СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ РЕЦИРКУЛЯЦИОННО-НОНИУСНЫХ ПВК
METHOD TO INCREASE EFFICIENCY OF RECIRCULATION-VERNIER PROGRAMMING AND COMPUTING SUITES

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в устройствах, в которых необходимо преобразование в цифровой код одиночных коротких временных интервалов, в диапазоне длительностей от несколько единиц наносекунд до несколько сотен наносекунд, с дискретностью преобразования менее одной наносекунды, например, в системах радиолокации и радионавигации, лазерной дальнометрии.
Известен способ преобразования длительности коротких временных интервалов (ВИ), заданных старт-стоп-импульсами, в котором старт-импульс подвергают многократному временному сдвигу с дискретностью τ, равной дискретности преобразования, а затем осуществляют фиксацию совпадения сдвинутых по времени старт-импульса со стоп-импульсом, и по количеству зафиксированных совпадении определяют цифровой результат преобразования [1].
Недостаток известного способа заключается в большом объеме аппаратурных затрат, значительно возрастающих при повышении точности преобразования или увеличении временного диапазона преобразуемых ВИ.
cn
Известен способ-прототип преобразования длительности одиночных коротких ВИ, основанный на рециркуляции исходных калиброванных по длительности старт- и стоп-импульсов, представляющих начало и конец преобразованного временного интервала, в соответствующих им старт- и стоп-рециркуляторах и подсчете числа рециркуляции n стоп-импульса со временем его ввода в стоп-рециркулятор и до времени совпадения рециркулирующих старт- и стоп-импульсов [2].
Недостатком способа - прототипа является низкое быстродействие преобразования. Цель предлагаемого способа состоит в повышении быстродействия рециркуляционно-нониусных ПВК (преобразователей время - код).
cm
cn
cm
cn
cn
Поставленная цель достигается тем, что периоды рециркуляции T и T соответственно старт- и стоп-импульсов выбирают из уровня T=T, каждый из рециркулирующих старт-импульсов подвергают m-канальный калиброванной временной задержке с дискретностью задержки между каналами, равной дискретности преобразования τ, получают расширенный на величину калиброванной длительности mτ старт-импульс и одновременно осуществляет m-канальную фиксацию совпадений рециркулирующего и расширенного в каждой из рециркуляции на величину калиброванной длительности mτ старт-импульса с рециркулирующим стоп-импульсом, определяют номер η (область изменения η∈[1; m]) первого из зафиксированных совпадений и выполняют арифметическо-логическое вычисление цифрового результата преобразования N=n×m+η+ρ, где ρ - цифровое значение длительности исходного калиброванного по длительности старт-импульса, определяют в процессе настройки.
Сущность предлагаемого способа повышения быстродействия рециркуляционно-нониусных ПВК заключается в следующем.
cm
x
cm
cm
cm
cm
Старт-импульс исходной калиброванной длительности t, соответствующий началу преобразуемого ВИ длительностью t, вводят в старт-рециркулятор с периодом рециркуляции T, где подвергают m- канальной калиброванной временной задержке (фиг.1, б÷г), причем m>1 - целое число, с дискретностью задержки между каналами, равной дискретности преобразования τ (фиг.1, а÷г), первая рециркуляция). Затем расширяют на величину калиброванной длительности mτ (фиг.1, д, первая рециркуляция) и через время T начинают вторую рециркуляцию (фиг.1, а, вторая рециркуляция). В ходе второй рециркуляции старт - импульс также расширяют на величину mτ (фиг.1, д, вторая рециркуляция) и через время T, начинают третью рециркуляцию. Таким образом в стоп - рециркуляторе за n рециркуляции вырабатывается импульсная последовательность (фиг.1, д)
cn
x
cn
cm
Стоп-импульс исходной калиброванной длительности t соответствующий концу преобразуемого ВИ длительностью t, вводят в стоп-рециркулятор с периодом рециркуляции T=T (фиг.1, е, первая рециркуляция), где за
рециркуляции вырабатывается импульсная последовательность (фиг.1, е)
cm
cn
То есть рециркуляцию старт-импульса исходной калиброванной длительности t осуществляют с монотонно-убывающей скважностью путем его последовательного расширения в каждой из рециркуляции на величину mτ, а рециркуляцию стоп-импульса исходной калиброванной длительности t с постоянной скважностью.
cn
c
cn
cm
cn
Осуществляя подсчет числа рециркуляции n стоп-импульса со времени его ввода в стоп-рециркулятор и до времени совпадения t рециркулирующих старт- и стоп-импульсов, то есть выполняя равенство f(t)=f(t) (фиг.1, д÷ж) и одновременно m - совпадений (фиг.1, б÷г, е) производят арифметическо-логическое вычисление цифрового результата преобразования N=nm+η+ρ (где ρ - цифровое значение длительности исходного калиброванного по длительности старт-импульс определяют в процессе настройки). Функция преобразования предлагаемого способа имеет вид
x
cn
t=(n×m+η+ρ)×τ,
а время преобразования (фиг.1, ж)
(фиг.1, е), в то время как в случае способа-прототипа время преобразования
Из сравнения выражения (4) и (5) следует, что время преобразования в предлагаемом способе уменьшается в m раз. Таким образом, цель предлагаемого преобразования повышения быстродействия достигнута.
С целью дальнейшего повышения быстродействия период рециркуляции старт- и стоп-импульсов выбирают из условия
cm
cn
T-T=mτ
Тогда выражения (1) и (3) принимают соответственно вид
, a
(см. фиг.1, з)
Обеспечивая подсчет числа рециркуляции  до момента времени выполнения условия  (фиг.1, и, момент времени ), определяют длительность преобразуемого ВИ
,
где цифровой результат преобразования получают в результате арифметическо-логического вычисления,
при этом время преобразования (фиг.1, и)
cm
cn
Так как  то из сравнения выражений (4) и (6) следует дальнейшее уменьшение времени преобразования в два раза. Таким образом, обеспечивая условия T-T=mτ, можно добиться уменьшения времени преобразования по сравнению со способом - прототипом в 2m раза.
cm
cn
cm
С целью упрощения процесса преобразования период рециркуляции старт-импульса выбирают равным t (фиг.2, а÷г), а период рециркуляции стоп-импульса T=T-mτ (фиг.2, д) и одновременно исключают операцию расширения на величину калиброванной длительности mτ каждого из рециркулирующих старт-импульсов (фиг.2, а÷г). При этом цифровой результат преобразования N определяют в процессе арифметическо-логического вычисления
cn
N=nm+η.
На (фиг.2, ж÷з) показано, что и в данном случае время преобразования по сравнению со способом-прототипом уменьшается в 2m раз.
Литература
1. А.К.Ковтун, А.Н.Шкуро. Принципы построения цифровых измерителей интервалов времени (обзор). Приборы и техника эксперимента, №1, 1973, с.8., рис.2.
2. А.К.Ковтун, А.Н.Шкуро. Принципы построения цифровых измерителей интервалов времени (обзор). Приборы и техника эксперимента, №1, 1973, с.9., рис.3.