SU1370645A2 - Устройство дл формировани управл емых отметок времени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано при построении измерительных систем . Цель изобретени  - повышение точности формировани  управл емых отметок времени при одновременном расширении функциональных возможностей - достигаетс  за счет введени  дополнительного режима коррекции шкалы времени. Дл  этого в схему устройства дополнительно введены элемент ИЛИ 19, блок 14 сравнени , два элемента И 15 и 17, формирователь 18 импульсов и триггер 16. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 и делитель 2 частоты, последовательно соединенные счетчики секунд 3, минут 4 и часов 5, фазосдвигающий блок 6, переключатель 7, элемент И 8, дешифратор 9, триггеры 10, И и 12, элемент ИЛЙ- НЕ 13 и блок 14 сравнени  кодов. Изобретение может быть также использовано как в устройствах дл  формировани  управл емых отметок времени, так и в качестве устройства дл  коррекции шкалы времени. 5 ил. с S6 (Л

Description

коррекци 

СО

о

Ф

сл

К)

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано при построении измерительных систем.

Цель изобретени  - повышение точности формировани  управл емых отметок времени при одновременном расширении функциональных возможностей за счет введени  дополнительного режима коррекции шкалы времени.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства дл  формировани  управл емых отметок времени; на фиг. 2 5 - временные диаграммы, по сн ющие его работу.

Устройство дл  формировани  управл емых отметок времени содержит последовательно соединенные генератор

1и делитель 2 частоты, последовательно соединенные счетчики секунд 3, минут 4 и часов 5, а также фазосдви- гающий блок 6, переключатель 7, элемент И 8, дешифратор 9, триггеры 10 - 12 элемент ИЛИ-НЕ 13, блок 14 сравнени  кодов, элемент И 15, триггер 16, элемент И 17, формирователь 18 импульсов и элемент ИЛИ 19. Выходы разр дов делител  2 частоты соединены с входами фазосдвигающего блока 6. Выход фазосдвигающего блока 6 и первый выход делител  2 частоты соединены через переключатель 7 с первым вxoдo элемента И 8. Выходы разр дов счетчика 3 секунд через дешифратор 9 соединены с информационным входом триггера 10, вход синхронизации которого соединен с вторым выходом делител 

2частоты. Пр мые выходы триггеров 10 и 11 соединены соответственно с вторым и третьим входами элемента ИВ. Информационные выходы фазосдви- гающего блока 6 подключены к первым входам блока 14 сравнени  кодов, выход которого соединен с первым входом элемента И 15. Выход элемента И 8 соединен с первыми входами элементов И 17 и ИЛИ-НЕ 13. Второй вход элемента ИЛИ-НЕ 13 соединен с инверсньт выходом триггера 12, S-вход которого соединен с пусковой шиной, а R-вход - с R-входом триггера 11 и подключен

к шине сброса. Дополнительный вход элемента ИЛИ-НЕ 13 соединен с входом синхронизации триггера 16, входом установки делител  2 частоты, вторым входом элемента И 15 и подключен к выходу формировател  1В импульсов. Вход формировател  1В подключен к выходу элемента И 17, второй вход кото

Г

0

5

рого соединен с выходом триггера 16. Вход S триггера 16 соединен с шиной Коррекци . Первый выход делител  2 частоты через элемент ИЛИ 19 соединен с входом счетчика 3 секунд. Вход фазосдвигающего блока соединен с шиной Код.

Фазосдвигающий блок 6 состоит из блока 20 сравнени  кодов и регистра 21. Первые входы блока 20 сравнени  кодов соединены с выходами делител  2 частоты. Выходы регистра 21 соединены с входами блока 20 сравнени  кодов и  вл ютс  информационными выходами фазосдвигающего блока 6. Вход записи регистра 21 соединен с шиной Код.

Устройство дл  формировани  управл емых отметок времени работает следующим образом.

Устройство работает в двух режимах: формирование управл емых отметок времени и коррекци  шкалы времени .

Генератор 1 вырабатьтает периодическую последовательность импульсов, например, с частотой 1 МГц, котора  делитс  делителем 2 частоты до 1 Гц. Делитель 2 частоты имеет два выхода сигналов, причем временной, сдвиг между ними равен половине периода повторени  импульсов, т.е. 0,5 с (фиг. 2д,е, фиг. Зд,е, фиг. 4д,е). Сигнал на первом выходе делител  частоты 2 по вл етс  в момент его обнулени  фиг.2д, а сигнал на втором выходе - через 0,5 с после обнулени  (фиг. 2е). Сигнал с первого выхода делител  частоты через элемент ИЛИ 19 поступает на счетчик 3 секунд, который представл ет собой делитель частоты на 60 и пропускает на свой выход каждый 60-й импульс входной частоты, т.е. 5 формирует минутные метки.

Счетчики минут 4 и часов 5 представл ют собой делители частоты на 60 и 24 соответственно. Таким образом , счетчики 3-5 выполн ют функцию хранени  времени. Дешифратор 9 настроен на число 59 и формирует на своем выходе сигнал длительностью 1 с (фиг. 2и). С помощью триггера 10 за счет стробировани  сигналом 1 Гц с второго выхода делител  2 частоты сигнал дешифратора 9 смещаетс  по временной оси (фиг. 2к).

Фазосдвигающий блок 6 предназначен дл  формировани  периодических

0

5

0

0

55

сигналов с частотой 1 Гц, сдвинугых на опр еделен ую величину относительно импульсов на первом выходе делител  2 частоты.

Временной сдвиг осуществл етс  следующим образом.

Величина сдвига N в цифровом виде записываетс  в регистр 21 фазосдви- гающего блока 6 по шине Код. В момент совпадени  состо ний тракта счета делител  2 частоты и регистра 21 блок 20 сравнени  кодов формирует сигнал совпадени  (фиг. 2з). Так как сигнал на первом выходе делител  2 частоты формируетс  в момент обнулени  делител  2, то выходной сигнал фазосдБИгающего блока 6 по вл етс  через N импульсов генератора 1 после обнулени  делител  2. Поскольк частота генератора 1 равна 1 МГц (период повторени  1 мкс), временной

сдвиг равен N. Таким образом фазо- сдвигающий блок 6 позвол ет формировать сдвиг N 0-999999 мкс с дискретом 1 мкс.

В режиме формировани  управл емых отметок времени устройство работает следующим образом.

Пусть переключатель 7 установлен

в положение

It jii

-L 1

В регистр 21 фазо

сдвигающего блока 6 записано число 300000, на первый вход элемента И 8 через переключатель 7 поступают сигналы со сдвигом 0,3 с (фиг. 2з,л). В исходном состо нии триггеры 11, 12 и 16 сброшены. На пр мом выходе триггеров 11 и 16 присутствует О (фиг. 2м), на инверсном выходе триггера 12 - 1 (фиг. 26). Элементы

4t

10

20

15

kC

И 8 И 17 закрыты, на входе синхронизации триггера II - О (фиг. 2о). На шину Пуг.к подаетс  импульс (фиг. 2а), который поступает на S-вход триггера 12. На инверсном выходе триггера 12 устанавливаетс  О (фиг. 2б), а на выходе элемента ИЛ11- НЕ 13 формируетс  положительный перепад напр жени  (фиг. 2о), которым триггер 11 устанавливаетс  в единичное состо ние. Сигнал 1 с выхода триггера 11 (фиг. 2м) подаетс  на третий вход элемента И 8. При поступлении на первый и второй входы элемента И 8 сигналов с выхода фазосдви- гающего блока 6 и триггера 10 (фиг. 2з,л,к) сигнал фазосдвигающего блока 6 проходит на выход устройства (фиг. 2н). Одновременно сигнал с выхода элемента И 8 проходит через элемент ИЛ11-НЕ 13 (фиг. 2о) на вход синхронизации триггера 11 и сбрасывает его по срезу. Сигнал О с выхода

25 триггера II (фиг. 2м) закрывает элемент И 8. Таким образом на выходе устройства формируетс  импульс, задержанный относительно минутной метки на 0,3 с.

30 Если в регистр 21 фазосдвигающего блока 6 необходимо записать число 700000, то на элемент И 8 поступают сигналы со сдвигом 0,7 с (фиг. 2з,л, пунктир). При подаче импульса на ши-

35 ну Пуск на выход устройства проходит импульс (фиг. 2н, пунктир), опережающий минутную метку на 0,3 с.

В общем случае величина временного сдвига импульса на выходе устрой-

40 ства относительно минутной метки

при N v 500000 -t

-(1000000 - N) мкс при N /500000,

где

к - длительность выходного импульса фазосдвигающего блока 6;

знаки

II ,11

..- -соответственно запаздывание и упреждение относительно минутной метки. Таким образом, устройство форми рует сдвигаемый относительно минутной метки импульс в диапазоне (-0,5 с, + (0,5 с - ) с дискретом 1 мкс.

Верхн   граница сдвига определ етс  следуюно м.

I

Если 0,5 с - Pi, N ; 0,5 с, то

на моменты фронта и среза выходного триггера 10 (фиг. Зк) приход тс  два импульса с выхода фазосдвигающего блока 6 (фиг. Зз). При этом первый импульс укорачиваетс  и проходит на выход устройства (фиг, Зн), опережа  минутную метку на 0,5 с. Так как обычно С,, составл ет несколько мик- росекунд, то ограничение верхнего

предела сдвига не  вл етс  существенным .

При установке переключател  7 в положение II на выходе устройства

формируетс  импульс, совпадающий с минутной меткой.

В режиме коррекции шкалы времени устройство работает следующим образом .

лТ

N

(1000000 - йТ:} при Т7. 500000 МКС .

Переключатель 7 устанавливаетс  в положение . Пусть в регистр 21 фазосдвигающего блока 6 записано число N 300000. При этом на первый вход элемента И 8 поступают сигналы со сдвигом 0,3 с (фиг. 4э,л) относи тельно сигналов 1 Гц на первом выходе делител  частоты 2 (фиг. 4д).

На шину Пуск подаетс  импульс (фиг. 4а), который поступает на S-вход триггера 12. На инверсном выходе триггера 12 устанавливаетс  О (фиг. 4б), а на выходе элемента ИЛИ- НЕ 13 формируетс  положительный перепад напр жени  (фиг. 4о), которым триггер 11 устанавливаетс  в единичное состо ние. Сигнал 1 с выхода триггера 11 (фиг. 4м) подаетс  на третий вход элемента И 8.

На шину Коррекци  подаетс  им- пульс (фиг. 4в), который устанавливает триггер 16 в единичное состо ние. Сигнал 1 с выхода триггера 16 (фиг. 4г) открывает элемент И 17, разреша  прохождение сигнала с выхо- да элемента И 8 на формирователь 18 импульсов.

Шестидес тый импульс 1 Гц после обнулени  делител  2 частоты прохо- дит через элемент ИЛИ 19 на счетчик секунд. После этого импульс с выхода фазосдвигающего блока 6, задержанный на 0,3 с, через элемент И 8{фиг. 4нД открытый сигналами с выхода триггера

10(фиг. 4к) и с вькода триггера 11 (фиг. 4м), и элемент И 17 проходит на формирователь 18 импульсов

(фиг. 4п). При этом по фронту этого импульса на выходе формировател  18 по вл етс  импульс (фиг. 4р).

Сигнал с выхода элемента И 8 (фиг. 4н) и сигнал с выхода формировател  18 (фиг. 4р) через элемент ИЛИ-НЕ 13 проходит на вход триггера

11(фиг. 4о) и сбрасывает его по срезу . Сигнал О с выхода триггера 11 (фиг. 4м) закрывает элемент И 8.

В регистр 21 фазосдвигаютего блока 6 записьваетс  расхождение ЛТ между сигналами 1 Гц устройства и эталонных часов в виде числа.

при

аТ i 500000 МКС

Импульс в с выхода формировател  18 поступает на вход сброса делител  2 частоты и сбрасьшает его, причем сброс происходит через 0,3 с после 60-го импульса 1 Гц. Делитель 2 частоты начинает счет импульсов генератора 1 с нул . Следующий импульс 1 Гц по вл етс  на первом выходе делител  2 через 1,3 с после 60-го импульса 1 Гц. Одновременно импульс формировател  18 срезом сбрасывает триггер 16, сигнал О с выхода которого (фиг. 4г) запирает элемент И 17.

Импульс с выхода формировател  18 подаетс  также на второй вход элемента И 15, на первый вход которого поступает сигнал с выхода блока 14 срав нени  кодов. На первые входы блока 14 подаетс  код (число N) с выхода регистра 21 фазосдвигающего блока 6, а на вторые входы подаетс  код числа М 500000. Если N М, то на выходе блока 14 формируетс  сигнал 1, если N М - О. Так как N 300000 меньше М 500000, то элемент И 15 Закрыт. Импульс с формировател  18 не проходит через него.

Рассмотренный случай соответствует коррекции со знаком +. Временные диаграммы работы устройства при коррекции со знаком - приведены на фиг.5., Дл  коррекции со знаком - переключатель 7 устанавливаетс  в положение I. В регистр-21 фазосдвигающего блока 6 записывают число N (1000000 - йТ). Пусть N 700000 МКС. При этом на первый вход элемента И 8 поступают сигналы со сдвигом 0,7 с (фиг. 5з,л) относительно сигналов 1 Гц на первом выходе делител  2 частоты (фиг. 5д).

На шину Пуск подаетс  импульс (фиг. 5а), при этом на инверсном выходе триггера 12 по вл етс  О (фиг. 56), на выходе элемента ИЛИ- НЕ 13 - положительный перепад напр жени  (фиг. 5о), которым триггер 11 устанавливаетс  в единичное состо ние

Сигнал 1 с выхода триггера 11 (фиг. 5м) подаетс  на третий вход элемента И 8.

На шину Коррекци  подаетс  импульс (фиг. 5в), который устанавливает триггер 16 в единичное состо ни ( фиг. 5г). При этом разрешаетс  прохождение сигнала с выхода элемента И 8 через элемент И 17 на формирователь 18.

После 39-го импульса 1 Гц импульс с выхода фазосдвигающего блока 6, задержанный на 0,7 с, через элемент И 8 (фиг. 5н), открытый сигналами с выходов триггеров 10 и 11 (фиг. 5к,м проходит на формирователь 18 импульсов (фиг. 5п) и запускает его. На вьсходе формировател  18 по вл етс  импульс (фиг. 5р). Этот импульс подаетс  на вход сброса делител  2 частоты и сбрасывает его, причем сброс происходит через 0,7 с после 59-го импульса 1 Гц, т.е. за и,3 с до импульса 1 Гц. Поскольку сброс делител  2 происходит до по влени  60-го импульса 1 Гц и счет импульсов делител  2 начинаетс  с нул , то 60-и импульс 1 Гц не формируетс , т.е. по вл етс  ошибка хранени  времени в 1 с. Дл  исключени  этой ошибки импульс с выхода формировател  18 через элемент И 15 (фиг. 5с), открь;- тый сигналом с выхода блока сравнени  кодов 14 (N 500000), и элемент ИЛИ 19 проходит на счетчик 3 секунд (фиг. Зж), компенсиру  отсутствующий 60-й импульс 1 Гц.

Импульс с вькода формировател  18 и сигнал с выхода элемента И 8 через элемент ИЛИ-НЕ 13 (фиг. 5о) поступают на триггер 11 и переворачивают его (фиг. 3м). Сигнал О с выхода триггера 11 закрывает элемент И 8.

Кроме того, импульс с выхода формировател  18 срезом переворачивает триггер 16 (фиг, 5г), который закрывает элемент И 17.

Таким образом, в режиме коррекции шкалы времени устройство позвол ет скомпенсировать расхождение импульсов 1 Гц делител  частоты и эталонных часов в диапазоне (-300000, +300000

L 1, ) МКС.

Длительность импульса, формируемого на выходе формировател  18,должна быть больше време1Ш задержки срабатывани  делител  2 частоты по входу установки и меньше величины

JO

706458

( i, - О, где Т, - период повторени  импульсов генератора 1 , Г - длительность импульсов генератора 1. Второе ограничение обусловлено требо- 5 ванием к точности коррекции, т.к. дл  этого необходимо, чтобы сигнал 1 был сн т с входа установки делител  2 частоты до прихода очередного импульса генератора 1.

При использовании предлагаемого устройства повышаетс  точность формировани  управл емых отметок времени путем повышени  точности хранени  йкалы времени эа счет введени  режима коррекции. Периодическа  коррекци  шкалы времени позвол ет поддерживать расхождение шкалы времени устройства и эталонных часов в заданных пределах, а следовательно обеспечивает необходимую точность формиро вани  управл емых отметок времени.

Если допустимое расхождение между хранимой и эталонной шкалами времени равно, например, 1000 мкс, то в устройстве достаточно проводить коррекцию один раз в сутки на величину 864 МКС.

15

20

25

Введение коррекции шкалы времени позвол ет, кроме повышени  точности формировани  отметок времени, расширить функциональные возможности устройства , т.к. данное техническое решение может быть использовано как в качестве устройства дл  формировани  управл емых отметок времени, так и в качестве устройства дл  коррекции шкалы времени.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  формировани  управл емых отметок времени по авт. св. № 1221638, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  функциональных возможностей , в него дополнительно введены элемент ИЛИ, блок сравнени , два элемента И, формирователь импульсов и триггер, вход установки которого соединен с шиной коррекции, а выход подключен к одному из входов первого дополнительного элемента И, другой вход которого соединен с выходной шиной, а выход через формирователь импульсов подключен к дополнительноу входу элемента ИЛIi-HE, входу синронизации дополнительного триггера.

   входу установки делител  частоты и одному из входов второго дополнительного элемента И, выход которого через элемент ИЛИ соединен с входом счетчика секунд, а другой вход

   ь137064510

   подключен к выходу блока сравнени , первые входы которого соединены с информационными выходами фазосдвига- клцего блока, а вторые входы подключены к шинам кода коррекции.

   фие.З

   О

   5

   S г д е ж

   3

   и к л м н

   о

   п

   р

   - плппсппп

   t

   If

   cpi/e. V

   п Ч / ..

   if

   п . п

   /, к

   п п I 111 п п п

   IU

   11

   ьаг