ДВУХКАСКАДНЫЙ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЯ-КОД
TWO-STAGE RECIRCULATING TIME-CODE CONVERTER

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для преобразования одиночных временных интервалов наносекундного диапазона длительностей в цифровой код в системах импульсной радиолокации и радионавигации.
Известен преобразователь-аналог, содержащий рециркулятор, который образован элементом «ИЛИ», элементом задержки, многоотводным элементом задержки, селектором-мультиплексером и счетчиком импульсов [1].
Недостатком преобразователя-аналога является низкое быстродействие преобразования.
Известен преобразователь-прототип, содержащий рециркулятор, состоящий из элемента «ИЛИ», двух элементов задержки, элемента «И» и счетчика импульсов [2].
Недостатком преобразователя-прототипа является также низкое быстродействие преобразования.
Поставленная цель достигается введением в преобразователь-прототип второго рециркулятора, который используется для определения группы младших разрядов выходного кода, в то время как первый рециркулятор осуществляет определение группы старших разрядов выходного кода (цифрового результата преобразования).
На фиг.1 приведена функциональная схема двухкаскадного рециркуляционного преобразователя время-код, а на фиг.2 показаны временные диаграммы его работы.
Двухкаскадный рециркуляционный преобразователь время-код (ПВК) содержит первый рециркулятор, образованный элементом «ИЛИ», первый вход которого соединен с шиной 2 «Вход» преобразователя, а выход - с первым входом элемента «И3» и через первый элемент задержки 4 со вторым входом элемента «И3», прямой выход которого подключен к счетному входу первого счетчика импульсов 5 и через второй элемент задержки 6 ко второму входу элемента «ИЛИ1», а также второй рециркулятор, образованный схемой «ИЛИ7», первый вход которой подключен к шине 2 «Вход» преобразователя, а выход - к первому входу схемы «И8» и через первое устройство задержки 9 ко второму входу схемы «И8», выход которой соединен через второе устройство задержки 10 со вторым входом схемы «ИЛИ7» и со счетным входом второго счетчика импульсов 11, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов 12, вход которого соединен с третьим входом схемы «ИЛИ7» и со вторым входом элемента «ИЛИ1» первого рециркулятора, а инверсный выход элемента «И3» первого рециркулятора подключен к третьему входу схемы «И8» второго рециркулятора.
Рассмотрим работу предлагаемого преобразователя.
Перед началом преобразования сигналом начальной установки первый 5 и второй 11 счетчики импульсов обнуляются, то есть устанавливаются в исходное состояние. Цепи установки счетчиков импульсов в нулевое состояние на фиг.1 условно не показаны.
x
ц1
1
1
1
1
мл
1
xmax
xmax
ст
мл
Преобразуемый импульсный сигнал положительной полярности и длительностью t (см. фиг.2, а) подается на шину 2 «Вход» преобразователя и в первом рециркуляторе начинается его рециркуляция с периодом t=t+τ, где t - время задержки второго элемента задержки 6, а τ=(N+1)τ - задержки первого элемента задержки 4. Для обеспечения необходимого временного диапазона преобразования необходимо выполнение условия t≥t, где t - наибольшее значение длительности преобразуемого импульсного сигнала. В каждой из рециркуляции длительность импульсного сигнала на прямом и инверсном выходах элемента «И3» определяется как (см. фиг.2, б, в)
, где порядковый номер рециркуляции
. Заметим, что общее число рециркуляции N одновременно представляет собой число состояний первого счетчика импульсов 5, N - число состояний второго счетчика импульсов 11, а τ - дискретность преобразования, необходимая по техническому заданию. Число рециркуляции
фиксируется в первом счетчике импульсов 5.
Процесс рециркуляции в первом рециркуляторе прекратится, как только будет выполнено условие
. При этом в первом счетчике импульсов 5 фиксируется цифровой код
(область изменений
), который представляет группу старших разрядов цифрового результата преобразователя.
2
1
ф
φ
0
0
ц2
2
Во втором рециркуляторе до тех пор, пока выполняется условие
, на выходе схемы «И8» вырабатываются импульсные сигналы (см. фиг.2, е), которые после задержки на время t=τ во втором устройстве задержки 10 (см. фиг.2, ж) фиксируются вторым счетчиком импульсов 11. При этом формирователь импульсов 12 по передним фронтам импульсных сигналов, снимаемых с выхода второго элемента задержки 6 (см. фиг.2, г), формирует импульсы длительностью t (см. фиг.2, з), которыми содержание второго счетчика импульсов 11 обнуляется. При
формирователь импульсов прекращает вырабатывать импульсы длительностью t>t (t - время, необходимое для обнуления второго счетчика импульсов 11), а во втором рециркуляторе начинается процесс рециркуляции с периодом t=(t+τ) импульса длительностью
, причем в каждой из рециркуляции длительность импульсного счетчика на выходе схемы «И8» (см. фиг.2, е) определяется выражением
, где порядковый номер рециркуляции
. Значение τ задается временем задержки первого устройства задержки 9.
Временная диаграмма, приведенная на фиг.2, д, служит для пояснения процесса формирования импульсных сигналов на выходе схемы «ИЛИ7».
При
процесс рециркуляции во втором рециркуляторе прекращается, а во втором счетчике импульсов 11 фиксируется цифровой код
(область изменения
представляющий собой группу младших разрядов цифрового результата преобразования.
t
x
1
Таким образом, первый рециркулятор осуществляет определение группы старших разрядов, а второй рециркулятор - группы младших разрядов цифрового результата преобразования N, то есть процесс преобразования импульсного сигнала длительностью t осуществляется в два этапа, причем на первом этапе осуществляется преобразование «грубо» с дискретностью τ, а на втором - «точно» с дискретностью τ.
Функция преобразования предлагаемого преобразователя имеет вид:
,
t
где N - цифровой результат преобразования.
Время преобразования предлагаемого преобразователя описывается выражением:
в то время как в случае преобразователя-прототипа:
.
ц1
ц
Полагая
, t=t,
и
выигрыш во времени преобразования предлагаемого преобразователя, по сравнению с преобразователем-прототипом, определяется как:
.
Таким образом, цель изобретения - повышение быстродействия преобразования - достигнута.
Литература
1. Авторское свидетельство СССР №1241183, кл. G04F 10/04. Опубликовано в БИ №24, 1986.
2. Авторское свидетельство СССР №708293, кл. G04F 10/04. Опубликовано в БИ №1, 1980.