs, the trigger synchronizing inputs being connected to the corresponding intermediate taps of the delay line. In addition, the scheme includes read-only memory (ROM), which serves as a converter of the thermometric code of the register into binary code. The total delay time of the partitioned delay line is one reference period. The device is started by a start pulse synchronized with the reference signal, which allows the pulse counter to work. At the same time, reference signals propagate along the delay line. At the moment of arrival of the stop pulse, the pulse counter records the number of complete reference periods that fit into the measured interval, and the register indicates the number of taps of the partitioned delay line to which the reference signal has propagated. As a result, the counter reflects the high bits of the measurement result, and the ROM reflects the low bits. The measurement error is determined in analogue by the delay time of one section of the delay line, which is significantly less than the reference period. In addition, there is an additional source of conversion error due to the possible uneven delay of individual sections of the delay line.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является устройство для преобразования интервала времени с двойной интерполяцией [4]. Данный аналог, принятый за прототип, построен на основе мультифазного генератора (МФГ). Один регистр с выходным шифратором фиксирует двоичный код позиции сигнала Старт внутри опорного периода МФГ, а второй регистр со своим шифратором - код позиции сигнала Стоп. На протяжении интервала между входными сигналами разрешается работа счетчика импульсов, который отображает в двоичном коде число полных опорных периодов, укладывающихся в преобразуемый интервал. Состояние счетчика импульсов также записывается в третий регистр сигналом Стоп.The closest in technical essence to the present invention is a device for converting a time interval with double interpolation [4]. This analogue, adopted as a prototype, is built on the basis of a multiphase generator (MFG). One register with the output encoder fixes the binary code of the position of the Start signal inside the MFG reference period, and the second register with its encoder fixes the code of the Stop signal position. During the interval between the input signals, the pulse counter is allowed to operate, which displays in binary code the number of complete reference periods that fit into the converted interval. The status of the pulse counter is also recorded in the third register by the Stop signal.

МФГ, построенный на основе цепи элементов задержки, на каждом выходе вырабатывает импульсы типа «меандр». В моменты поступления входных сигналов Старт и Стоп в первый и второй регистры соответственно записываются термометрические коды их фаз, отсчитанные по интерполирующей субшкале МФГ. Поскольку признаком типа зафиксированной регистром волны МФГ служит состояние первого выхода регистра, то оно может рассматриваться как состояние старшего разряда двоичного кода фазы. Шифраторы преобразуют термометрические коды регистров в двоичные числа, отражающие порядковые номера выходов регистров, на которых происходит инверсия логического состояния, то есть двоичные коды моментов поступления сигналов Старт и Стоп.The MFG, built on the basis of a chain of delay elements, generates meander pulses at each output. At the moments when the Start and Stop input signals arrive, the thermometric codes of their phases are recorded in the first and second registers, which are counted from the interpolating subscale of the MFG. Since the state of the first output of the register serves as a sign of the type registered by the MFG wave, it can be considered as the state of the highest bit of the binary phase code. The encoders convert the thermometric codes of the registers into binary numbers that reflect the serial numbers of the outputs of the registers on which the inversion of the logical state occurs, that is, the binary codes of the moments of arrival of the Start and Stop signals.

К достоинству данного устройства можно отнести простоту и чисто цифровое исполнение устройства.The advantages of this device include the simplicity and purely digital design of the device.

Недостатком прототипа является недостаточная точность и низкая стабильность при изменениях температуры и питающего напряжения, поскольку не предусмотрен режим калибровки.The disadvantage of the prototype is the lack of accuracy and low stability with changes in temperature and supply voltage, since there is no calibration mode.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Целью настоящего изобретения является повышение точности и стабильности преобразователя время-код. Указанная цель достигается введением процедуры калибровки и фиксации моментов спада и фронта измеряемого интервала относительно фронтов генератора, управляемого напряжением (ГУН), выступающего в роли опорного генератора.The aim of the present invention is to improve the accuracy and stability of the time-code Converter. This goal is achieved by introducing a calibration procedure and fixing the recession and the front of the measured interval relative to the fronts of the voltage-controlled generator (VCO), which acts as a reference generator.

Интерполирующий преобразователь время-код содержит первую цифровую линию задержки (ЦЛЗ), множество выходов которой присоединено к соответствующим информационным входам первого и второго регистров, выходы которых соединены с соответствующими входами первого и второго шифраторов соответственно, а также ГУН, выходом подключенный к входу тактирования счетчика импульсов, триггер, вход установки которого соединен с входным зажимом устройства, третий регистр, информационными входами подключенный к соответствующим выходам счетчика импульсов, а выходами - к соответствующим входам решающего блока. Для достижения поставленной цели дополнительно введены блок калибровки, четвертый и пятый регистры, инвертор и измеритель частоты импульсов, причем соответствующие входы решающего блока подключены к выходам измерителя частоты импульсов, четвертого и пятого регистров, при этом информационные входы четвертого и пятого регистров соединены с соответствующими выходами первого и второго шифраторов, тактовые входы первого и второго регистров, триггера, а также входы измерителя частоты импульсов и блока калибровки соединены с выходом ГУН, вход управления которого соединен с выходом блока калибровки, входной зажим соединен с входом сброса счетчика импульсов, тактовым входом третьего регистра, входом первой ЦЛЗ, входом разрешения первого регистра и через инвертор - с входом сброса триггера и входом разрешения второго регистра, прямой и инверсный выходы триггера соединены с входами тактирования четвертого и пятого регистров соответственно.The interpolating time-code converter contains a first digital delay line (DLC), the set of outputs of which are connected to the corresponding information inputs of the first and second registers, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first and second encoders, respectively, as well as a VCO connected to the pulse counter clock input , a trigger, the installation input of which is connected to the input terminal of the device, a third register, information inputs connected to the corresponding outputs of the pulse counter s, and outputs - to the corresponding inputs of the casting unit. To achieve this goal, a calibration block, fourth and fifth registers, an inverter and a pulse frequency meter are additionally introduced, and the corresponding inputs of the deciding block are connected to the outputs of the pulse frequency meter, fourth and fifth registers, while the information inputs of the fourth and fifth registers are connected to the corresponding outputs of the first and second encoders, the clock inputs of the first and second registers, the trigger, as well as the inputs of the pulse frequency meter and the calibration unit are connected to the output of the VCO, The control code of which is connected to the output of the calibration unit, the input terminal is connected to the pulse counter reset input, the third register clock input, the first DLC input, the first register enable input, and through the inverter to the trigger reset input and the second register enable input, direct and inverse trigger outputs connected to the clock inputs of the fourth and fifth registers, respectively.

Блок калибровки содержит вторую ЦЛЗ, шестой регистр, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами второй цифровой линии задержки, а выходы - с соответствующими входами третьего шифратора, выходами связанного с цифровым входом компаратора, выходы которого присоединены к соответствующим входам реверсивного счетчика импульсов, причем реверсивный счетчик своими выходами соединен с входами цифроаналогового преобразователя (ЦАП), выход ЦАП является выходом блока калибровки, а вход второй ЦЛЗ и тактовый вход шестого регистра являются входом блока калибровки.The calibration unit contains a second DLC, a sixth register, the information inputs of which are connected to the corresponding outputs of the second digital delay line, and the outputs are connected to the corresponding inputs of the third encoder, the outputs associated with the digital input of the comparator, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the reversible pulse counter, and the reversible counter its outputs are connected to the inputs of the digital-to-analog converter (DAC), the output of the DAC is the output of the calibration unit, and the input of the second DLC and the clock input of the sixth Registers are input calibration unit.

Первая и вторая ЦЛЗ могут быть выполнены в виде последовательной цепи элементов задержки.The first and second DLC can be made in the form of a sequential chain of delay elements.

Принцип действия предлагаемого устройства основан на стробировании состояний первой ЦЛЗ во время распространения по ней измеряемого интервала времени, относительно периода импульсов ГУН. Указанные состояния, соответствующие цифровому отсчету фронта и спада интервала времени, запоминаются первым и вторым регистрами, которые тактируются импульсами, вырабатываемыми ГУН Т0. Число полных периодов ГУН, укладывающихся в интервале, фиксируется счетчиком импульсов и запоминается в третьем регистре. Блок калибровки подстраивает частоту ГУН так, чтобы его импульсы, распространяясь по второй ЦЛЗ, проходили определенное количество звеньев второй ЦЛЗ, равное Q, причем значение Q постоянно стремится быть равным константе А, подаваемой на вход компаратора. Данные с выходов измерителя частоты, третьего, четвертого и пятого регистров накапливаются и обрабатываются в решающем блоке.The principle of operation of the proposed device is based on the gating of the states of the first CLL during the propagation of a measured time interval over it, relative to the period of the VCO pulses. The indicated states corresponding to the digital counting of the edge and fall of the time interval are remembered by the first and second registers, which are clocked by the pulses generated by the VCO T 0 . The number of full VCO periods falling within the interval is fixed by a pulse counter and stored in the third register. The calibration unit adjusts the frequency of the VCO so that its pulses propagating along the second DLC pass a certain number of links of the second DLC equal to Q, and the value of Q constantly tends to be equal to the constant A supplied to the input of the comparator. Data from the outputs of the frequency meter, the third, fourth and fifth registers are accumulated and processed in the decision block.

Код, отражающий длительность интервала, равен:The code reflecting the duration of the interval is:

Figure 00000001
Figure 00000001

где N0 - двоичное состояние третьего регистра, N1, N2 - двоичные состояния четвертого и пятого регистров шифраторов, А - константа, подаваемая на вход компаратора в блоке калибровки.where N 0 is the binary state of the third register, N 1 , N 2 are the binary states of the fourth and fifth registers of the encoders, A is the constant supplied to the input of the comparator in the calibration block.

Таким образом, в предлагаемом интерполирующем преобразователе время-код постоянно идет калибровка результата. Оценка измерения выполняется в каждом периоде ГУН, полученное на выходе третьего шифратора число Q, стремящееся быть равным константе А, позволяет оценить текущее в данных условиях значение времени задержки звена второй ЦЛЗ как tD0/А и учесть его при расчете длительности измеряемого интервала.Thus, in the proposed interpolating time-code converter, the result is constantly calibrated. Measurement evaluation is performed in each period of the VCO, the number Q received at the output of the third encoder, tending to be equal to constant A, allows us to estimate the current value under the conditions of the delay time of the second link CLS link as t D = T 0 / A and take it into account when calculating the duration of the measured interval .

Перечень чертежейList of drawings

На фиг.1 представлена функциональная схема интерполирующего преобразователя время-код в соответствии с настоящим изобретением.Figure 1 presents a functional diagram of an interpolating time-code converter in accordance with the present invention.

На фиг.2 изображены временные диаграммы сигналов, поясняющие принцип действия интерполирующего преобразователя время-код.Figure 2 shows the timing diagrams of the signals explaining the principle of operation of the interpolating converter time-code.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

Представленная на фиг.1 схема интерполирующего преобразователя время-код содержит входной зажим 1, первую ЦЛЗ 2, генератор, управляемый напряжением 3, инвертор 4, счетчик импульсов 5, первый - пятый регистры 6-10, триггер 11, первый 12 и второй 13 шифраторы, измеритель частоты 14 импульсов, решающий блок 15 и блок калибровки 16, причем соответствующие входы решающего блока 15 подключены к выходам третьего регистра 8, измерителя частоты 14 импульсов, четвертого 9 и пятого 10 регистров, при этом информационные входы четвертого 9 и пятого 10 регистров соединены с соответствующими выходами первого 12 и второго 13 шифраторов, входы которых соединены с выходами первого 6 и второго 7 регистров соответственно, информационные входы которых соединены с соответствующими выходами первой ЦЛЗ 2, а информационные входы третьего регистра 8 соединены с соответствующими выходами счетчика импульсов 5, тактовые входы первого 6 и второго 7 регистров, счетчика импульсов 5, триггера 11, а также входы измерителя частоты 14 импульсов и блока калибровки 16 соединены с выходом генератора, управляемого напряжением 3, вход управления которого соединен с выходом блока калибровки 16, входной зажим 1 соединен с инверсным входом сброса счетчика импульсов 5, тактовым входом третьего регистра 8, тактируемого по спаду, входом установки триггера 11, входом первой ЦЛЗ 2, входом разрешения работы первого регистра 6 и входом инвертора 4, выход которого соединен с входом сброса триггера 11 и входом разрешения работы второго регистра 7, прямой и инверсный выходы триггера соединены с входами тактирования четвертого 9 и пятого 10 регистров соответственно.The diagram of the time-code interpolating converter shown in FIG. 1 contains an input terminal 1, a first DLC 2, a voltage-controlled generator 3, an inverter 4, a pulse counter 5, the first to fifth registers 6-10, trigger 11, the first 12 and second 13 encoders , a frequency meter 14 pulses, a deciding unit 15 and a calibration unit 16, the corresponding inputs of the deciding unit 15 being connected to the outputs of the third register 8, a frequency meter 14 pulses, the fourth 9 and fifth 10 registers, while the information inputs of the fourth 9 and fifth 10 registers are connectedwith the corresponding outputs of the first 12 and second 13 encoders, the inputs of which are connected to the outputs of the first 6 and second 7 registers, respectively, the information inputs of which are connected to the corresponding outputs of the first DLC 2, and the information inputs of the third register 8 are connected to the corresponding outputs of the pulse counter 5, clock inputs the first 6 and second 7 registers, pulse counter 5, trigger 11, as well as the inputs of the frequency meter 14 pulses and the calibration unit 16 are connected to the output of the generator controlled by voltage 3, the control input If it is connected to the output of the calibration unit 16, the input terminal 1 is connected to the inverse input of the reset of the pulse counter 5, the clock input of the third register 8, clocked down, the input of the trigger setting 11, the input of the first DSC 2, the input of the first work register 6 and the inverter input 4, the output of which is connected to the reset input of the trigger 11 and the enable input of the second register 7, the direct and inverse outputs of the trigger are connected to the clock inputs of the fourth 9 and fifth 10 registers, respectively.

Блок калибровки содержит вторую ЦЛЗ 17, шестой регистр 18, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами второй ЦЛЗ 17, а выходы - с соответствующими входами третьего шифратора 19. Третий шифратор 19, компаратор 20, реверсивный счетчик 21 и ЦАП 22 подключены последовательно друг за другом, причем выход ЦАП 22 является выходом блока калибровки 16, а вход второй ЦЛЗ 17 и тактовый вход шестого регистра 18 являются входом блока калибровки 16 соединенного с выходом генератора, управляемого напряжением 3.The calibration unit contains a second DLC 17, sixth register 18, the information inputs of which are connected to the corresponding outputs of the second DLC 17, and the outputs to the corresponding inputs of the third encoder 19. The third encoder 19, comparator 20, the reverse counter 21 and the DAC 22 are connected in series with each other moreover, the output of the DAC 22 is the output of the calibration unit 16, and the input of the second DLC 17 and the clock input of the sixth register 18 are the input of the calibration unit 16 connected to the output of the voltage-controlled generator 3.

ЦЛЗ 2 и 17 в предпочтительном варианте осуществления представляют собой последовательную цепь элементов задержки. Элементом задержки может служить любой неинвертирующий логический элемент. В качестве решающего блока может использоваться ЭВМ.DLC 2 and 17 in a preferred embodiment are a series circuit of delay elements. A delay element can be any non-inverting logic element. A computer can be used as a decisive block.

Порядок функционирования устройства (фиг.1) иллюстрируется временными диаграммами, показанными на фиг.2. ГУН 3 непрерывно снабжает вторую ЦЛЗ 17 опорными импульсами 24. На вход компаратора подается константа A, определяющая какое количество звеньев второй ЦЛЗ 17 пройдут импульсы, вырабатываемые ГУН 3. В каждом периоде ГУН 3 комбинация чисел с выхода второй ЦЛЗ 17, в виде термометрического кода, через шестой регистр 18 подается на третий шифратор 19, преобразующий ее в двоичную форму Q. Компаратор 20, сравнивая два числа на своих входах: Q и константу А, вырабатывает признак, на основании которого реверсивный счетчик 21 импульсов складывает или вычитает единицу из своего предыдущего состояния. Состояние реверсивного счетчика 21 импульсов подается на ЦАП 22, который подстраивает частоту ГУН 3 так, чтобы его импульсы, распространяясь по второй ЦЛЗ 17, проходили определенное количество звеньев, равное константе А. Таким образом, число на выходе третьего шифратора 19 Q будет всегда стремиться быть равным константе А. Измерив с помощью измерителя частоты 14 импульсов частоту ГУН 3 и зная, что значение Q постоянно стремится быть равным константе А, находится значение времени задержки звена второй ЦЛЗ 17 как tD0/А, справедливое для двух идентичных ЦЛЗ 2 и 17.The operating order of the device (figure 1) is illustrated by the timing diagrams shown in figure 2. VCO 3 continuously supplies the second DLC 17 with reference pulses 24. The constant A is supplied to the input of the comparator, which determines how many links of the second DLC 17 will pass the pulses generated by the VCO 3. In each period of the VCO 3, the combination of numbers from the output of the second DLC 17, in the form of a thermometric code, through the sixth register 18, it is supplied to the third encoder 19, converting it into binary Q form. Comparator 20, comparing two numbers at its inputs: Q and constant A, produces a sign based on which the reversible pulse counter 21 adds or subtracts nitsu from its previous state. The state of the reverse counter 21 pulses is fed to the DAC 22, which adjusts the frequency of the VCO 3 so that its pulses propagating along the second DLC 17 pass a certain number of links equal to the constant A. Thus, the number at the output of the third encoder 19 Q will always tend to be equal to the constant A. By measuring the frequency of the VCO 3 with a frequency meter of 14 pulses and knowing that the value of Q constantly tends to be equal to the constant A, we find the value of the delay time of the link of the second DLC 17 as t D = T 0 / A, valid for two idents egg CLP 2 and 17.

Процесс преобразования инициируется импульсом измеряемой длительности 23 Тx, который начинает распространяться по ЦЛЗ 2 и одновременно разрешает работу счетчика импульсов 5. В моменты появления первых после фронта и спада импульса 23 Тx опорных импульсов 24 от ГУН 3 цифровые состояния отводов 25-30 ЦЛЗ 2 записываются в первый 6 и второй 7 регистры. Записанные в регистры 6 и 7 коды являются термометрическими кодами вида 000…111, либо 111…000. Эти состояния после преобразования в первом 12 и втором 13 шифраторах в прямые двоичные коды отражают погрешности квантования Δt1 и Δt2 24 в начале и конце импульса как двоичные числа N1 и N2, которые запоминаются четвертым 9 и пятым 10 регистрами. Счетчик импульсов 5 к окончанию импульса 23 ТХ достигает состояния N0, запоминаемое третьим регистром 8. Значение на выходе измерителя частоты 14 импульсов и числа N0 с выходов третьего регистра 8, N1 и N2 с выходов четвертого 9 и пятого 10 регистров соответственно, работой которых управляет триггер 11, передаются на соответствующие входы решающего блока 15 для вычисления значения интервала:The conversion process is initiated by a pulse of measured duration 23 Tx, which begins to propagate along the DSC 2 and simultaneously enables the operation of the pulse counter 5. At the moments of the appearance of the first 24 pulses from the VCO 3 after the front and the fall of the pulse 23 Tx, the digital states of the taps 25-30 of the DSC 2 are recorded in first 6 and second 7 registers. The codes recorded in registers 6 and 7 are thermometric codes of the form 000 ... 111, or 111 ... 000. These states after conversion in the first 12 and second 13 encoders to direct binary codes reflect the quantization errors Δt 1 and Δt 2 24 at the beginning and end of the pulse as binary numbers N 1 and N 2 , which are stored in the fourth 9 and fifth 10 registers. The pulse counter 5 to the end of the pulse 23 T X reaches the state N 0 , remembered by the third register 8. The value at the output of the frequency meter 14 pulses and the number N 0 from the outputs of the third register 8, N 1 and N 2 from the outputs of the fourth 9 and fifth 10 registers, respectively , the operation of which is controlled by the trigger 11, are transmitted to the corresponding inputs of the decision block 15 to calculate the value of the interval:

Figure 00000002
Figure 00000002

Погрешность преобразования складывается из погрешности оценки времени задержки звена второй ЦЛЗ 17 и погрешности оценивания Δt1 и Δt2 24 и составляет:The conversion error consists of the error in estimating the delay time of the link of the second CLL 17 and the estimation error Δt 1 and Δt 2 24 and is:

Figure 00000003
Figure 00000003

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет преобразование время-код и одновременно оценивает точность преобразования, компенсируя низкую стабильность при использовании ЦЛЗ.Thus, the proposed device performs the conversion of time-code and at the same time evaluates the accuracy of the conversion, compensating for the low stability when using the CLZ.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает более высокую стабильность за счет постоянной оценки точности и калибровки преобразования.Compared with the prototype, the proposed device provides higher stability due to the constant assessment of accuracy and calibration of the conversion.

ЛитератураLiterature

1. Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1981, с.166, рис.3.27.1. Shlyandin V.M. Digital measuring devices: Textbook for high schools. - M.: Higher School, 1981, p. 166, Fig. 3.27.

2. Там же, с.163, рис.3.25.2. Ibid., P.163, fig. 3.25.

3. Патент США 4439046, МПК G04 8/00, 27.03.1984 г.3. US patent 4439046, IPC G04 8/00, 03/27/1984

4. Устройство для измерения интервала времени. - Патент РФ №2260830 / Чулков В.А.4. Device for measuring the time interval. - RF patent №2260830 / Chulkov V.A.

Claims (2)

1. Интерполирующий преобразователь время-код, содержащий первую цифровую линию задержки, множество выходов которой присоединено к соответствующим информационным входам первого и второго регистров, выходы которых соединены с соответствующими входами первого и второго шифраторов соответственно, а также генератор, управляемый напряжением, выходом подключенный к входу тактирования счетчика импульсов, триггер, вход установки которого соединен с входным зажимом устройства, третий регистр, информационными входами подключенный к соответствующим выходам счетчика импульсов, а выходами - к соответствующим входам решающего блока, отличающийся тем, что в него введены блок калибровки, четвертый и пятый регистры, инвертор и измеритель частоты импульсов, причем соответствующие входы решающего блока подключены к выходам измерителя частоты импульсов, четвертого и пятого регистров, при этом информационные входы четвертого и пятого регистров соединены с соответствующими выходами первого и второго шифраторов, тактовые входы первого и второго регистров, триггера, а также входы измерителя частоты импульсов и блока калибровки соединены с выходом генератора, управляемого напряжением, вход управления которого соединен с выходом блока калибровки, входной зажим соединен с входом сброса счетчика импульсов, тактовым входом третьего регистра, входом первой цифровой линии задержки, входом разрешения первого регистра и через инвертор - с входом сброса триггера и входом разрешения второго регистра, прямой и инверсный выходы триггера соединены с входами тактирования четвертого и пятого регистров соответственно.1. An interpolating time-code converter containing a first digital delay line, the set of outputs of which are connected to the corresponding information inputs of the first and second registers, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first and second encoders, respectively, as well as a voltage-controlled generator connected to the input clock of the pulse counter, a trigger, the installation input of which is connected to the input terminal of the device, the third register, information inputs connected to the corresponding the output outputs of the pulse counter, and the outputs to the corresponding inputs of the decisive unit, characterized in that it includes a calibration unit, fourth and fifth registers, an inverter and a pulse frequency meter, and the corresponding inputs of the decisive block are connected to the outputs of the pulse frequency meter, fourth and fifth registers, while the information inputs of the fourth and fifth registers are connected to the corresponding outputs of the first and second encoders, the clock inputs of the first and second registers, the trigger, as well as the measurement inputs The pulse frequency amplifier and the calibration unit are connected to the output of a voltage controlled generator, the control input of which is connected to the output of the calibration unit, the input terminal is connected to the pulse counter reset input, the third register clock input, the first digital delay line input, the first register enable input and through the inverter - with the trigger reset input and the second register enable input, the direct and inverse trigger outputs are connected to the clock inputs of the fourth and fifth registers, respectively. 2. Интерполирующий преобразователь время-код по п.1, отличающийся тем, что блок калибровки содержит вторую цифровую линию задержки, шестой регистр, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами второй цифровой линии задержки, а выходы - с соответствующими входами третьего шифратора, выходами связанного с цифровым входом компаратора, выходы которого присоединены к соответствующим входам реверсивного счетчика импульсов, причем реверсивный счетчик своими выходами соединен с входами цифроаналогового преобразователя, выход цифроаналогового преобразователя является выходом блока калибровки, а вход второй цифровой линии задержки и тактовый вход шестого регистра являются входом блока калибровки. 2. The time-code interpolating converter according to claim 1, characterized in that the calibration unit comprises a second digital delay line, a sixth register, the information inputs of which are connected to the corresponding outputs of the second digital delay line, and the outputs to the corresponding inputs of the third encoder, outputs connected with a digital input of a comparator, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of a reversible pulse counter, and the reversible counter with its outputs connected to the inputs of the digital-analog converter , Output digital to analog converter is an output of the calibration unit and the input of the second digital delay line and a clock input of the sixth register are input calibration unit.
RU2008120114/28A 2008-05-20 2008-05-20 Interpolating digital-time converter RU2385479C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008120114/28A RU2385479C2 (en) 2008-05-20 2008-05-20 Interpolating digital-time converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008120114/28A RU2385479C2 (en) 2008-05-20 2008-05-20 Interpolating digital-time converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008120114A RU2008120114A (en) 2009-11-27
RU2385479C2 true RU2385479C2 (en) 2010-03-27

Family

ID=41476284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008120114/28A RU2385479C2 (en) 2008-05-20 2008-05-20 Interpolating digital-time converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2385479C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546075C1 (en) * 2014-05-13 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" Time interval digital measuring transducer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546075C1 (en) * 2014-05-13 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный технологический университет" Time interval digital measuring transducer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008120114A (en) 2009-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6771202B2 (en) Analog-to-digital conversion method and device
EP2301145B1 (en) Circuit with a time to digital converter and phase measuring method
CA2550464C (en) High resolution time interval measurement apparatus and method
JPH05215873A (en) Continuous time interpolator
EP2533423B1 (en) Method for detecting with a high temporal accuracy a threshold crossing instant by a signal
GB2397709A (en) Digital timing apparatus
CN103580656A (en) Triggering vibration real-time correction circuit and method in random sampling process
JPH0682573A (en) Time interval detecting circuit
JP5166869B2 (en) Clock jitter measurement
Mantyniemi et al. A high resolution digital CMOS time-to-digital converter based on nested delay locked loops
RU2385479C2 (en) Interpolating digital-time converter
US10972116B2 (en) Time to digital converter and A/D conversion circuit
JP5914718B2 (en) Time base with oscillator, frequency division circuit and clock pulse suppression circuit
RU2303803C2 (en) Time-code transformer
US7062733B1 (en) Method and apparatus for delay line calibration
JP2013205092A (en) Time measuring device
RU2260830C1 (en) Time interval meter
JP7404743B2 (en) A/D conversion circuit
RU2561999C1 (en) Interpolating converter of time interval into digital code
JP7135997B2 (en) Time measurement circuit and integral A/D converter
EP1983650A1 (en) Corrected DE translation: Differenzzeit-Digital-Wandler Corrected FR translation: Convertisseur temps différentiel-numérique
RU2260778C1 (en) Device for measuring average temperature
Li et al. Large dynamic range accurate digitally programmable delay line with 250-ps resolution
KR102420037B1 (en) Time-to-digital converter supporting run-time calibration
US6944099B1 (en) Precise time period measurement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100521