Преобразователь временного интервала в двоичный код (кодирующее устройство последовательного счета)
Исследуемый преобразователь представляет собой устройство счетно-импульсного типа, осуществляющее циклическое преобразование напряжения в код с промежуточным преобразованием напряжения во временной интервал.
Действие кодирующего устройства основано на преобразовании мгновенных значений функции X(t) в число импульсов. Преобразование осуществляется в течение фиксированного цикла путем последовательного выполнения следующих операций:
1) дискретизации сигнала во времени и формирования отсчетов АИМ-2;
2) преобразования отсчетов в импульсы с ОШИМ;
3) квантования во времени путем наложения последовательности квантующих импульсов на ОШИМ сигнал;
4) кодового представления сигнала путем двоичного счета числа квантующих импульсов;
5) считывания состояний ячеек двоичного счетчика по окончании счета;
6) возвращения (сброса) счетчика в исходное состояние.
Структурная схема кодирующего устройства приведена на рисунке 1.4
Рисунок 1.4 – Структурная схема кодирующего устройства последовательного счета
Отсчет передаваемого аналогового сигнала X(t) преобразуется в импульс с ОШИМ длительностью х . Импульсы с генератора квантования поступают с периодом следования Т. Они заполняют временной интервал х, преобразуя его в однозначный числовой код; триггерный счетчик преобразует однозначный код в n-значный двоичный.
Лабораторный макет представляет кодирующее устройство, на выходе которого формируется пятиразрядный (n=5) двоичный код в последовательной и параллельной форме.
Функциональная схема преобразователя временного интервала в код приведена на рисунке 1.5; временные диаграммы работы на рисунке 1.6
Генератор тактовых импульсов G1 определяет цикл работы преобразователя. Источником (имитатором) кодируемого сигнала служит генератор импульсов G2 (ждущий мультивибратор). Длительность импульсов на выходе G2 изменяется переменным резистором. Измеряемый временной интервал квантуется, то есть заполняется импульсами от генератора G1. Таким образом, число импульсов N на выходе схемы И1 оказывается пропорциональным длительности кодируемого временного интервала х . Эти импульсы воздействуют на двоичный счетчик СТ так, что каждая ячейка окажется в определенном состоянии, соответствующем числу импульсов на входе, и в триггерном счетчике окажется записанным число N в двоичном коде. По окончанию записи код может быть считан на выход в последовательной и параллельной форме.
Параллельный код снимается при одновременном чтении всех разрядов счетчика: результат преобразования представлен в виде некоторой комбинации напряжений, действующих одновременно в нескольких электрических цепях. Импульс с выхода схемы НЕ подается одновременно на все схемы И2 – И6.
Рисунок 1.5 – Функциональная схема преобразователя временного интервала в код
Рисунок 1.6 – Временные диаграммы сигналов в преобразователе временного интервала в код
При наличии импульса в определенном разряде кодовой группы (состояние «1» на определенном триггере счетчика) на соответствующем выходе схем И2-И6 появится импульс. Наличие «1» в соответствующем разряде фиксируется индикатором на светодиодах.
Для получения последовательного кода (результат преобразования представлен в виде сигнала, действующего в одной цепи и состоящего из некоторой последовательности символов, формируемых поочередно, разряд за разрядом) используется сдвигающий регистр RG. Запись кода в регистр осуществляется в параллельном виде сигналом считывания, подаваемым на схемы И2-И6. В результате сдвига этого кода на выход регистра поступит в последовательном виде двоичное число, соответствующее величине X . Импульсы сдвига, кроме того, устанавливают счетчик СТ в нулевое состояние, подготавливая схему к новому циклу преобразования.