РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ПВК С ХРОНОТРОННЫМ ИНТЕРПОЛЯТОРОМ
RECIRCULATING TIME-TO-NUMBER CONVERTER WITH CHRONOTRON INTERPOLATOR

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования длительности коротких одиночных импульсов в цифровой код в широком временном диапазоне с нано- и субнаносекундной дискретностью преобразования.
Известен преобразователь, содержащий многоотводную линию задержки, схему И, счетчик импульсов, линию задержки, схему ИЛИ, регистр памяти и шифратор [1].
Недостатками преобразователя являются низкое быстродействие преобразования и большое мертвое время преобразования.
Известен преобразователь-прототип, имеющий в своем составе схему И, счетчик импульсов, первую линию задержки, схему ИЛИ, схему НЕ, вторую линию задержки [2].
Недостаток преобразователя-прототипа заключается в низком быстродействии преобразования и большом мертвом времени преобразования, связанном с растягиванием временного интервала в процессе преобразования.
Целью предлагаемого изобретения является повышение быстродействия преобразования и уменьшение мертвого времени преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом рециркуляционном ПВК (преобразователе время-кода) с хронотронным интерполятором вначале преобразование осуществляется «грубо» счетно-импульсным способом с дискретностью не более периода рециркуляции Тр временного рециркулятора, а затем - «точно», с дискретностью до малых долей Тр, при помощи хронотронного интерполятора, выполненного по способу задержанных совпадений.
На Фигуре приводится функциональная схема предлагаемого рециркуляционного ПВК с хронотронным интерполятором.
Рециркуляционный ПВК с хронотронным интерполятором содержит схему И1, выход который соединен со счетным входом счетчика импульсов 2 и через первую линию задержки 3 с первым входом схемы ИЛИ 4, второй вход которой через вторую линию задержки 5 подключен к выходу схемы НЕ 6, а выход - к первому входу схемы И1, второй вход которой соединен с входом схемы НЕ 6 и с шиной «Вход» преобразователя, а также элемент И 7, первый вход которого подключен к первому входу схемы ИЛИ 4, второй - к выходу схемы НЕ 6, а выход - к С-входу регистра памяти 8, выходы которого соединены с соответствующими входами шифратора 9, а D-входы - с соответствующими отводами многоотводной линии задержки 10, вход которой подключен к шине «Вход» преобразователя.
x
p
п
п
p
p
p
x
xг
p
хг
xг
г
p
Преобразователь работает следующим образом. Преобразуемый импульс, длительность t которого подлежит преобразованию, подается на шину «Вход» преобразователя. Вторая линия задержки 5 с временем задержки t>t (t - суммарное время задержки переключения схемы ИЛИ 4, схемы И1 и первого разряда счетчика импульсов 2), схема ИЛИ 4, схема И1, первая линия задержки 3 с временем задержки T, причем T>t, образуют временной рециркулятор, в котором за время действия преобразуемого импульса длительностью t вырабатывается импульсная последовательность импульсов f(t)=f(t+NT), где N - число импульсов в последовательности f(t), причем область изменения N∈[1, N], a значение длительности каждого из импульсов в последовательности f(t)--t.
г
2
г
xг
p
xmax
г
xmax
Счетчик импульсов 2 с числом m=log(N+1)-разрядов позиционного двоичного кода фиксирует число импульсов N импульсной последовательности f(t), которое представляет собой цифровой результат преобразования «грубо» с дискретностью T=t/N (где t - наибольшие значения преобразуемого импульса).
T
Δ
х
x
i
T
x
т
т
2
t
xт
xт
т
Многоотводная линия задержки 10, имеющая дискретность задержки между N-отводами, равную τ, регистр памяти 8 и шифратор 9, образует преобразователь время-код - хронотронный интерполятор, в котором осуществляется преобразование «точно» с дискретностью τ временного интервала (ВИ) длительностью Δ+x. ВИ длительностью t представляет собой промежуток времени между задним фронтом преобразуемого импульса, длительностью t и передним фронтом последнего импульса импульсной последовательности f(t), который выделяется элементом И 7. Регистр памяти 9 осуществляет фиксацию момента совпадения, задержанного на отводах многоотводной линии задержки 10 на время t=i τ, где i=1, 2, 3……N - число отводов многоотводной линии задержки 10, преобразуемого импульса, длительностью t с передним фронтом импульсного сигнала, выделенного элементом И 7. Зафиксированный в регистре памяти 9 параллельный единичный код (унитарный код) далее в шифраторе 9 преобразуется в m - разрядный позиционный двоичный код (ПДК), причем m=log(n+1), который и представляет цифровой результат преобразования «точно» - N, где область изменения N∈(1÷N).
Функция преобразования предлагаемого преобразователя имеет вид
x
хг
р
x
хг
р
хг
t=NТ-Δt=NТ-Nτ, обеспечивая
условие
x
xг
т
xт
то t=(NN-N)τ,
xг
т
xт
где (NN-N) - цифровой результат преобразования рециркуляционного ПВК с хронотронным интреполятором.
xг
т
min
max
г
т
2
xmax
г
т
г
т.
xг
г
xг
т
xт
Для обеспечения технической простоты получения значения NN и обеспечения минимального времени преобразования (Т≈t) необходимо общее число разрядов выходного кода m=m+m (m=log(N+1)), (область изменения N∈ [1; t/τ]) рециркуляционного ПВК с хронотронным интерполятором равномерно распределять между каскадами «грубого» и «точного» преобразования, то есть m=m=m/2 или N=N В этом случае цифровой результат преобразования «грубо» N позиционного размещается в группе старших m разрядов общего выходного кода m, что не требует дополнительных аппаратных и вычислительных средств и затрат. Вычисление цифрового результата преобразования рециркуляционного ПВК с хронотронным интерполятором (NN-N) осуществляется в арифметическо-логическом устройстве, которое на Фигуре условно не показано.
Быстродействие преобразования предлагаемого технического решения
а в случае преобразователя прототипа
пр
п
Из сравнения F и Fпр следует, что предлагаемый рециркуляционный ПВК с хронотронным интерполятором имеет в  раза больше быстродействие преобразования.
Δ
x
В предлагаемом техническом решении преобразование «точно» происходит по способу задержанных совпадений и отсутствует выделение и «растягивание» временного интервала t как в преобразователе-прототипе, а следовательно, и мертвое время преобразования уменьшается тоже в два раза.
Таким образом цель предлагаемого изобретения достигнута.
Литература
1. Авторское свидетельство СССР №954918, Кл. G04f 10/04. Измеритель длительности временных интервалов / Г.Н.Абрамов.; заявл. 10.03.1983; опубл. 30.06.1986, Бюл. №24.
2. Авторское свидетельство СССР №721796, Кл. G04f 10/04. Рециркуляционный измерительный преобразователь время-код / Н.Р.Карпов.; заявл. 25.10.1977; опубл. 15.03.1980, Бюл. №10.