SU1177909A1 - Преобразователь кода в скважность импульсов - Google Patents

Description

Изобретение относится к цифровой технике и может быть использовано в цифровых и цифроаналоговых измерительных устройствах, времяимпульсных вычислительных устройствах, системах 5 автоматики и управления'.

Цель изобретения - повышение точ- . ности преобразования.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя кода в скваж- ,0 ность импульсов; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит блок Г вычитания, включающий триггер 2 и элемент И 3, первый 4 и второй 5 элементы И, 15 реверсивный счетчик 6 импульсов, первый 7 и второй 8 формирователи импульсов, первый элемент ИЛИ 9, элемент ИЛИ-НЕ 10, первый 11 и второй 1.2 триггеры, счетчик 13 импульсов, включаю- ₂0 щий триггеры 14-16 и элементы Й 17 и 18, группу элементов И 19, включаю- ^: щую элементы И 20-22, второй 23 и третий 24 элементы ИЛИ, регистр 25,. •входную шину 26, выходную шину 27 и 25 две группы шин 28 и 29 задания кода.

Тактовый вход блока 1 вычитания соединен с первым входом триггера 2, первым входом элемента ИЗ, первым входом первого триггера 11 и входной 30 шиной 25. Выход триггера 2 соединен с вторым входом элемента И 3, выход которого является выходом блока 1. вычитания, который соединен с первыми входами первого 4 и второго 5 35

элементов И. Выход первого элемента И 4 соединен с вычитающим входом 1” реверсивного счетчика 6, суммирующий вход которого "+1" соединен с выходом второго элемента И 5. Вход разрешения 40 записи V реверсивного счетчика 6 соединен с выходом первого формирователя 7. Выход прямого переноса реверсивного счетчика 6 ( соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 9, второй вход которого соединен 2

с выходом обратного переноса реверсивного счетчика 6 ( ί$θ) и с входом второго формирователя 8. Выход первого элемента ИЛИ 9 соединен со счет ным входом триггера 12, входом формирователя 7 и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 10. Первый выход второго триггера 12 соединен с вторым входом первого элемента И 4 и с входом счет чика 13 импульсов. Второй выход второго триггера 12 соединен с вторым входом второго элемента И 5 и первым входом элемента ИЛИ-НЕ 10, выход которого сбединен с вторым входом первого триггера 11. Триггеры 14-16 соединены последовательно. Вход триг гера 14 является входом счетчика 13

. импульсов и соединен с вторыми входа ми группы элементов И 19, выходы эле ментов И 20-22 являются входами труп

. пы элементов И 19 и соответственно . соединены с входами элемента ИЛИ 23.

Прямой выход первого триггера 14 счетчика 13 импульсов соединен с пер выми входами первого элемента И 17 счетчика 13 импульсов и второго элемента И 18. Инверсный выход триггера 14 является первым выходом счетчика 13 импульсов и соединён с вторым входом первого элемента И 20 группы элементов И 19. Инверсный выход триггера 15 счетчика 13 импульсов соединен с вторым входом элемента И 17, выход которого являет ся вторым выходом счетчика 13 импульсов и соединен с третьим входом второго элемента И 21 группы элементов И 19. Инверсный выход третьего триггера 16 счетчика 13 импульсов соединен С вторым входом второго элемента И 18., второй вход которого соединен с входом третьего триггера Л6, а выход является третьим выходом .счетчика 13 импульсов и соединен с третьим входом второго элемента И 18 :второй вход которого соединен с входом третьего триггера 16, а выход является третьим выходом счетчика 13, импульсов и соединен с третьим входом третьего элемента И 21 группы . элементов И 19, Первые входы группы элементов И 19 соединены с соответствующими выходами регистра 25, управляющий вход которого соединен с выходом второго формирователя 8 и первым входом третьего элемента ИЛИ 24. Выход второго элемента ИЛИ 23 соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 24, выход которого соединен с вычитающим входом блока 1 вычитания, который подключен к второму входу триггера 2 блока 1 вычитания. Выход первого триггера 11 соединен с выходной шиной 27. Информационные входы реверсивного счетчика 6 соединены с второй группой шин 29 задания кода, а информационные входы регистра 24 гс первой группой шин 28 задания кода.

. Устройство работает следующим образом.

⁴ Реверсивный счетчик 6 построен на основе широко применяемой микросхемы 155ИЕ7. Счетчик 6 имеет два счетных входа 1" и "+1". При подаче импульсов на вход 1" счетчик 6 работает в режиме вычитания. При нахождении сиг-30 нала в нулевом состоянии следующий входной импульс проходит на его выход обратного переноса " 0" и своим задним фронтом переводит счетчик в состояние П-1, где N - количество сос- 35 тояний счетчика 6.' При подаче импульсов на вход "+Г счетчик 6 работает в режиме сложения. Во время нахождения счетчика 6 в состоянии "-Ι" следующий входной импульс проходит на 40 его выход прямого переноса "^N-1" и! своим окончанием переводит 'счетчик 6 в нулевое состояние. При подаче одного импульса на вход разрешения записи "у" .в счетчик 6 параллельно за- 45 писывается код, присутствующий на второй группе шин 29.

На входную шину 26 поступают тактовые импульсы, которые при наличии разрешающего потенциала на выходе триг- 50 гера 2 проходят на выход элемента И 3. В зависимости от состояния второго триггера 12· тактовые импульсы поступают или на вычитающий вход реверсивного счетчика 6 "-1" через первый 55 элемент И 4, или на суммирующий вход "+1" через второй элемент И 5. Выходные импульсы реверсивного счетчика 6

10

15

20

25

1177909 . 4

поступают через первый элемент ИЛИ 9 на счетный вход второго триггера 12 и вход формирователя 7 импульсов. Второй триггер 12.при поступлении каждого импульса изменяет свое состояние на противоположное, а формирователь 7 по заднему фронту формирует импульс, по которому осуществляется запись кода с второй группы шин 29 в реверсивный счетчик 6. В качестве формирователей 7 и 8 импульсов можно использовать любые дифференцирующие цепу ·

Каждый импульс с выхода обратного переноса " 0" также поступает на

вход второго формирователя 8 импульсов, который аналогично первому формирователю 7 формирует импульс малой длительности, производящий запись кода с группы шин 29 в регистр 25.

При наличии на выходе второго элемента ИЛИ 23 нулевого потенциала импульс с выхода второго формирователя 8 через третий элемент ИЛИ 24 поступает на вычитающий вход блока I вычитания, переводя триггер 2 в запрещающее состояние. Следующий по времени импульс тактовой частоты не пройдет через элемент И 3, а своим окончанием переведет триггер 2 в исходное разрешающее состояние.

_/ На фиг.2 изображены временные диаграммы работы устройства для случая, когда N = 8, код, поступающий на вторую группу шин 29, равен четырем, а значение кода, поступающего на первую группу шин 28, равно нулю. В этом случае элементы И 20-22 группы эле- . ментов И 19 закрыты и на выходе второго элемента ИЛИ 23 постоянно присутствует значение логического нуля. Цифрами над изображением импульсов с выхода элемента И 3 на фиг.2 обозначены состояния реверсивного счетчика 6 после воздействия на него каждого импульса.

Из анализа временных диаграмм видно, что на выходе второго триггера 1 2 формируется последователь^· ность импульсов, длительность которых равна А+1, где А - значение кода, 'поступающего на вторую группу шин , :.29, длительность паузы равна N + 2-(А+1), а период повторения импульсов равен Ν+2. Цепь, состоящая из элемента ИЛИ—НЕ 10 и первого триггера 11, корректирует длительность импульсов, делая ее равной А. Для

5

1177909

6

этого на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 формируются импульсы короче^чем импульсы с выхода второго триггера 12 на половину периода тактовых импуль- 5 сов. В качестве первого триггера .11 используется ϋ-триггер, в котором информация на его ϋ-входе переписывается на его выход по каждому заднему фронту сигнала на его тактовом 10 входе, который соединен с входной шиной 26. Поскольку сигналы на выходе элемента ИЛИ-НЕ 10 (на Б-входе первого триггера 11) благодаря внутренним задержкам элементов задержаны 15 по отношению к тактовым импульсам, то переход первого триггера 11 в единичное состояние будет на один такт позднее, чем у импульсов на его ϋ-входе. Переход первого триггера 11 20

в нулевое состояние будет на половину периода тактовых импульсов позднее. Поэтому на выходе первого триггера 11 и на выходной шине 27 формируются импульсы с длительностью, ' 25

равной А^и с периодом повторения)

.равным Ν+2. Скважность выходных имN + 2

.импульсов равна —д—, т.е. длительность импульсов изменяется про- 30 порционально коду на второй группе шин 29.

Далее рассмотрим работу устройства, когда значение кода на первой группешин 28 не равно нулю. 35

•

Импульсы с выхода второго триггера 12, обозначим их количество в еди-+ ницу времени через XI, поступают на вход счетчика 13 импульсов. Количест-40 во импульсов в единицу времени на выходах счетчика 13 распределяется следующим образом. На первом выходе

XI

счетчика 13 -к— импульсов, на втоζ - 45

XI

ром выходе - -т--- импульсов, на

XI

третьем выходе - --- импульсов и

о

,т.д. ЭлементыИ 17и 18необходимы для укорачивания длительности выходных ⁵⁰ импульсов. Импульсы с выхода счетчика 13 поступают на входы группы элементов И 19. Соединение-входов элементов И 20-22 группы элементов И 19 с входом счетчика 13 необходимо для даль- ⁵⁵ нейшего уменьшения длительности выходных импульсов, чтобы исключить их слияние на выходе второго элемента ИЛЙ

23. На входы второго элемента ИЛИ 23 поступают только импульсы с выходов тех же элементов И 20-22, на входах : которых присутствуют разрешающие потенциалы с выхода регистра 25, выходной код которого равен коду первой группе шин 28. Обозначим значение этого кода через В '= У1*2*- + У2'2^Л +

+ УЗ*2°, где Уд - значение двоичных разрядов данного кода.

Тогда количество импульсов в единицу времени на выходе второго элемента ИЛИ 23 равно

_Х2 = + _Σ?.*.Χ1Ι_ ₊ _УЗдХ1___ ₌

= XI -^|-(У1· 2^К + У2-2* + УЗ*2^е ) =

__^ΧΙί_^Β ~ 25““

при разрядности счетчика 13 импульсов, равной ш,

Таким образом, последовательность импульсов с выхода второго триггера ,12 XI вызывает на выходе элемента второго ИЛИ 22 и на входе блока 1 вычитания последовательность импульсов, количество которых в единицу времени равно Х2, причем каждый импульс из этой последовательности увеличивает длительность импульсов с выхода второго триггера 12 на один период тактовых импульсов.

Определим суммарную длительность импульсов с выхода второго триггера 12 за единицу времени в периодах тактовой частоты. Очевидно, она равна сумме всех длительностей импульсов с выхода второго триггера 12 в случае, когда код на первой группе шин 28 равен нулю, плюс сумма всех изменений длительностей импульсов за счет последовательности импульсов с выхода второго элемента ИЛИ 23. Сумма всех длительностей импульсов с выхода второго триггера 12 в единицу времени при коде на первой группе шин 28, равном нулю, равна Х(ЦА+1). Сумма добавочных изменений‘длительностей равна Х2, так как каждый импульс с выхода второго элемента ИЛИ 23 увеличивает длительность импульсов с выхода второго триггера 12 ровно на один период тактовых импульсов.’" ,

Общая суммарная длительность в единицу времени равна

'7

1177909

8

XI(А+1)+Х1—~ = х,(а+1+'~5~) Средняя длительность каждого импульса в XI' раз меньше и равна

Цепочка из элемента ИЛИ-НЕ 10 и первого триггера 1I аналогично описанному уменьшает длительность импульса на единицу. Поэтому средняя длительность импульсов на выходной шине 26 равна А + ~-д, т.е. она

'выражается суммой целой части А и дробной части В.

На фиг.3 представлены временные диаграммы для случая, когда В = 4,

А - к, поэтому средняя длительность равна

V 4 + 4- = 4 1/2 .

Изменение длительности выходных импульсов на один период тактовой 25 Частоты может вызвать такое же изменение периода построения выходных импульсов, если длительность паузы

останется без изменений. В предлагаемом устройстве это исключается следующим образом.

5 При отсутствии импульсов на выходе второго элемента ИЛИ·23 каждый импульс на выходе "4 0” реверсивного счетчика 6 импульсов через второй формирователь 8, третий элемент ИЛИ Ю 24 и блок 1 вычитания удлиняет длительность паузы на один период тактовых импульсов. При появлении импульсов на выходе второго элемента ИЛИ 23 импульс с выхода- формировате15 ля 8 "сливается" с ним на третьем элементе ИЛИ 24 и не увеличивает длительности паузы, поэтому период повторения остается постоянным. При изменении кода на первой группе шин 28 20 код на выходе регистра 25 изменяется только в момент появления импульсов на выходе второго формирователя 8, по этому это не приводит к сбоям устройства.

Результирующая скважность выходных импульсов равна

О = -Л-ί 2 ⁴ А + Ё72">.

Фиг.1

1177909

77/	П..ПП.П ППП π η η η π η η η π Π η π ηη π η η π
	ГЭ	η		п
Т12
1“	л_I	:-1	ι-::
Ф7		л а,л	, «	Л
7/3	4 3 2 Τ и χι_η π η Γί	А А А А. А	η η А .. А А	η А $ Λ А А
Р		.о .....	η
Ф8		Й	П—
т?
		1 Г—
ИЛЯЖ
Я...	ί	1... Г	Р_ι	Г “""Т™ '.
	ι	Т................Г... .	и	-Г -

Фиг.2

ТИ	л.п η η π η η η η η η η η ηπηππηπηηπ η Π Π Π Π Π Π Π
г>Я-1	π	η		π		η
Т12
ί	' . I.. . .1	1	г-----	-1	Γ
Ф7	Й	.......................η.....-Й.................	Й	я	в	в
мш
I	*		1	1 1
тг	η
I		ι ι ι
из	η	ήήπ.άηάΗΗ^	η	Ηγ/π’π γΪγ/π	γι’π	г/гГп'п
*0		η	π.		π
Ф8		.........η	Й		л
	1	□	Л	1	1
712					г
		1
Т!5
		1
Т/6
Н19
1	I ......		ί	Ί
АЙ7-Л?	• ,
ί2_	1	ί ί	1	Γ	η
ΰύιΐοό
	ί	1	1	—1
К17
	------ί—	ι
Я18
				ί

Фиг.З

Claims (2)

1ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В СКВАЖНОСТЬ ИМПУЛЬСОВ, содержащий реверсивный счетчик импульсов, первый и второй триггеры, регистр, информационные входы которого подключены к соответствующим первым шинам задания кода, первый и второй формирователи импульсов, первый элемент ИЛИ, выход которого через первый формирователь импульсов соединен с входом разрешения записи реверсивного счетчика импульсов, выход прямого переноса которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а выход обратного переноса — с входом второго формирователя импульсов, и группу элементов И, первые входы которой соединены с соответствующими выходами регистра, а выход первого триггера является выходной шиной, о т л ичающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены первый и второй элементы И, элемент ИЛИ-НЕ, счетчик импульсов , второй и третий элементы ИЛИ и блок вычитания, тактовый вход которого является входной шиной и объединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ, при этом выход блока вычитания соединен с пер* выми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами второго триггера, второй выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, а вход объединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и подключен к выходу первого элемента ИЛИ; второй вход которого подключен к выходу обратного переноса реверсивного счетчика § импульсов, информационные входы которого подключены к соответствующим вторым шинам задания кода, вычитающий вход к выходу первого элемента И, а суммирующий вход - к выходу второго элемента И, причем выход второго формирователя импульсов ; подключен к управляющему входу регистра и первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к вычитающему входу блока вычитания, а второй вход - к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соответственно соединены с выходами группы элементов И, вторые входы которой объединены и соединены с первым выходом второго триггера и входом счетчика импульсов, Ныходы которого подключены к соответствующим·третьим входам группы элементов И.

2. Преобразователь по п.Г, отличающийся тем, что блок вычитания выполнен на элементе И и триггере, первый вход которого объединен с первым входом элемента И и является так5 и ,,1177909

1177909

товым входом блока вычитания, выходом которого является выход элемента И,: второй вход которого подключен к выходу триггера, второй вход которого является вычитающим входом блока вычитания ,

1