SU687590A1 - Преобразователь временных интервалов в код - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, например, в аналого-цифровых преобразовател х.

Выходные напр жени  датчиков угла преобразователей, угол-код с промежуточным преобразованием угла в фазу синусоидального напр жени  и временной интервал можно охарактеризовать как периодические сигналы с равными полупериодами. Таким образом, преобразование в двоичный код временных интервалов, ограниченных указанными сигналами,  вл етс  широко распространенной задачей.

Известен преобразователь, содержащий источник импульсов, с первого выхода которого разрешаетс  прохождение на вход счетчика импульсов (в момент, соответствующий переднему фронту первого управл ющего импульса частота которых в два раза меньше частоты следовани  импульсов на выходе генератора калиброванной частоты 1. В течение времени, ограниченного окончанием действи  первого управл ющего импульса и передним фронтом второго управл ющего импульса с второго выхода источника импульсов, :на вход счетчика поступают импульсы

:с выхода генератора калиброванной частоты. В течение времени, ограниченного передним фронтом второго управл ющего импульса и окончанием его действи , частота импульсов, поступающих на вход счетчика, вновь уменьшаетс  в два раза. Таким образом, в счетчике фиксируетс  код, пропорциональный временному интервалу между

0 серединами длительностей двух управл ющих импульсов.

Однако в этом устройстве врем  преобразовани  зависит от длительности управл ющих импульсов; увели5 чиваетс  погрешность преобразовани  временного интервала, ограниченного управл ющими импульсами, при измен ющихс  в процессе эксплуатации преобразовател  длительност х управл ющих

0 импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  преобразователь , в котором импульсы, в (срабатываемые генератором тактовой

5 частоты, подсчитываютс  в счетчике в течение временного интервала, ограниченного передними фронтами старти стоп-импульсов или стоп- и стартимпульсов . При этом в счетчике фикси0 руетс  код, пропорциональный измер еiMOMy временному интервалу или его дополнению к периоду, а максимальное врем  измерени  временного интервала с момента подачи импульса опроса до окончани  счета не превышает одного периода между старт-импульсами(стопимпульсами ) 2.

Недостатком этого преобразовател   вл етс  относительно малое быстродействие .

Целью изобретени   вл етс  повыЧтение быстродействи .

Это достигаетс  тем, что в преобразователь , содержащий основной элемент ИЛИ, п ть вентилей, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого вентил , триггер знака, счетчик импульсов , п ть RS-триггеров, пр мой вЕлход первого из которых соединен с управл ющими входами второго и третьго вентилей, основной формирователь старт-импульса, выход которого через второй вентиль соединен с S входом второго RS-триггера, вход основного формировател  старт-импульса соединен с шиной старт-сигнала, основной формирователь стоп-импульса, выход которого через третий вентиль соединен с S входом третьего триггера, вход основного формировател  стопимпульса соединен с шиной стоп-сигна ла, выходы четвертого и п того вентилей подключены к S входам четвертого и п того триггеров соответственно , дополнительно введены формирователь старт-импульсов, формирователь стоп-импульса, элемент НЕ; два К5--триггера, дес ть элементов И, п ть элементов ИЛИ, причем вход основного формировател  старт-импул1 са соединен с входом дополнительного формировател  старт-импульса, выход которого соединен с первыми входами четвертого вентил , первого и второго элементов И, вход основного формировател  стоп-импульса соединен с входом дополнительного формировател  стоп-импульса, выход которого соединен с первыми входами п того вентил ,.третьего и четвертого элементов И, выход основного формировател  старт-импульса подключен к первьм входам п того и шестого элементов И, а выход основного формировател  стоп-импульса соединен с первым BxojrfpiMH седьмого и восьмого элементов и, выходы второго, третьего, чет вертого и п того RS-триггеров через первый дополнительный элемент ИЛИ подключены к второму входу первого вентил , выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов кроме того, выход второго RS-триггера соединен с вторыми входами четвертого и восьмого элементов И, выход четвертого RS-триггера соединен с вторыми входами третьего и седьмого

элементов И, выход п того RS-триггера соединен с вторыми входами второго и шестого элементов И, выход третьего RS-триггера соединен с вторыми входами первого и п того элементов И, третьи входы элементов И с первого по восьмой объединены и соединены с выходом первого дополнительного RS-триггера, выходы первого, п того, второго и шестого элементов И через основной элемент ИЛИ соединены с S входом триггера знака и с первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, к второму и третьему входам которого подключены выходы седьмого и четвертого элементов И, выходы второго, третьего, п того и восьмого элементов И через третий дополнительный элемент ИЛИ соединены с S входом второго дополнительного RS-триггера и четвертым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, выход которого через четвертый дополнительный элемент ИЛИ подключен к S входу первого дополнительного RS-триггера и непосредственно к R входу первого RS-триггера, инверсный выход которого соединен с R входом первого дополнительного RS-триггера , пр мой выход перваго RS-триггера подключен к управл ющим входам первого, четвертого и п того вентиле и к второму входу четвертого дополнительного элемента ИЛИ, выход последнего разр да счетчика импульсов через элемент НЕ подключен к первому входу дев того элемента И и непосредственно , к первому входу дес того элемента И, пр мой и инверсный выходы второго дополнительного RS-триггера подключены к вторым входам соответственно дев того и дес того элементов И, выходы которых соединены с входами п того дополнительного элемента ИЛИ.

При этом в преобразователе временных интервалов в код иМйульсы, вырабатываемые генераторе тактовых импульсов, .подсчитываютс  счетчиком в течение времени, ограниченного передними фронтами двух ближайших по времени после поступлени  на вход преобразовател  импульса опроса импульсов , соответствующих началам и серединам периодов старт- и стопсигналов .

На фиг. 1 представлена структурна схема преобразовател  временных интервалов в код; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы его работы при из возможных вариантов расположени  во времени импульса опроса, старти стоп-сигналов.

Claims (1)

1. Преобразователь содержит генератор . 1 тактовых импульсов, вентили 2-6, элементы И 7-16, счетчик 17 импульсов , элемент НЕ 18, элементы ИЛИ 19-24, триггер 25 знака, RS-триггеры 26-32, формирователи 33 и 34 старт-импульса, формирователи 35 и 36 стоп-импульса. Выходы счетчика 17 импульсов и элементов ИЛИ 19  вл ютс  выходом устройства. Преобразователь работает следующим образом. В начале каждого измерени  подаетс  сигнал установки всех тригге ров устройства в нулевое состо ние. На входы формирователей 33 и 34 импульсов поступает старт-сигнал в ви де напр жени , например, синусоидал ной формы, на входы формирователей 35 и 36 импульсов стоп-сигнал такой же формы (см. фиг. 2). На выходах формирователей 33 и 35 формируютс  импульсы при изменении знака входны сигналов с минуса на плюс, а на вых дах формирователей 34 и 36 - с плюс на минус. В результате получаем четыре временных интервала Tj , Т , Tj , ограниченных передними фронтами импульсов на выходах формирователей 33-36 импульсов. В зависимости от ф зовых соотношений старт- и стоп-сиг налов истинное значение временного интервала может быть равно Т или 2Tj +Ti| , а его дополнение к периоду соответственно равно T +2Т2 или Ti; . (см, фиг . 2) . Дальнейша  работа преобразовател определ етс  расположением импульсо на выходах формирователей 33-36 по отношению к импульсу опроса, фиксирующему начало измерени . Временны диаграммы, представленные на фиг. 3 по сн ют работу преобразовател  в случае, когда длительность измер емого временного интервала Tj меньше половины периода старт-сигнала (сто сигнала) , а импульс опроса поступае в течение временного интервала T,j -T(j . Импульс опроса поступает на S вход триггера 32, устанавлива  его в единичное состо ние. При этом с пр мого выхода триггера 32 на входы вентилей 2-6 поступает разрешающий потенциал. Однако вентиль 2 закрыт запрещающим потенциалом с выхода эле мента ИЛИ 24, Сигнал с пр мого выхода триггера 32 поступает также на вход элемента ИЛИ 20, сигнал с выхода которого поступает на S вход триг гера 26. При этом на выходе триггера 26 формируетс  разрешающий потенциал поступающий на входы элементов И 7-1 Первый после импульса опроса импульс сформированный из стоп-сигнала на вы ходе формировател  35, через элемент И 15 поступает на S вход триггера 30 устанавлива  его в единичное состо ние . При этом с выхода триггера 30 разрешающий потенциал поступает на входы элементов И 9 и 10 и через элемент-ИЛИ 24 - на -вход вентил  2, разреша  прохождение импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов через вентиль 2 на вход счетчика 17 импульсов. Сформированный из стартсигнала на выходе формировател  34 импульс через элемент И 9, на который поступают два разрешающих потенциала с выходов триггеров 26 и 30, и далее через элементы ИЛИ 22 и 23 поступает на вход элемента ИЛИ 21 и S входы триггеров 25 и 27, устанавлива  их в единичное состо ние. Через :элемент ИЛИ 21 импульс поступает на R вход триггера 32, устанавлива  его передним фронтом в нулевое состо ние, При этом на пр мом выходе триггера 32 формируетс  потенциал, запрещаюЩ|1й прохождение импульсов через вентили 2-6. Подсчет импульсов счетчиком 17 прекращаетс  и в счетчике фиксируетс  код, пропорциональный интервалу времени Т (см. фиг. 2а), Б св зи с тем, что интервал времени Т меньше половины периода стартсигнала , в старшем разр де счетчика, емкость которого соответствует числу импульсов, пропорциональному периоду старт-сигнала (стоп-сигнпла), фиксируетс  нулевое значение кода, что соответствует единичному значению на выходе элемента НЕ 18. Следовательно, на каждый из двух входов элемента И 15 поступает соответствующий логи- . ческой единице потенциал с выхода элемента НЕ 18 и пр мого выхода триггера 27. На выходе элемента И 15 формируетс  сигнал, соответствующий логической единице, который через элемент ИЛИ 19 поступает на выход преобразовател , представл   собой стар-ший п разр д кода. Поступающие на входы элемента И 16 с выхода старшего разр да счетчика 17 и инверсного выхода триггера 27 сигналы, соответствующие логическому нулю, формируют на .выходе элемента И 16 сигнал, соответствующий логическому нулю, который не измен ет сигнал на выходе элемента ИЛИ 19, Зафиксированный в счетчике 17.код с первого по (п-1) разр ды, пропорционален временному интервалу между передними фронтами импульсов на выходах формирователей 35 и 34, а значек,;е кода в старшем п разр де на выходе элемента ИЛИ 19 соответствует временному интервалу между передними фронтами импульсов на выходе формирователей 34 и 33 или половине периода старт-сигнала (стоп-сигнала), Таким образом, полученное значение кода пропорционально дополнению.к периоду измер емого временного интервала Тц, о чем свидетельствует единичный сигнал на выходе триггера 25 знака. Импульс с выхода формировател  34 импульсов за счет разницы в задержах переключени  элементов преобразоателей может также через вентиль 4 поступить на 5 вход триггера 29 и установить его в единичное состо ние Однако это не повли ет на сформирова ное значение кода, потому что, как уже указывалось выше, прохождение импульсов с выхода генератора 1 чере вентиль 2 не разрешаетс  запрещающим потенциалом с пр мого выхода триггера 30. Импульс с выхода элемента ИЛИ 21 через элемент ИЛИ 20 поступает на S вход триггера 26, удержива  его в состо нии, при KOTopcsvi с выхода триг гера 26 разрешающий потенциал продол жает поступать на входа элементов И 7-14, По окончании действи  импуль са на выходе элемента ИЛИ 21 триггер 26 устанавливаетс  в нулевое состо ние сигналом, поступающим на его R вход с инверсного выхода триггера 32. При этом с выхода триггера 26 на входы элементов И 7-14 поступает запрещающий потенциал и импульсы, формируемые в дальнейшем на выходах фор мирователей 33-ч 6-импульсов, не могут изменить значени  старшего разр да кода и сигнала на выходе триггера 25 знака Задержка изменени  состо ни  триггера 26 на врем , равное длитель ности импульса на выходе элемента ИЛИ 21, обеспечивает уверенное сраба тывание триггеров 25 и 27, которое не зависит от задержек элементов уст ройства. Таким образом, врем  преобразовани  не превышает половины периода старт-сигнала (стоп-сигнала). В случае, если длительность измер емого временного интервала не более половины периода старт-сигнала (стоп-сигнала) и поступает импуль опроса в течение временного интервал Tg, (см, фиг, 2а) , то преобразователь работает следующим образом. На вход счетчика 17 с выхода генератора 1 та товых импульсов через вентиль 2 поступают импульсы в течение врет енного интервала, ограниченного передними фронтами импульсов, сформированных на выходах формирователей 34 (начало интервала) и 36 {конец интер вала) . Полученное в счетчике 17 значение кода пропорционально измер емому временному интервалу Тц, о чем свидетельствует нулевой сигнал на выходе триггера 25 знака, а врем  не превышает половины периода старт-сигнала (стоп-сигнала). Сигнал на выходе элемента ИЛИ 19 соответствует логическому нулю, так как на выходах элементов и 15 и 16 сформированы нули, на один вход каждого из указанных элементов поступае сигнал, соответствующий логической единице (соответственно с выхода эле мента НЕ 18 и инверсного выхода триг гера 27), а на другой вход - соответствующий логическому нулю (соответственно с пр мого выхода триггера 27 и старшего разр да счетчика 17). Работа преобразовател  при длительности измер емого временного интервала , превьзшающего половину периода старт-сигнала (стоп-сигнала), и поступлении импульса опроса в течение временного интервгша Тд (см, фиг. 26) происходит следующим образом. На вход счетчика 17с выхода генератора 1 тактовых импульсов -через вентиль 2 поступают импульсы в течение временного интервала, ограниченного передними фронтами импульсов на выходах формирователей 36 и 34. Полученное на выходе преобразовател  значение кода пропорционально дополнению к периоду измер емого временного интервала , о чем свидетельствует единичный сигнал на выходе триггера 25 знака . Здесь врем  преобразовани  также не превышает половины периода стартсигнсШа (стоп-сигнала) . При длительности измер емого временного интервала более половины периода старт-сигнала (стоп-сигнгша) и поступлении импульса опроса в течение временного интервала Тц (см. фиг. 26) преобразователь работает следующим образом. На вход счетчика 17 через вентиль 2 поступают импульсы, вырабатываемые генератором 1 тактовых импульсов, в течение временного интервала , ограниченного передними фронтами импульсов на выходах формирователей 34 и 35 импульсов. Полученное на выходе преобразовател  значение кода пропорционально измер емому временному интервалу, о чем свидетельствует нулевой сигнал на выходе триггера 25 знака. Врем  преобразовани  не превышает половины периода старт-сигнала (стоп-сигнала). Таким образом, максимальное врем  измерени  временного интервала с момента подачи импульса опроса до окончани  преобразовани  не превышает половины периода старт-сигнала (стопсигнала ) . . Формула изобретени  Преобразователь временных интервалов в код, содержащий основной элемент ИЛИ, п ть вентилей, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого вентил , триггер знака, счетчик импульсов , п Ть RS-триггеров, пр мой выход первого из которых соединен с управл ющими входами второго и третьего вентилей, основной формирователь старт-импульса, выход которого через второй вентиль соединеи с S входом второго RS-триггера, вход основного рмировател  старт-импульса соединен ; шиной старт-сигнала, основной формирователь стоп-импульса, выход которого через третий вентиль соединен с S входом третьего триггера, вход основного формировател  стоп-импульса соединен с шиной стоп-сигнала, выходы четвертого и п того вентилей подключены к S входам четвертого и п того триггеров соответственно, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него дополнительно введены формирователь старт-импульса, формирователь стопимпульса , элемент НЕ, два RS-триггера дес ть элекюнтов И, п ть элементов ИЛИ, причем вход основного формировател  старт-импульса соединен с вхолом дополнительного формировател  старт-импульса, выход которого соединен с первыми входами четвертого вентил , первого и второго элементов И, вход основного формировател  стопимпульса соединен с входом дополнительного фОЕ 1Ировател  стоп-импульса, выход которого соединен с первыми входами п того вентил , третьего и четвертого элементов И, выход основного формировател  старт-импульса подключен к первым входам п того и шестого элементов И, а выход основного формировател  стоп-импульса соединен с первыми входами седьмого и восьмого элементов И, выходы второго, третьего, четвертого и п того RS-триггеров через первый дополнительный элемент ИЛИ подключены к второму входу первого вентил , выход которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, кроме того, выход второго КЗ-триггера соединен с вторыми входами четвертого и восьмого элементов И, ыход четвертого RS-триггера соединен с вторыми входами третьего и седь ьюго элементов И, выход п того RSтриггера соединен с вторам  входами второго и шестого элементов И, вы;ход третьего RS-триггера соединен с вторыми входами первого и п того

   элементов И, третьи входы элементов И с первого по восьмой объединены и соединены с вькодом первого дополнительного RS-триггера, выходы первог п того, второго и шестого элементов И через основной элемент ИЛИ соединны с S входом триггера знака и с первым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, к второму и третьему входам которого подключены выходы седьмого и четвертого элементов И, выходы второго, третьего , п того и восьмого элементов И через третий дополнительный элемент ИЛИ соединены с S входом второго дополнительного RS-триггера и четвертым входом второго дополнительного элемента ИЛИ, выход которого через четвертый дополнительный элемент ИЛИ подключен к S входу первого дополнительного RS-триггера и непосредственно к R входу первого RS-триггера, инверсный выход которого соединен с R входом первого дс юлнительного RS-триггера , пр мой щыход первого RS-триггера подключен к управл ющим входам первого, четвертого и п того вентилей и к второму входу четвертого дополнительного элемента ИЛИ, выход после1щего раэр да счетчика импульсов через элемент НЕ подключен к первому входу дев того элемента И и .непосредственно к первом входу де с того элемента И, пр мой и инверсный выходы второго дополнительного RS-триггера подключены к вторым входам соответственно дев того и дес того элементов И, выходы которых соединены с входамс п того дополнительного элемента ИЛИ.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . 1. Авторское свидетельство СССР 352391, кл. Н 03 К 13/02, 1971. 2, Авторское свидетельство СССР 289509, кл. Н 03 К 13/02, 1969 (прототип).

   9ие.2

   «a