НОНИУСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЯ-КОД
VERNIER TIME-TO-NUMBER CONVERTER

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике и может быть использовано для преобразования однократных временных интервалов наносекундной длительности в цифровой код.
Известен преобразователь, содержащий n-отводную линию задержки и регистр памяти на D-триггерах [1].
Недостатком преобразователя является повышенные требования к калибровке n-отводной линии задержки.
Известен нониусный преобразователь (прототип), содержащий две (основную и дополнительную) n-отводные линии задержки и регистр памяти [2].
Недостаток преобразователя - прототипа состоит в низком быстродействии преобразования.
Целью предлагаемого изобретения является повышение быстродействия преобразования.
x
Поставленная цель достигается тем, что основная n-отводная линия задержки выполняется в виде n последовательно соединенных звеньев, в каждом из которых происходит расширение старт - импульса преобразуемого временного интервала (ВИ) длительностью t на значение дискретности преобразования τ.
На фигуре приводится функциональная схема предлагаемого нониусного преобразователя время-код.
Нониусный преобразователь время-код содержит основную n-отводную линию задержки 1, выполненную в виде n последовательно соединенных звеньев, каждое из которых содержит линию задержки 2, вход которой подключен к входу 3 звена, а выход через образцовую линию задержки 4 соединен с первым входом элемента ИЛИ 5, второй вход который подключен к выходу линии задержки 2, а выход - к выходу 6 звена и к входу последующего звена, причем шина «старт» преобразователя соединена с входом 3 первого звена, а выход 6 каждого из n-звеньев - с соответствующим ему D-входом регистра памяти 7, С-входы которого подключены к соответствующим выходам дополнительной n-отводной линии задержки 8, вход которой соединен с шиной «стоп» преобразователя.
x
н
к
н
н
нi
н
Преобразователь работает следующим образом. Преобразуемый ВИ длительностью t задается старт - и - стоп - импульсами, длительность которых соответственно t и t. Старт - импульс подается на основную n-отводную линию задержки 1, имеющий время задержки между отводами равное Т. На отводах (выходах 6 каждого из n-звеньев) основной n-отводной линии задержки 1 через равные промежутки времени Т вырабатывается импульсы длительностью t=t+iτ, где i=1, 2, 3, …, n - номер отвода основной n-отводной линии задержки 1, а τ - время задержки образцовой линии задержки 4 определяется заданной дискретностью преобразования.
к
к
кi
к
Дополнительная n-отводная линия задержки 8, имеющая время задержки между отводами, равное Т, при наличии на своем входе стоп - импульса, вырабатывает на отводах через время Т импульсы длительностью t=t, где i=1, 2, 3…, n - номер отвода дополнительной n-отводной линии задержки 8. Для обеспечения работоспособности предлагаемого преобразователя необходимо выполнение условий:
н
к
Т-Т=τ (1)
и время задержки образцовой линии задержки
н
к
4τ=Т-Т (2).
н
xmax
xmax
Одновременно с целью обеспечения заданного временного диапазона преобразования необходимо, чтобы Т>t, где t - наибольшее значение длительности преобразуемого ВИ.
нi
кi
Момент совпадения импульсов t, снимаемых с основной n-отводной линии задержки 1, с соответствующими им импульсами t дополнительной n-отводной линии задержки 8, фиксируется регистром памяти 7, что приводит к запоминанию в нем унитарного кода (параллельного единичного кода) W, определяемого порядковый номером сработавшего D-триггера регистра памяти 7. В отличие от преобразователя - прототипа в предлагаемом преобразователе при выполнении условий (1) и (2) функция преобразования имеет вид
x
t=W2τ
Поэтому полученный в регистре памяти 7 цифровой результой преобразования W, в виде унитарного кода, необходимо умножить на два. Для этого предполагается унитарный код W, зафиксированный в регистре памяти, преобразовать с помощью дешифратора в позиционный двоичный код (ПДК), а затем путем добавления младшего разряда со значением разряда «логический 0» в ПДК, осуществить операцию умножения на два.
На фигуре описанная операция условно не показана.
Время преобразования предлагаемого преобразователя описывается выражением
в то время как в случае преобразователя - прототипа
Из сравнения выражений (3) и (4) следует, что предлагаемый преобразователь имеет в (2W+1)/(W+1)≈2 раз большее быстродействие преобразования.
Таким образом, цель предлагаемого изобретения достигнута.
Литература
1. Мелешко Е.А. Наносекундная электроника в экспериментальной физике. М.: Энергоатомиздат, 1987, стр.140, рис.5.96.
2. Авторское свидетельство №402853, кл. G04F 11/08. Цифровой измеритель интервалов времени А.А.Богородицкий; С.И.Гаранкина, А.Г.Рыжевский, В.М.Шляндин, заявл. 26.07.1971; опубл. 19.10.1973, Бюл. №42.