способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код
Классы МПК: | G04F10/04 с использованием счетных импульсов или полупериодов переменного тока |
Патентообладатель(и): | Абрамов Юрий Геннадьевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-03-07 публикация патента:
20.10.2013 |
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационных, управляющих и навигационных системах для преобразования длительности коротких одиночных временных интервалов, заданных старт- и стоповым импульсами, в цифровой код с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования. Изобретение направлено на повышение быстродействия преобразования, что обеспечивается за счет того, что способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код включает рециркуляцию старт-импульса преобразуемого временного интервала в старт-рециркуляторе с периодом рециркуляции Тст и подсчет числа n рециркуляций старт-импульса до момента прихода стоп-импульса преобразуемого временного интервала. При этом согласно изобретению линию задержки, задающую период рециркуляции старт-рециркулятора, выполняют m-отводной с дискретностью задержки между отводами, равной дискретности преобразования , причем необходимо выполнение условия m· =Тст, и осуществляют в каждой из рециркуляций фиксацию в (m-1)-входовом регистре памяти совпадений рециркулирующего старт-импульса со стоп-импульсом, по номеру (m-1)-входового регистра памяти, отметившему первым момент совпадения, определяют результат преобразования (область изменения [1÷(m-1)]), а длительность преобразуемого временного интервала вычисляют как tx=(n·m+ + )· , где - цифровое значение длительности старт-импульса преобразуемого временного интервала. 1 ил.
Формула изобретения
Способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код, заключающийся в рециркуляции старт-импульса преобразуемого временного интервала в старт-рециркуляторе с периодом рециркуляции Тст и подсчете числа n рециркуляций старт-импульса до момента прихода стоп-импульса преобразуемого временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразования, линию задержки, задающую период рециркуляции старт-рециркулятора, выполняют m-отводной с дискретностью задержки между отводами, равной дискретности преобразования , причем необходимо выполнение условия m· =Тст, и осуществляют в каждой из рециркуляций фиксацию в (m-1)-входовом регистре памяти совпадений рециркулирующего старт-импульса со стоп-импульсом по номеру (m-1)-входового регистра памяти, отметившему первым момент совпадения, определяют результат преобразования (область изменения [1÷(m-1)], а длительность преобразуемого временного интервала вычисляют как tx=(n·m+ + )· , где - цифровое значение длительности старт-импульса преобразуемого временного интервала.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационных, управляющих и навигационных системах для преобразования длительности коротких одиночных временных интервалов, заданных старт- и стоповым импульсами, в цифровой код с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования.
Известен способ преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код, основанный на одновременной рециркуляции старт- и стоп импульсов в одном рециркуляторе, причем в каждой рециркуляции их расширяют на значения дискретности преобразования и подсчете числа рециркуляций до момента совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов [1].
Недостаток известного способа состоит в низком быстродействии преобразования.
Известен способ (прототип) преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код, заключающийся в рециркуляции старт- и стоп-импульсов с периодами рециркуляции соответственно Тст и Тсп=Тст - в старт- и стоп-рециркуляторах и подсчете числа рециркуляций старт-импульса до момента совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов [2, 3].
Недостатком известного способа-прототипа является также низкое быстродействие преобразования.
Цель предлагаемого изобретения заключается в повышении быстродействия преобразования.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код используется только рециркуляция старт-импульса преобразуемого временного интервала (ВИ) с периодом рециркуляции Тст в старт-рециркуляторе, а линию задержки, задающую период рециркуляции Тст, выполняют m-отводной с дискретностью задержки между отводами, равной дискретности преобразования , причем необходимо выполнение условия m· =tст, и осуществляют в каждой из рециркуляций фиксацию в (m-1)-входовом регистре памяти совпадений рециркулирующего старт-импульса со стоп-импульсом, по номеру (m-1)-входового регистра памяти, отметившему первым момент совпадения, определяют результат преобразования (область изменения [1÷(m-1)]), а длительность преобразуемого временного интервала вычисляют как tx=(n·m+ + )· , где цифровое значение длительности старт-импульса преобразуемого временного интервала.
Работает предлагаемый способ следующим образом.
Старт-импульс длительностью tст подают в старт-рециркулятор, в котором на m выходе его m-отводной линии задержки вырабатывается импульсная последовательность fст(t)=f(tст+nТст), где n - число рециркуляций, а Тст<tx (tx - длительность преобразуемого ВИ, заданного старт- и стоп-импульсами. Одновременно на (m-1) выходах m-отводной линии задержки старт-рециркулятора вырабатываются импульсные последовательности fcтi(t)=fст(t)+i· (где i=1, 2, 3, , m-1) с дискретностью задержки относительно друг друга, равной . С приходом стоп-импульса tсп преобразуемого ВИ процесс рециркуляции в старт-рециркуляторе останавливается, а число рециркуляций n, представляющее грубый результат преобразования, фиксируется в счетчике импульсов. При этом в (m-1)-входовом регистре памяти также фиксируются совпадения импульсных последовательностей fcтi(t) со стоп-импульсом tсп и по номеру (m-1)-входового регистра памяти, отметившему первым момент совпадения, определяют точный результат преобразования (область изменения [1÷(m-1)]).
Функция преобразования предлагаемого способа преобразования имеет вид
tx=tcт+nTcт+ .
Принимая tcт= · , где - цифровое значение длительности старт-импульса преобразуемого ВИ, определяется в процессе настройки, длительность преобразуемого временного интервала вычисляется как tx=( +n·m+ )· =N· .
Время преобразования предлагаемого способа Tпр=tx.
А в случае способа-прототипа
Тпр*=tx+Тм,
где Тм - дополнительные временные затраты на определение результата преобразования, причем Тм>tx.
Следовательно, предлагаемый способ имеет в k=(1+Тм/тх) раз выше быстродействие, чем известный способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код.
Полагая Тм=mТст, а tx=nТст, k=1+m/n. Так как по условию работоспособности предлагаемого способа m n, то следует ожидать значения 1<k 2.
Таким образом, цель предлагаемого изобретения - повышение быстродействия - достигнута.
На фигуре представлена функциональная схема преобразователя, реализующая предлагаемый способ рециркуляционного преобразования коротких одиночных временных интервалов в цифровой код.
Работает преобразователь следующим образом.
В старт-рециркуляторе, образованном логическим 1 элементом «ИЛИ», m-отводной линией задержки 2 и логическим 3 элементом «И», вырабатывается импульсная последовательность fст(t), а счетчик импульсов 4 осуществляет фиксацию числа рециркуляций n, представляющего результат преобразования «грубо», причем область изменения n [1÷nmax].
Результат преобразования «точно» фиксируется в (m-1)-входовом регистре памяти 5 в момент прихода на его управляющий С-вход стоп-импульса преобразуемого временного интервала. Шифратор 6 преобразует унитарный (параллельный единичный) код в позиционный двоичный код. RS-триггер 7 формирует импульс длительностью tx, который управляет работой старт-рециркулятора.
Число разрядов счетчика импульсов 4, фиксирующего результат преобразования «грубо», определяется как r=log2(nmax+1), где n max=txm/Тст, txm - наибольшее значение преобразуемого временного интервала, а число разрядов регистра памяти 5- T=log2(m+1).
Литература
1. Авторское свидетельство СССР № 654932 кл. G04F 10/00. Способ измерения временных интервалов / Н.Р. Карпов; заяв. 11.07.77; опубл. 30.03.79, Бюл. № 12.
2. Мелешко Е.А. Интегральные схемы в наносекундной ядерной электронике. - Изд. 2-е, доп. М.: Атомздат, 1978, с.146÷147, рис.3.15.
3. Мелешко Е.А. Наносекундная электроника в экспериментальной физике. M.: Энергоатомиздат, 1987, с.142÷143, рис.5.11.
Класс G04F10/04 с использованием счетных импульсов или полупериодов переменного тока