автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Нониусные аналого-цифровые преобразователи временных интервалов с оперативной калибровкой

На правах рукописи

СЕВАСТЬЯНОВ Александр Владимирович

НОНИУСНЫЕ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ С ОПЕРАТИВНОЙ КАЛИБРОВКОЙ

Специальности: 05.13.05 — Элементы и устройства вычислительной техники и систем управлении; 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 2006

Работа выполнена на кафедре «Вычислительная техника» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет».

Научные руководители: доктор технических наук, доцент

Гурин Е. И.;

кандидат технических наук, доцент Коннов Н. Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шахов Э.К.; кандидат технических наук Краснов Г. И.

Ведущая организация - ОАО «НПП "Рубин"», г. Пенза.

Защита диссертации состоится «11» мая 2006 г., в «14» часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.01 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет».

Автореферат разослан «_»_2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук,

профессор

[Пашков Б. Д.

¿006 л-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. С ростом производительности вычислительной техники возрастают и объемы передаваемой информации, а также и ее скорость передачи по каналам связи. Для контроля состояния линий передачи, а также оценки работоспособности устройств хранения информации необходимо с высокой точностью и. быстродействием получать временные параметры используемых в них сигналов. Основной характеристикой при цифровой передаче данных являются период передаваемых импульсов, а также возникающие при этом джиггер и вандер (высоко- и низкочастотное дрожание фазы сигнала).

Существующие устройства определения временных параметров используют либо метод прямого счета, либо косвенные методы. Методы прямого счета имеют ограничение по точности, и не всегда их точность достаточна для практических приложений. Косвенные методы, среди которых выделяются методы с промежуточным преобразованием в амплитуду и нониусные методы, обладают высокой точностью, но при этом их быстродействие часто бывает недостаточным. Поэтому в настоящее время проводятся работы по созданию устройств, в которых сочетались бы точность косвенных методов и высокое быстродействие.

На кафедре «Вычислительная техника» Пензенского государственного университета проводятся исследования по решению данной проблемы, результатом которых стало создание ряда быстродействующих устройств, работающих с использованием нониусного метода, сочетающих высокое быстродействие и точность. Но в известных нониусных преобразователях имеется особенность, которая снижает их быстродействие и в определенной степени точность, особенно при длительной работе, когда в результат измерения попадают собственные помехи преобразователя, возникающие в результате изменения характеристик элементной базы под воздействием различных факторов окружающей среды. Для оценки погрешностей преобразователя должна проводиться калибровка, во время которой преобразователь занят только калибровкой и не может выполнять преобразование. Это приводит к снижению производительности и перерывам в работе, которые по условиям эксперимента могут быть недопустимы. При преобразовании длительных серий импульсов характеристики

РОС. Национал , библиотека

генераторов медленно изменяются, время между запусками нониус-ных генераторов изменяется, следовательно, корректировка полученных кодов на результат калибровки будет неверной. Поэтому требуется оперативно выполнять калибровку непосредственно во время рабочих преобразований, что позволит повысить точность и производительность нониусных аналого-цифровых преобразователей временных интервалов (АЦП ВИ). В связи с этим проблема повышения точности подобных преобразователей «время-код» является актуальной.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка и исследование методов скоростного высокоточного аналого-цифрового преобразования временных параметров импульсных сигналов в код, а также разработка технических средств, позволяющих производить такие преобразования.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Разработка методов, позволяющих оперативно выявлять собственную погрешность, вносимую в результат.

2. Исследование разработанных методов, в том числе разработка методики расчета количества успешно выполненных калибровок.

3. Разработка структур прёобразователей, основанных на предложенных методах.

4. Моделирование работы преобразователя при различных режимах работы и исследование влияния различных компонент и характеристик преобразователя на результат эксперимента.

5. Разработка схем преобразователей «время-код» с оперативной оценкой собственной погрешности и их экспериментальное исследование.

Методы исследования основаны на математическом аппарате теории вероятностей и случайных процессов, теории графов и имитационном моделировании, а также экспериментальном исследовании предлагаемых устройств.

Научная новизна состоит в разработке метода преобразования временных интервалов в серии импульсов с оперативной калибровкой, в котором, в отличие от известных нониусных методов, определение погрешностей осуществляется одновременно с преобразованием, что позволяет повысить точность преобразования без снижения производительности и исключить простои в работе устройства; раз-

работке различных способов совмещения калибровки и преобразования, в том числе:

— способ запуска всех свободных каналов на выполнение оперативной калибровки и его модификации, который, в отличие от известных, имеет большую производительность и быстродействие, а также позволяет пропускать несколько калибровочных преобразований без потери точности, вследствие выполнения калибровок на предыдущих преобразованиях;

— способ накопления статистики (и его модификации), позволяющий принудительно выполнять калибровку каждого канала по результатам предыдущих преобразований, что исключает возникновение ситуаций, при которых некоторые каналы не выполняют калибровку, вследствие высокой загрузки устройства;

— способ частичного перебора результатов, который, в отличие от известных, позволяет снизить количество калибровочных циклов.

Предложена методика расчета вероятности успешной калибровки в нониусных АЦП ВИ с последовательным запуском каналов, которая, в отличие от известных, основана на анализе вероятностей всех возможных событий и позволяет выбрать количество каналов преобразования и коэффициент интерполяции.

Получены формулы для расчета вероятности успешной калибровки в двух-, трех- и четырехканальных нониусных АЦП ВИ, которые позволяют выбрать параметры преобразователя для нормального и пуассоновского входных потоков.

Разработана математическая модель нониусного преобразователя «время-код», в которой, в отличие от известных, учитывается влияние собственных параметров устройства на результат преобразования.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработана программа имитационного моделирования, позволяющая оценить характеристики преобразования совместно с калибровкой в многоканальных нониусных АЦП ВИ. Применение этой модели позволило оценить количественные характеристики погрешности устройства.

2. Разработан ряд схем нониусных АЦП ВИ, и проведено их экспериментальное исследование.

3. Построен и исследован опытный образец нониусного преобразователя «время-код» с оперативной оценкой погрешности.

4. Экспериментально подтверждена возможность реализации но-ниусных АЦП ВИ с оперативной калибровкой.

5. Достоверность предложенных методов подтверждается экспериментальными исследованиями, математическим и имитационным моделированием.

Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные устройства внедрены в ОАО «Волгателеком». На одно из предложенных в диссертации устройств (устройство для измерения серий временных интервалов) получен патент РФ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: на IV Международной конференции «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2003 г.), на V Международной конференции «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2004 г.), на VI Международной научно-технической конференции «Новые информационные технологии и системы» (г. Пенза, 2004 г.), на Международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г. Новочеркасск, 2004 г.), на 1-м Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2005 г.), на научно-технических конференциях Пензенского государственного университета (г. Пенза, 2003-2004 гг.).

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Метод оперативной оценки погрешности нониусных преобразователей «время-код».

2. Способы запуска каналов на выполнение оперативной калибровки.

3. Структуры нониусных преобразователей «время-код» с оперативной оценкой погрешности.

4. Методика расчета вероятности успешного выполнения калибровки в нониусных АЦП ВИ с оперативной калибровкой.

5. Математическая модель нониусного преобразователя «время-код» и результаты ее исследования.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 13 работ. Получен патент РФ на изобретение № 2255366 («Устройство для измерения серий временных интервалов»).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Объем работы: 150 страниц основного машинописного текста, 89 рисунков и 7 таблиц, приложения на 13 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности темы, формулируются цели работы, кратко излагается содержание диссертации.

В первой главе производится обзор существующих методов измерения временных интервалов. Рассматриваются достоинства и недостатки методов прямого счета, комбинированных и косвенных методов. Способы преобразования, основанные на методе прямого счета, далеко не всегда позволяют получить требуемую точность. Косвенные методы, в том числе и нониусные, имеют низкое быстродействие и высокую сложность реализации. Комбинированные методы, такие, как метод Уилкинсона, являются достаточно точными, но они не позволяют производить измерения периодов серий импульсов, что резко ограничивает сферу их применения.

В качестве базового выбирается нониусный метод, позволяющий измерять периоды для длительных серий входных сигналов. Данный метод в классическом исполнении позволяет с высокой точностью производить преобразования, хотя и обладает низким быстродействием. Развитие метод получил в разработке многоканальных нониус-ных преобразователей «время-код», позволяющих многократно повысить быстродействие классического метода.

В известных устройствах калибровка и рабочее преобразование разделены во времени, что снижает производительность и быстродействие преобразователя. Недостатком существующих нониусных преобразователей является внесение собственных помех устройства в результат при длительной работе. Это связано с тем, что при длительной работе характеристики преобразователя начинают меняться, причем проведенная перед началом эксперимента калибровка не позволяет скорректировать результат с учетом искажения характеристик.

На основании вышеизложенных фактов формулируются задачи для построения методов и структур, позволяющих выполнять преобразования с повышенной точностью путем проведения оперативной калибровки.

Во второй главе приводятся результаты разработки метода преобразования с оперативной оценкой погрешности и различные его модификации, заключающиеся в вариантах приоритета калибровочных или рабочих измерений, выполняемых в канале, а также в способе запуска каналов.

Обобщенная структура нониусного преобразователя «время-коц» представлена на рис. 1. Преобразователь работает следующим образом: импульсы со входа поступают в распределитель Р, с которого, в зависимости от реализованного метода, передаются для обработки в нониусные каналы преобразования НКП. Также в каждый НКП передаются импульсы с опорного генератора ОГ. На выходы НКП после преобразования передаются коды результатов и/или калибровок, которые поступают в устройство обработки УО. В качестве устройства обработки может выступать ЭВМ.

Рис. 1. Общая структура многоканального нониусного АЦП ВИ

В предлагаемом методе, наряду с рабочими преобразованиями, где это возможно, выполняются калибровочные преобразования. На рис. 2 приведена диаграмма запуска каналов на работу и калибровку. Серым цветом обозначена работа канала в режиме калибровки.

1 Т1 2

Т2 3 ТЗ 4

ВХОД -

Т 1

I I

К1 ¡П1Ш1!11П111у

¡/Калибровка 1 ртяИмйн _

|/Калибровка

¡.Калибровка

■ N4

! ГЧ14^П|

К2

йшЕшушшшшшшу

N2

I/Калибровка

КЗ

N3

Рис. 2. Работа преобразователя с совмещением калибровки и рабочего преобразования

Первый импульс, задающий начальную границу измеряемого ВИ Т1, запускает первый (К1) и второй (К2) каналы преобразования, при этом результат работы канала К1 используется для рабочего преобразования, а К2 - для калибровочного. Второй импульс, отмечающий конечную границу Т1, а также начальную границу Т2, одновременно запускает канал К2 на измерение, а КЗ - на калибровку. Третий импульс запускает канал КЗ на выполнение рабочего преобразования, а канал К1 на выполнение калибровки. Далее процесс повторяется. Модификациями данного способа являются случаи, когда канал, выполняющий калибровку, прерывает свою работу с приходом в него очередного импульса для рабочего преобразования; прерывание рабочего преобразования в канале с приходом очередного импульса для следующего рабочего преобразования, а также способ распределения импульсов по каналам. Очередной импульс может передаваться в строго установленный канал преобразования или же в свободный канал.

Далее рассматривается способ запуска всех свободных каналов на выполнение калибровки и его модификации.

Способ запуска на калибровку всех свободных каналов также имеет две модификации по типу прерывания: с прерыванием и без прерывания калибровки - и две модификации по типу запуска каналов: последовательный и произвольный запуск. Особенность данного способа: работа с многоканальными (число каналов больше двух) устройствами.

Преимуществом преобразователей с запуском всех свободных каналов на калибровку является наибольшее количество успешных калибровок, поэтому контроль собственных помех, вносимых устройством в результат измерения, будет наиболее частым. Выбор типа запуска из произвольного и последовательного зависит от характеристик преобразователя (элементная база, число каналов) и интенсивности входного потока.

Далее рассматривается способ, использующий статистику запуска каналов, позволяющий либо пропускать выполнение очередной калибровки в канале, либо ее принудительно выполнять в случае пропуска/прерывания определенного числа калибровочных преобразований.

Этот способ может использоваться при произвольном запуске и учитывает статистику предыдущих запусков. Статистика может собираться по разным критериям, например, по числу пропущенных калибровочных измерений в канале, по числу отработанных рабочих измерений, по времени работы измерителя, по числу входных импульсов.

Запуск каналов на калибровку с использованием накопления статистики позволяет пропускать калибровочные измерения практически без потери точности вычисления кодов результата, а также позволяет выровнять частоту калибровок в различных каналах и не допустить значительного разброса этих частот.

Рассмотрен способ частичного перебора результатов и его модификации. В основе этого метода лежит вычисление части калибровочных преобразований, а затем вычисление остальных значений по полученным данным. Применительно к методу с оперативным вычислением погрешности можно построить матрицу задержек между каналами измерения. Пусть т, - задержка в г'-м канале, а т, - в /-м.

Тогда разница в задержках между этими каналами составляет

Элементы главной диагонали матрицы равны нулю, так как это задержки канала относительно самого себя. Задержки между ( и у каналами равны инверсии задержки между у и i каналами

В данном случае для вычисления задержек между каналами необходимо знать значения элементов, расположенных на один уровень

выше главной диагонали матрицы: , ^2,3 ... 1п-\>п ■ Можно вычислив значения элементов, лежащих выше т„_1л, по формуле

1и ~ т(,У+1 " > где индексы »' и ] удовлетворяют условиям: 2 < / <= и и ] <п-\.

Пусть V, = V} + А,, где Д, - погрешность запуска канала относительно первого (А| =0). Тогда -V) + А- -Л,- = Ау- - А,-. Получается, что достаточно найти и - 1 значение А,- (/ = 2, 3...п) для того, чтобы вычислить все необходимые значения х^ . Эти значения

могут быть найдены из п - 1 уравнения.

Применительно к многоканальным преобразователям данная методика позволяет производить п - 1 калибровочное измерение вместо-2

п -п

--, где п - число каналов.

2

Таким образом, в трехканальном преобразователе на калибровку можно запускать только связки каналов 2-3 и 1-2 без существенной потери точности, что позволяет вместо 6 возможных вариантов запуска производить только 2. Как показало моделирование, для трех-канального преобразователя использование предложенного способа позволяет увеличить на 25-30 % максимальную интенсивность корректно обрабатываемого входного потока.

Корректировка результата будет производиться после эксперимента для всех каналов с использованием проведенных калибровочных измерений.

Предложены структуры нониусных преобразователей, реализующие методы запуска одного канала на калибровку, всех свободных каналов, метод накопления статистики, метод с частичным перебором результатов. Рассмотрены особенности реализации каждой структуры, представлены функциональные схемы основных узлов. Предложены формулы расчета минимального числа калибровочных импульсов для достоверного определения результата и формула для расчета оптимального числа каналов для структуры преобразователя с произвольным распределением импульсов по каналам.

В третьей главе проводятся исследования предложенного метода и рассматриваются модели нониусных преобразователей, которые позволяют оценить вероятность успешного проведения калибровки, а также оценить влияние различных составляющих погрешности генераторов на результат преобразования.

В первой части главы предложена методика расчета вероятности успешной калибровки. Особенностью предлагаемой методики является то, что рассматриваются все возможные события, происходящие в преобразователе.

Для того, чтобы в двухканальном преобразователе в канале успешно выполнилась калибровка, необходимо, чтобы произошло сочетание 2 событий:

1. Преобразование, начатое г'-м импульсом, успело завершиться до

прихода г + 1-го импульса. Обозначим это событие . Нижний

индекс соответствует запускающему импульсу, верхние указывают номера импульсов, между которыми закончилось преобразование (произошло совпадение).

2. Калибровка, инициированная i + 1-м импульсом, успела завершиться до прихода / + 2-го импульса. Это событие обозначим 5- Вероятность обоих событий одинакова и может быть найдена по формуле

>Ъ

1- / . о

Так как успешная калибровка будет выполняться при совпадении

и , то можно записать, что вероятность успешной ка-

л

либровки равна Рх (рис. 3).

X 0 1

р ■-л2 п2

Рис. 3. Распределение дискретной случайной величины X для двухканального нониусного АЦП ВИ

1

К+пв-1

К ¡ = Пд

Совокупность возможных событий можно отобразить графом (рис. 4).

Рис. 4. Граф событий в двухканальном нониусном АЦП ВИ при запуске канала /-м импульсом

Символом » на рис. 4 показано событие, при котором калибровка производиться не будет либо не успеет завершиться. Индекс «А/» в номере завершающего импульса показывает, что преобразование не успевает выполниться до прихода данного импульса. Например, событие , где >1 + 2, соответствует невыполнению

калибровки, так как окончание работы преобразования произойдет после / + 1-го импульса.

Введем дискретную случайную величину X - количество калибровок, выполненных между рабочими преобразованиями. Для двух-канального нониусного преобразователя X принимает два значения: О и 1. Распределение этой величины представлено на рис. 3.

Таким образом, математическое ожидание X можно найти по формуле

М(Х) = Ц2.

Вероятность успешной калибровки для пуассоновского входного потока

<Т*

, К + Пд-1

К 1=пв

Вероятность успешной калибровки для нормального потока

\2

'Т„

, К+пй-1 К 1=пв

и-аУ

1- I 2°2 а/

о а%/2тс

Совокупность возможных событий для трехканального нониусно-го АЦП ВИ представлена на рис. 5.

1 -РГР2

* Рабочее преобразование

'1 Калибровка

*

Калибровка проведена успешно

Калибровка проведена не успешно

Рис. 5. Граф событий в трехканальном нониусном АЦП ВИ при запуске канала /-м импульсом

Для трехканальных преобразователей расчет математического ожидания числа успешных калибровок и их вероятностей производится по формуле

М{Х) = 2ЦР2+Р? +Р?, где Р2 ДЛЯ пуассоновского потока находится по формуле

л-г К+пв-\ „ ^

Р2=^ I ^

н

Для нормального потока аналогичный расчет выполняется по формуле

1 к+"в-\- г- -,

Р2 I I/0тя> а> ~- 2а, 72а)] .

1=ПВ

Были получены формулы расчета математического ожидания числа успешных калибровок и их вероятность для четырехканально-го нониусного АЦП ВИ при пуассоновском и нормальном входных потоках

М(Х) = /]4 + ЪР?Р2 2/5/3 + р2 + 2Р,Р2 - Л3,

где

3 =

12гр2 АГ+Пд-1 Л V/ лг ,.,-Хг'Т,

2К

для пуассоновского входного потока и

Л '=«« о

СТ2

л/2тс'

2а

2

2о?

у[2л

¿1

для нормального.

Построение математической модели производилось в среде МмНСпй, а имитационное моделирование производилось с помощью программ, написанных на языке С,

Для трехканального нониусного АЦП ВИ зависимость числа калибровок от коэффициента интерполяции представлена на рис. 6. На графиках сплошной линией обозначены результаты математического моделирования, а символами ( обозначены результаты

имитационно! о моделирования для соответствующих параметров математической модели.

Рис. 6. Графики относительного среднего числа калибровок в трехканальном нониусном АЦП ВИ для пуассоновского (слева) и нормального (справа) входных потоков при различных коэффициентах интерполяции К

Из рис. 6 видно, что результаты математического и имитационного моделирования практически совпадают.

Полученные результаты позволяют оценить предполагаемое количество калибровочных преобразований при заданной интенсивности входного потока импульсов и заданных параметрах преобразователя - количестве нониусных каналов преобразования и коэффициенте интерполяции.

С другой стороны, можно, задав допустимую частоту калибровок, выбрать количество каналов и коэффициент интерполяции К.

Далее производится построение математической модели преобразователя, которая показывает присутствие в результате преобразования погрешностей устройства, позволяет увидеть влияние различных дестабилизирующих факторов на результат преобразования, а также показывает, что проведение калибровки позволяет оценить погрешность устройства, которая переходит в результат.

Проведены исследования влияния нестабильности опорного и но-ниусного генераторов на результат преобразования. Моделирование проводилось для различных коэффициентов интерполяции и различных периодов входных импульсов. По результатам моделирования были сделаны выводы о том, что для стабильной работы необходим опорный генератор с устойчивыми характеристиками, а нониусные

генераторы могут иметь джиггер периода на 1-2 порядка выше без значительного искажения результата. Это связано с тем, что опорный генератор работает постоянно, поэтому даже небольшая ошибка в. одном такте будет оказывать значительное влияние при длительной работе устройства. Нониусный генератор непрерывно работает в пределах К тактов, поэтому «накопление» ошибки будет незначительным. Увеличение коэффициента интерполяции увеличивает случайную составляющую в результате преобразования.

Модель демонстрирует эффективность выполнения оперативной динамической калибровки, которая позволила исключить из результата низкочастотные погрешности нониусного генератора.

Результаты работа модели позволяют сделать вывод о том, что проведение калибровки необходимо для снижения влияния погрешности устройства на результат преобразования. Следовательно, оперативная калибровка позволит повысить точность, производительность и быстродействие устройства.

В четвертой главе исследуются опытные образцы преобразователей, выполненные на ПЛИС. В первой части оценивается работа одноканального преобразователя. Во второй части показана возможность реализации нониусных преобразователей на ПЛИС и исследуются работы двухканального преобразователя при номинальном и максимальном значении коэффициента интерполяции. Под максимальным значением коэффициента понимается максимальное значение, при котором разброс случайной составляющей кодов результата находится в пределах 6-7 квантов. В третьей части исследуется двухканальный преобразователь с оперативной калибровкой. Результаты эксперимента показали, что с ростом коэффициента интерполяции К у преобразователя уменьшается время простоя каналов, а следовательно, снижается число успешно выполненных калибровок. На диаграмме рис. 7 представлена зависимость успешно выполненных калибровок от коэффициента интерполяции К и длительности измеряемого интервала (среднего математического ожидания), а символами нанесены экспериментально полученные значения среднего числа калибровок.

Рис 7 Зависимость процента успешно выполненных калибровок от коэффициента интерполяции А" и среднего деачения преобразуемого интервала для двухканального нониусного АЦП ВИ

В эксперименте измерялся интервал между импульсами в серии из 2000 интервалов. Коэффициент К изменялся в диапазоне от 11 до 25, а максимальное время преобразования ТПМАХ изменялось

от 50 не до 175 не.

Таким образом, применение преобразователей с оперативной калибровкой позволяет получать более производительной; и точное устройство, и, соответственно, сфера его применения существенно расширяется, охватывая более сложные и ответственные области науки и техники.

В заключении перечислены основные результаты работы.

В приложениях приведены математическая модель, листинг' программы имитационного моделирования, написанной на языке С, функциональные схемы некоторых узлов преобразователей, акт внедрения научных и практических результатов диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Предложен метод нониусного аналого-цифрового преобразова- '

ния временных интервалов с оперативной калибровкой, в котором, «

в отличие от известных, процесс определения собственных характеристик совмещается с процессом преобразования, что позволяет по-

высить производительность и исключить простои (перерывы) в процессе преобразования, а также повысить точность оценки погрешностей.

2. Предложены различные способы совмещения калибровки и преобразования, в том числе:

- способ запуска всех свободных каналов на выполнение оперативной калибровки, который позволяет запускать на калибровку максимальное количество каналов преобразования, а также повысить производительность и быстродействие устройства;

- способ накопления статистики, позволяющий принудительно выполнять калибровку каждого канала по результатам предыдущих преобразований, что исключает возникновение ситуаций, при которых некоторые каналы не выполняют калибровку, вследствие высокой загрузки устройства, а также производится более равномерная загрузка каналов;

- способ частичного перебора результатов, который, в отличие от известных, позволяет, экспериментально определив часть возможных калибровочных значений, вычислить остальные значения кодов калибровки.

3. На основании предложенного в п. 1 метода разработан ряд новых структур нониусных АЦП ВИ с более высокой производительностью и точностью, по сравнению с известными.

4. Предложена методика расчета числа успешных калибровок и их вероятностей в нониусных АЦП ВИ с последовательным запуском каналов, которая, в отличие от известных методов анализа нониусных преобразователей, основана на анализе вероятностей всех возможных событий и позволяет выбрать параметры преобразования.

5. На основе предложенной методики были получены формулы для расчета вероятности успешной калибровки в двух-, трех- и четы-рехканальных нониусных АЦП ВИ с оперативной калибровкой с последовательным запуском, которые позволяют выбрать параметры преобразователя для нормального и пуассоновского входных потоков.

6. Разработана математическая модель нониусного преобразователя «время-код», в которой, в отличие от известных, учитывается влияние параметров устройства на результат преобразования. Иссле-

дование предложенной модели позволяет оценить влияние нестабильности различных компонент преобразователя на результат.

7. Разработана программа имитационного моделирования, позволяющая оценить характеристики преобразования совместно с калибровкой в многоканальных нониусных АЦП ВИ. Применение этой модели позволило оценить количественные характеристики погрешности устройства.

8. Разработан ряд схем нониусных АЦП ВИ, и проведено их экспериментальное исследование. Показана возможность реализации нониусных АЦП ВИ на программируемых логических интегральных схемах. Практически доказана возможность реализации методов, приведенных в п. 1. Результаты эксперимента подтверждают работоспособность предложенного метода.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Нониусный измеритель временных интервалов на ПЛИС / А. В. Севастьянов, Е. И. Гурин, Л. Е. Дятлов, Н. Н. Коннов, К. В. Попов // Приборы и техника эксперимета. - 2004. - № 4. - С. 44-48.

2. Севастьянов А. В. Построение преобразователей временных интервалов в код на ПЛИС / А. В. Севастьянов, Е. И. Гурин // Новые информационные технологии и системы: Тр. V Междунар. науч.-техн. конф.- Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2002 - С, 186-187.

3. Севастьянов А. В. Построение преобразователей «время-код» на современной элементной базе / А. В. Севастьянов, Е. И.Гурин, Н. Н. Коннов // Актуальные проблемы науки и образования: Юбил. Междунар. симп. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2003. - С. 272-276.

4. Севастьянов А. В. Высокоточный измеритель на ПЛИС // Сб. тр. 4-й Междунар. конф. - Самара: СамГТУ, 2003. - С. 123 -124.

5. Севастьянов А. В. Проблемы работы измерителей субнаносе-кундных интервалов и их моделей // Актуальные проблемы современной науки: 5-я Междунар. многопрофильная конф. молодых учёных и студентов. - Самара: СамГТУ, 2004. - С. 56-57.

6. Имитационная модель нониусного АЦП ВИ / А. В. Севастьянов, Е. И. Гурин, Л. Е. Дятлов, Н. Н. Коннов // Новые информационные технологии и системы: IV Междунар. науч.-техн. конф. Ч. 1. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2004. - С. 156-160.

7. Нониусный преобразователь «время-код» с коррекцией инструментальной погрешности / А. В. Севастьянов, Е. И. Гурин, Л. Е. Дятлов, Н. Н. Коннов // Новые информационные технологии и системы: IV Междунар. науч.-техн. конф. Ч. 1. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2004. - С. 160-163.

8. Севастьянов А. В. Математическая модель измерителя временных интервалов / А. В. Севастьянов, Е. И. Гурин, Н. Н. Коннов II Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: V Междунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2004.-С. 12-15.

9. Севастьянов А. В. Методы измерения временных интервалов и их серий // Актуальные проблемы современной науки: 1-й Междунар. форум. Ч. 45, доп. сб. - Самара: СамГТУ, 2005. - С. 62-63.

10. Севастьянов А. В. Структуры нониусных преобразователей «время-код» с оперативной оценкой погрешности. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2005. - Деп. в ВИНИТИ 12.08.2005, № 1138-В2005.

И. Севастьянов А. В. Методы оперативной оценки погрешности 1Юни>оных преобразователей «время-код». - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2005. - Деп. в ВИНИТИ 12.08.2005, № 1139-В2005.

12. Севастьянов А. В. Методика расчета вероятности успешного выполнения калибровки в нониусных АЦП ВИ с оперативной калибровкой / А. В. Севастьянов, С. А. Смагин. - Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2006. - Деп. в ВИНИТИ 31.01.2006, № 101-В2006.

13. Пат. № 2255366 (РФ). Устройство для измерения серий временных интервалов / Е. И. Гурин, Л. Е. Дятлов, Н. Н. Коннов, А. В. Севастьянов. -2005.

Севастьянов Александр Владимирович

Нониусные аналого-цифровые преобразователи временных интервалов с оперативной калибровкой

Специальности: 05.13 05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления; 05.11.16 - Информационно-измерительные и управ 1яющие системы

Редактор Т. Н. Судовчихина Технический редактор Н 4. Вьялкова Корректор Ж. А Лубенцова Компьютерная верстка Р Б. Бердниковой

ИД № 06494 от 26.12.01 Сдано в производство 04.04.06. Формат 60x84'/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,16. Заказ 231. Тираж 100.

Издательство Пензенского государственного университета 440026, Пенза, Красная, 40

/

I

1

1

f

Л&96А

¿-7 7 96

i

i

i

í i

¡

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ.

1.1 Преобразователи, работающие по методу прямого счета.

1.2 Преобразователи с промежуточным преобразованием в амплитуду.

1.3 Нониусный метод преобразования временных интервалов.

1.4 Многоканальный нониусный преобразователь временных интервалов.

1.5 Принципы проведения калибровки между каналами нониусного

АПЦ ВИ.

Выводы по главе 1.

2. МЕТОДЫ И СТРУКТУРЫ НОНИУСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ВРЕМЯ-КОД С ОПЕРАТИВНОЙ ОЦЕНКОЙ ПОГРЕШНОСТИ.

2.1 Общие принципы преобразования с оперативной калибровкой.

2.2 Способ запуска всех свободных каналов на выполнение калибровки.

2.3 Преобразование с накоплением статистики.

2.4 Способ с частичным перебором результатов.

2.5 Структуры преобразователей с оперативной оценкой погрешности.

Выводы по главе 2.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ С ОПЕРАТИВНОЙ КАЛИБРОВКОЙ.

3.1 Методика расчета вероятности успешной калибровки.

3.2 Расчет вероятности успешной калибровки при различных входных потоках.

3.3 Математическая модель нониусного преобразователя время-код.

Выводы по главе 3.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НОНИУСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ВРЕМЯ-КОД С ОПЕРАТИВНОЙ КАЛИБРОВКОЙ.

4.1 Нониусный АЦП ВИ на ПЛИС.

4.2 2-канальный нониусный преобразователь время-код на ПЛИС

4.3 2-канальный нониусный АЦП ВИ с оперативной калибровкой .124 Выводы по главе 4.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Повсеместное использование ЭВМ для обработки информации, а также постоянно увеличивающаяся роль цифровых устройств становятся условием создания аналого-цифровых преобразователей, данные с выходов которых поступают и обрабатываются в ЭВМ. Создание подобных преобразователей было отражено в работах Гитиса Э.И., Чернявского Е.А., Смолова В.Б., Шляндина В.М. и других [1-10].

Во многих областях науки и техники, таких как радиолокация, ядерная физика, системы связи, вычислительная техника, и других, наряду с амплитудными, часто необходимо исследовать и временные характеристики сигналов, такие как средняя длительность и функция распределения периодов входных импульсов, распределение длительностей временных интервалов между определенными точками входной последовательности и другие. Одной из основных временных характеристик сигнала является его средняя длительность, а также «дрожание» его фазы - джиттер [73].

С ростом производительности современной техники растет и скорость обмена информацией, обрабатываемые потоки имеют все более высокую интенсивность. Часто основным объектом для исследования являются временные параметры [75, 76]. Примером таких задач является определение временных искажений в каналах связи, которое позволяет оценивать качество систем передачи данных [37, 47, 51]. Дрожание фазы, состоящее из джиттера и вандера, значительно влияет на качество передаваемой информации, поэтому определение временных параметров в сериях импульсов является важной задачей в технике связи. Определение фазовых дрожаний последовательности импульсов производится путем статистической обработки результирующих кодов преобразования после проведения эксперимента [60, 63-65].

В связи с этим возникает необходимость разработки высокоточных скоростных аналого-цифровых преобразователей временных параметров с субнаносекундным разрешением, позволяющих обрабатывать выходные данные с помощью ЭВМ. Разработка и исследование подобных аналого-цифровых преобразователей временных параметров были проведены в работах Гитиса Э.И., Рехина Е.И., Денбновецкого С.Б., Чернявского Е.А. и других [1-6, 14, 15, 17].

Наиболее распространенным временным параметром, необходимым для вычисления и исследования является длительность временного интервала между заданными точками входной последовательности. Кроме того, часто требуется определение таких параметров, как расстояние между экстремумами, фазовое дрожание сигнала и другие. Для преобразования временных параметров сигналов в код существует множество методов, которые можно условно разделить на прямые [1, 9 и др.] и косвенные [И, 12 и др.]. Аналого-цифровые преобразователи, использующие прямые методы отличаются высоким быстродействием, но при этом имеют низкую точность и их характеристики напрямую зависят от элементной базы устройства. Косвенные методы имеют наибольшую точность, хотя при этом их быстродействие значительно ниже, чем у прямых методов.

В настоящее время проводятся работы по созданию устройств, в которых сочетались бы точность косвенных методов и высокое быстродействие [61-68], однако в полной мере задача не решена. Одним из косвенных методов, на основе которого могут создаваться скоростные и одновременно высокоточные приборы, является нониусный метод. Этот метод имеет определенные перспективы. Его привлекательность на настоящем этапе обусловлена тем, что большинство узлов нониусных преобразователей (счетчики, регистры, устройства управления и др.) могут быть выполнены на цифровых схемах, в частности на ПЛИС. На кафедре вычислительной техники Пензенского государственного университета проводятся исследования по решению данной проблемы, результатом которых стало создание ряда быстродействующих устройств, работающих с использованием нониусного метода и сочетающих высокое быстродействие и точность, что нашло отражение в [65, 67, 69, 71 и других]. В то же время в известных нониусных преобразователях имеется особенность, которая снижает их быстродействие и, в определенной степени, точность. Для оценки характеристик, в том числе систематической погрешности, в нониусных преобразователях, как и в других преобразователях косвенного типа, требуется проводить калибровку. Калибровка обычно проводится перед началом эксперимента, и в это время преобразователь занят только калибровкой и не выполняет других действий.

Это обстоятельство становится неприемлемым при необходимости длительной непрерывной работы устройства, когда внешние условия изменяются, поэтому могут изменяться такие параметры устройства, как задержка запуска, частота нониусных генераторов и других факторов, что увеличивает погрешность результата преобразования. Известные методы не позволяют оценить погрешность устройства, вносимую в результат преобразования при длительной работе, когда происходит изменение его характеристик, которое может быть значительным. Также отсутствуют математические модели, позволяющие оценить влияние различных составляющих погрешности устройства на результат в таких условиях.

Решение данной проблемы также необходимо при исследованиях временных параметров сигналов в различных областях науки и техники. Таким образом, задача определения временных параметров сигналов с высокой точностью и высоким быстродействием является широко распространенной и возникает в ряде отраслей науки и техники, и, следовательно, решение данной проблемы является актуальным.

В данной работе разрабатывается метод, позволяющий оперативно оценить погрешность, вносимую в результат, не прерывая процесс преобразования. Предлагаемое решение ориентировано на нониусный метод преобразования и позволяет повысить его производительность, исключив простои в работе, а также повысить точность преобразования за счет уменьшения времени между калибровкой и преобразованием.

Целью диссертационной работы является разработка и исследование методов скоростного высокоточного аналого-цифрового преобразования временных параметров импульсных сигналов в код, позволяющих оперативно оценивать характеристики, а также разработка технических средств, позволяющих производить такие преобразования.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1. Разработка методов, позволяющих оперативно определять характеристики преобразователя, влияющие на точность преобразования.

2. Исследование разработанных методов в условиях длительной непрерывной работы.

3. Разработка структур преобразователей, основанных на предложенном методе.

4. Исследование влияния различных компонент и характеристик преобразователя с оперативной калибровкой на результат эксперимента.

5. Разработка схем преобразователей время-код с оперативной калибровкой и их экспериментальное исследование.

Для решения поставленных задач в работе были произведены исследования, основанные на математическом аппарате теории вероятностей и математической статистики, теории графов и имитационном моделировании, а также экспериментальном исследовании предлагаемых устройств.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработан метод преобразования временных интервалов с оперативной калибровкой, в котором, в отличие от известных нониусных методов, определение характеристик осуществляется одновременно с преобразованием, что позволяет повысить точность преобразования и производительность за счет исключения простоев в работе устройства.

2. Разработаны различные способы совмещения калибровки и преобразования, в том числе:

- способ запуска всех свободных каналов на выполнение оперативной калибровки, который, в отличие от известных, позволяет максимально использовать каналы преобразования;

- способ частичной калибровки, который, в отличие от известных, позволяет снизить количество калибровочных циклов;

- способ накопления статистики, в котором запуск каналов производится с учетом предыдущих преобразований, что позволяет исключить неравномерность загрузки каналов преобразования.

3. Предложена методика расчета вероятности успешной калибровки в нониусных аналого-цифровых преобразователях время-код (АЦП ВИ) с последовательным запуском каналов, которая, в отличие от известных, основана на анализе вероятностей всех возможных событий и позволяет выбрать количество каналов преобразования и коэффициент интерполяции.

4. Получены формулы для расчета вероятности успешной калибровки в нониусных АЦП ВИ с оперативной калибровкой, которые позволяют выбрать параметры преобразователя для нормального и пуассоновского входных потоков.

5. Разработана математическая модель нониусного преобразователя время-код, в которой в отличие от известных учитывается влияние низкочастотной погрешности нониусных генераторов на результат преобразования.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработана программа имитационного моделирования, позволяющая оценить характеристики преобразования совместно с калибровкой в многоканальных нониусных АЦП ВИ. Применение этой модели позволяет выбрать параметры преобразователя для заданного входного потока.

2. Разработан ряд схем нониусных АЦП ВИ на ПЛИС и проведено их экспериментальное исследование.

3. Разработан и исследован опытный образец нониусного преобразователя время-код с оперативной оценкой погрешности, экспериментально подтверждена возможность реализации нониусных АЦП ВИ с оперативной калибровкой.

4. Достоверность предложенных методов подтверждается экспериментальными исследованиями, математическим и имитационным моделированием.

Результаты диссертации внедрены в ОАО «Волгателеком». По материалам диссертационной работы опубликовано 13 работ, на одно из предложенных в диссертации решений получен патент РФ.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: на IV-V Международных конференциях «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2003г. - 2004г.); на 1-м Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2005г.) на VI Международной научно-технической конференции «Новые информационные технологии и системы» (г. Пенза, 2004г.); на Международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г. Новочеркасск, 2004г.); на научно-технических конференциях Пензенского Государственного Университета (г. Пенза, 2003-2004г);

Работа является продолжением исследований, проводимых на кафедре вычислительной техники д.т.н, доцентом Гуриным Е.И., к.т.н., доцентом Конновым Н.Н. под руководством заслуженного деятеля науки и техники РФ, д.т.н, профессора Вашкевича Н.П. по разработке скоростных аналого-цифровых преобразователей время-код.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложен метод нониусного аналого-цифрового преобразования временных интервалов с оперативной калибровкой, в котором, в отличие от известных, процесс определения собственных характеристик совмещается с процессом преобразования, что позволяет повысить производительность и исключить простои (перерывы) в процессе преобразования, а также повысить точность оценки погрешностей.

2. Предложены различные способы совмещения калибровки и преобразования, в том числе:

- способ запуска всех свободных каналов на выполнение оперативной калибровки, который позволяет запускать на калибровку максимальное количество каналов преобразования, а также повысить производительность и быстродействие устройства;

- способ накопления статистики, позволяющий принудительно выполнять калибровку каждого канала по результатам предыдущих преобразований, что исключает возникновение ситуаций, при которых некоторые каналы не выполняют калибровку, вследствие высокой загрузки устройства, а также производится более равномерная загрузка каналов;

- способ частичного перебора результатов, который, в отличие от известных, позволяет, экспериментально определив часть возможных калибровочных значений, вычислить остальные значения кодов калибровки.

3. На основании предложенного в п. 1 метода разработан ряд новых структур нониусных АЦП ВИ с более высокой производительностью и точностью, по сравнению с известными.

4. Предложена методика расчета числа успешных калибровок и их вероятностей в нониусных АЦП ВИ с последовательным запуском каналов, которая, в отличие от известных методов анализа нониусных преобразователей, основана на анализе вероятностей всех возможных событий и позволяет выбрать параметры преобразования.

5. На основе предложенной методики были получены формулы для расчета вероятности успешной калибровки в двух-, трех- и четырехканальных нониусных АЦП ВИ с оперативной калибровкой с последовательным запуском, которые позволяют выбрать параметры преобразователя для нормального и пуассоновского входных потоков.

6. Разработана математическая модель нониусного преобразователя «время-код», в которой, в отличие от известных, учитывается влияние параметров устройства на результат преобразования. Исследование предложенной модели позволяет оценить влияние нестабильности различных компонент преобразователя на результат.

7. Разработана программа имитационного моделирования, позволяющая оценить характеристики преобразования совместно с калибровкой в многоканальных нониусных АЦП ВИ. Применение этой модели позволило оценить количественные характеристики погрешности устройства.

8. Разработан ряд схем нониусных АЦП ВИ, и проведено их экспериментальное исследование. Показана возможность реализации нониусных АЦП ВИ на программируемых логических интегральных схемах. Практически доказана возможность реализации метода, приведенного в п. 1. Результаты эксперимента подтверждают работоспособность предложенного метода.

1. Гитис Э.И., Пискулов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи-М., Энергия, 1981, 448с.

2. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи информации. / В.Б. Смолов, Е.П. Угрюмов, В.К. Шмидт, Е.А. Чернявский и др. Л., Энергия, 1976, 336с.

3. Гитис Э.И. Преобразователи информации для электронных цифровых вычислительных устройств. М., Энергия, 1975, 448с.

4. Мартяшин А.И., Шахов Э.К., Шляндин В.М. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. М., Энергия, 1976, 392с.

5. Преобразователи информации в аналого-цифровых вычислительных устройствах и системах. / Под ред. Г.М. Петрова. М., машиностроение, 360с.

6. Скоростные измерительные системы. / Под ред. Э.А. Якубайтиса. Рига, Зинатне, 1980, 184с.

7. Чернявский А.Ф., Бекетов С.В., Потапов А.В. Статистические методы анализа случайных сигналов в ядерно-физическом эксперименте. М., Атомиздат, 1974, 352с.

8. Потапов А.В., Чернявский А.Ф. Статистические методы измерений в экспериментальной ядерной физике. М., Атомиздат, 1980, 264с.

9. Рехин Е.И., Курашов А.А., Чернов П.С. Измерение интервалов времени в экспериментальной ядерной физике. М., Атомиздат, 1967, 382с.

10. Мелешко Е.А. Интегральные схемы в наносекундной ядерной электронике. М., Атомиздат, 1978, 216с.

11. Загурский В.Я., Ведин В.Ю. Хронометрическая система анализа временных параметров сигнала. Автоматика и вычислительная техника. Рига, 1980, №5. - С. 70-77.

12. Артюх Ю.Н., Загурский В.Я., Ведин В.Ю. Хронометрическая система анализа временных параметров сигнала. III всес. совещ. Экспериментальные методы и аппаратура для исследования турбулентности. Тез. Докладов. Новосибирск, 1979. - С. 67-68.

13. Денбновецкий С.В., Шкуро А.Н., Кокошкин С.М. Современное состояние и перспективы развития методов и средств цифровых измерений временных интервалов. /Обзор/. Приборы и системы управления, 1977, №9 С. 26-28.

14. Ковтун А.К., Шкуро А.Н. Принципы построения цифровых измерителей интервалов времени. Приборы и техника эксперимента, 1973, №1.-С. 7-14.

15. Артюх Ю.Н. Хронометрические и фазометрические аналого-цифровые преобразователи. Рига, ИЭВТ, 1980, 52с.

16. Гибридная интегральная схема на 1 ГГц. / Добронравов О.Е., Миронычев В.И., Поляков А.Б. и др. Негатроны в вычислительной и измерительной технике. - Рига, Зинатне, 1973. - С.77-80.

17. Устройство для измерения интервалов времени с использованием ЭВМ. Экспресс-информация, Сер. Контрольно-измерительная техника, 1973, №16. С.1-4.

18. Дворяшин Б.В., Кузнецов Л.И. Радиотехнические измерения. -М., Сов. Радио, 1978, 360 с.

19. Архипенко А.Ф. Анализ погрешностей масштабногопреобразования интервалов времени, осуществляемого компаративным способом. Измерение параметров радиотехнических сигналов и цепей в физических исследованиях. - Красноярск, 1977. - С. 105-110.

20. А.С. 365068 /СССР/. Способ цифрового измерения временных интервалов /компаративный способ/. Архипенко А.Ф.

21. Измерение временных интервалов способом регрессирующих совпадений. Карпов Н.Р., Матюнин Ю.Д., Поваренкин Н.П. Приборы и техника эксперимента, 1979, №5, с. 121-123.

22. Карпов Н.Р. Рециркуляционный измерительный преобразователь коротких временных интервалов в код. Приборы и техника эксперимента, 1980, №2. - С. 101 -103.

23. Пат. № 2 560 124 /США/ Interval measuring system / J. Mofenson., 1951.

24. Пат. № 2 665 410 /США/ Method and apparatus for automatically measuring time intervals / W. Frady, 1954.

25. Пат. № 2 665 411 /США/ Double interpolation method and apparatus for measuring time intervals./ W. Frady, 1954.

26. Васильев Н.И., Ефремов П.А. Измерение однократных временных интервалов нониусным методом. Вопросы радиоэлектроники, Сер. ОТ, вып. 10. - С.52-61.

27. А.С. № 428 353 /СССР/ Измеритель временных интервалов./ Землянский А.В., Яроменок А.С.

28. Чу Д., Фергюссон К. Генераторы импульсов с разрешением 20пс. Электроника, 1977, №23. - С. 25-34.

29. D. Chu, М. Allen, A. Foster. Universal counter resolves picoseconds in time interval measurements. Hewlett-Packard Journal, 1978, v.29, №12, August, pp. 2-7, 10.

30. Пат. № 3 931 095 /США/. Startable phase-locked loop oscillator./D. Chu, 1975.

31. D. Chu. Triggered phase-locked oscillator. — Hewlett-Packard Journal, 1978, v.29, №12, August, pp.%-9.

32. Басиладзе С.Г., Смирнов B.A., Тлачала В. Цифровой измеритель с пикосекундным разрешением и широким динамическим диапазоном. Приборы и техника эксперимента, 1974, №6. - С. 86-89.

33. Малевич И.А., Чернявский А.Ф. Двухканальный преобразователь время-код на двух стабилизированных по частоте рециркуляционных генераторах. Автометрия, 1974, №3. С.67-74.

34. Н.Р. Карпов, Нониусный измеритель временных интервалов.- Измерительная техника, 1980. С. 44-46.

35. Вишневский В.И., Ходак Г.И. Нониусный преобразователь наносекундных временных интервалов. Приборы и техника эксперимента, 1978, №3. - С. 112-113.

36. Коннов Н.Н., Гурин Е.И. Статистические характеристики погрешности измерения длительностей смежных временных интервалов. Вычислительная техника в автоматизированных системах контроля и управления. Межвуз. сб. научн. тр., ППИ, 1981, вып. 11. С. 112-116.

37. Богородицкий А.А., Рыжевский А.Г. Нониусные аналого-цифровые преобразователи. М., Энергия, 1975, 120с.

38. Карпов Н.Р. Прецизионный измеритель временных интервалов наносекундного диапазона. Автоматизация измерений, Рязань, 1980. — СЛ 43-148.

39. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М., ВШ, 1977. - С. 456-479.

40. А.С. № 930 213 /СССР/ Измеритель серии временных интервалов / Вашкевич Н.П., Гурин Е.И., Коннов Н.Н. //БИ, 1982, №19.

41. А.С. № 935 869 /СССР/ Измеритель серии временных интервалов / Вашкевич Н.П., Турин Е.И., Дмитриев Н.А., Коннов Н.Н. //БИ, 1982, №22.

42. А.С. 913328 (СССР) Измеритель серии временных интервалов / Н. П. Вашкевич, Е. И. Турин, Н. Н. Коннов //БИ, 1982. № 10.

43. Шлыков Т.П. Погрешности цифровых измерительных приборов и особенности их экспериментальной оценки. Цифровая информационно-измерительная техника. Межвуз. сб. научн. тр. Пенза, ППИ, 1979, вып. 9.-С. 55-61.

44. Шлыков Г.П. Оценка статистических погрешностей цифровых средств измерений // Пенза, Пенз. Политехи. Инст., 1978, 65с.

45. Турин Е.И. Оценка точности скоростных преобразователей время-код нониусного типа. Вычислительная техника в автоматизированных системах контроля и управления. Межвуз. сб. научн. тр., Пенза, ППИ, 1982, вып. 12. - С. 132-137.

46. Пат. № 4 164 648 /США/ Double vernier time interval veasurement using triggered phase-locked oscillators / D. Chu., 1979.

47. Bowman M.J. Whitehead D.G. A picosecond timing system. -IEEE Trans. Instrum. And Meas., 1977, IM-26, №2, £>.153-157.

48. Пат. 2 738461 /США/ Method and apparatus for measuring time intervals. / Burbeck D., Brooks H., 1956.

49. Бакланов И. Г. Технологии измерений в современных телекоммуникациях. Москва: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998, 140 с.

50. Цифровые интегральные микросхемы / П. П. Мальцев, Н.С. Долидзе и др. М.: Радио и связь, 1994, 240 с.

51. Строев К. Н., Строев Н. Н. Измерение временных интервалов с помощью быстродействующих счетчиков серии 193. // Приборы и техника эксперимента, 1991. №3.-С. 86-88.

52. Мерзляков С. И., Стрекаловский О. В., Цурин И. П. Четырехканальный субнаносекундный преобразователь время-код // Приборы и техника эксперимента, 1995. № 5. С. 102-106.

53. А.с. 654932 (СССР) Способ измерения временных интервалов / Н. Р. Карпов // БИ, 1979. № 12.

54. А.с. 699486 (СССР) Рециркуляционный преобразователь время-код наносекундного диапазона / Н. Р. Карпов // БИ, 1979. № 43.

55. Пат. 2054707 (РФ) Двухшкальный нониусный способ измерения временных интервалов/ В. Ф. Роговой // БИ, 1996, № 5.

56. Пат. 1785073 (РФ). Преобразователь время-код / Е. Г. Зверев, А. И. Дряннов // БИ, 1992, № 48.

57. А.с. 684500 (СССР) Многоканальный интерполяционный измеритель временных интервалов / В. А. Афанасьев и др. //БИ, 1979, №33.

58. Проектирование цифровых устройств на программируемых логических интегральных схемах: Учебное пособие / М. М. Бутаев, Н. П. Вашкевич, Е. И. Гурин, Н. Н. Коннов Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1996 г. 68 с.

59. А.с. 930213 (СССР) Измеритель серии временных интервалов / Н. П. Вашкевич, Е. И. Гурин, Н. Н. Коннов //БИ, 1982. №19.

60. Гурин Е. И. Трехканальный нониусный преобразователь время-код // Приборы и техника эксперимента, 1997. № 3. С. 99-101.

61. Гурин Е. И., Коннов Н. Н. Построение скоростных высокоточных преобразователей временных параметров серий импульсных последовательностей // Автометрия, 1997. N 6. С. 14-19.

62. Гурин Е. И. Построение быстродействующих высокоточных преобразователей временных интервалов с использованием ускоренной нониусной интерполяции // Автометрия, 1999. N 3. С. 57-64.

63. Пат. 2133053 (РФ) Способ ускоренной нониусной интерполяции временных интервалов / Е. И. Гурин // БИ, 1999. № 19.

64. Гурин Е. И. Нониусный измеритель временных интервалов с вычисляемым коэффициентом интерполяции // Приборы и техника эксперимента. 1998. № 4. С. 82-85.

65. Гурин Е. И. Нониусный преобразователь время-код с определяемым коэффициентом интерполяции // Международная н.т.к. "Новые информационные технологии и системы". Тезисы докл. Пенза, 1998.-С. 87-88.

66. Гурин Е.И. «Скоростные высокоточные аналого-цифровые преобразователи временных параметров импульсных последовательностей». Докторская диссертация. Пенза, 2000г.

67. Хоровиц П., Хилл У. "Искусство схемотехники" т.2.- М: "Мир" 1986. 704с.

68. Гурин Е. И., Коннов Н. Н., Механов В. Б., Попов К. В. Быстродействующий нониусный измеритель временных интервалов // Приборы и техника эксперимента. 1997. № 3. С. 102-105.

69. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. М., Юнити-дана, 1999. - С.237-255.

70. Кац Б. Все, что вы всегда хотели знать о джиттере, но боялись спросить. Гhttp://www.disido.com/jitteressay.html.

71. Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гусев С.Э. «Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM РС», М, ЭКОМ, 1997,149 с.

72. Improved time-interval counting techniques for laser ranging systems /Kalisz J., Pelka R. //IEEE Trans. Instrum. and Meas. 1993. Vol. 42, № 2.pp. 301-303.

73. MaataK., Kostamovaara J., MyllyaR. Time-to-digital converter for fast, accurate laser rangefinding // SPIE Proceedings of the International Congress on Optical Science and Enginering. 19-23 September 1988, Hamburg, pp. 60-67.

74. Willison J. Precision frequency and time-interval measurements //Evaluation Engineering, 1991. Vol. 30. № 6.pp. 42, 45,47-49, 51.

75. Беспалько В. А. Интерполятор для прецизионных измерителей времени // Измерительная техника, 1993. № 4. С. 20-22.

76. Raisanen-Ruotsalainen Е., Rahkonen Т., Kostamovaara J. A High-Resolution Time-to-Digital Converter Based on Time-to-Voltage Interpolation//Proc. ESSCIRC'97 conf. Southampton, UK, 1997. pp. 332335.

77. A.c. 1004954 (СССР) Измеритель серии временных интервалов / Н. П. Вашкевич, Е. И. Гурин, Г. И. Князев, Н. Н. Коннов //БИ, 1983. №10.

78. Оре О. Теория графов. М.: Наука, 1980. 326 с.

79. Гурин Е. И., Коннов Н. Н., Механов В. Б., Попов К. В. Быстродействующий нониусный измеритель временных интервалов // Приборы и техника эксперимента. 1997. № 3. С. 102-105.

80. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. СПб.: БХВ-Петербург. 2004, 800с.

81. Зотов В.Ю. Проектирование цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx в САПР WebPACK ISE. М.: Горячая линия-Телеком, 2003, 624 с.

82. Стешенко В. Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов. М.: ДОДЭКА. 2000, 576с.

83. Корнеев В.В., Киселев А.В. "Современные микропроцессоры". Санкт-Петербург: «БВХ-Петербург», 2003, 448 с.

84. Микроконтроллеры Microchip. Практическое руководство. Яценков B.C. М.: Горячая линия-Телеком. 2005, 280 с.

85. Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx. Справочное пособие. Кузелин М.О., Кнышев Д.А., Зотов В.Ю. М.: Горячая линия-Телеком. 2004, 440 с.

86. Интерфейс RS232. Связь между компьютером и микроконтроллером Кузьминов А.Ю. М.: Радио и связь, 2004, 168 с.

87. Агуров П.В. Интерфейс USB. Практика использования и программирование. СПб: «БВХ-Петербург», 2004, 576 с.

88. Гурин Е.И., Дятлов Л.Е., Коннов Н.Н. Измерение джиттера цифровых систем передачи, Пенза, ПГУ, 2002.

89. Гурин Е.И., Коннов Н.Н., Попов К.В. Измеритель временных интервалов на ПЛИС, Пенза, ПГУ, 2002.

90. И.Г. Бакланов О технологиях измерений на сетях SDH. -Сети и системы связи, 1997, №5, С.30.

91. И.Иванцов Измерение джиттера "LAN", 2006, №2, С.22.

92. Измерение джиттера в цифровых системах. http://www.unitest.com.

93. Гурин Е.И., Севастьянов А.В. Построение преобразователей временных интервалов в код на ПЛИС. Пенза, ПТУ, 2002.

94. Гурин Е.И. Трехканальный нониусный преобразователь время-код. Приборы и техника эксперимента, 1996, №3. - С. 459-462.

95. Гурин Е.И. «Трехканальный нониусный преобразователь время-код», ПТЭ №4, 1998. С.84-87.

96. Нониусный измеритель временных интервалов на ПЛИС / А. В. Севастьянов, Е. И. Гурин, Л. Е. Дятлов, Н. Н. Коннов, К. В. Попов // Приборы и техника эксперимента. 2004. - № 4. - С. 44-48.

97. Севастьянов А. В. Построение преобразователей временных интервалов в код на ПЛИС / А. В. Севастьянов, Е. И. Гурин // Новые информационные технологии и системы: Тр. V Междунар. науч.-техн. конф.— Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2002. С. 186-187.

98. Севастьянов А. В. Построение преобразователей «время-код» на современной элементной базе / А. В. Севастьянов, Е. И.Гурин, Н. Н. Коннов // Актуальные проблемы науки и образования: Юбил. Междунар. симп. Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2003. - С. 272-276.

99. Севастьянов А. В. Высокоточный измеритель на ПЛИС // Сб. тр. 4-й Междунар. конф. Самара: СамГТУ, 2003. - С. 123-124.

100. Севастьянов А. В. Проблемы работы измерителей субнаносекундных интервалов и их моделей // Актуальные проблемы современной науки: 5-я Междунар. многопрофильная конф. молодых учёных и студентов. Самара: СамГТУ, 2004. - С. 56-57.

101. Имитационная модель нониусного АЦП ВИ / А. В. Севастьянов, Е. И. Гурин, JI. Е. Дятлов, Н. Н. Коннов // Новые информационные технологии и системы: IV Междунар. науч.-техн. конф. Ч. 1. Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2004. - С. 156-160.

102. Севастьянов А. В. Методы измерения временных интервалов и их серий // Актуальные проблемы современной науки: 1-й Междунар. форум. Ч. 45. доп. сб. Самара: СамГТУ, 2005. - С. 62-63.

103. Севастьянов А. В. Структуры нониусных преобразователей «время-код» с оперативной оценкой погрешности. Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2005. - Деп. в ВИНИТИ 12.08.2005, № 1138-В2005.

104. Севастьянов А. В. Методы оперативной оценки погрешности нониусных преобразователей «время-код». Пенза: ИИЦ Пенз. гос. унта, 2005. - Деп. в ВИНИТИ 12.08.2005, № 1139-В2005.

105. Севастьянов А. В. Методика расчета вероятности успешного выполнения калибровки в нониусных АЦП ВИ с оперативнойкалибровкой / А. В. Севастьянов, С. А. Смагин. Пенза: ИИЦ Пенз. гос. ун-та, 2006. - Деп. в ВИНИТИ 31.01.2006, № 101-В2006.

106. Пат. № 2255366 (РФ) Устройство для измерения серий временных интервалов / Е. И. Гурин, JI. Е. Дятлов, Н. Н. Коннов, А. В. Севастьянов. 2005.151