автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Прецизионные формирователи временных интервалов с управляемыми запоминающими устройствами

ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

НІКОЛЕНКО Іван Миколайович с/~Ґі<4

УДК 681.335:681.332

ПРЕідаЗІШП ФОРМУВАЧІ ЧАСОВИХ IHTF.PRA.m4B З КЕРУЮЧИМИ ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧИМИ ПРИСТРОЯМИ

Спеціальність 05.13.05 - “Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування”

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Одеса - 1999

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Одеському державному політехнічному університеті и кафедрі інформаційно- вимірювальної техніки.

Науковий керівник: доктор технічних наук, академік Джагупов Рафаі Григорович, Одеський державний політехнічний університет, професор кафедр інформаційно- вимірювальної техніки.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Кондратенко Юрій Пантелійович, Українськи державний морський технічний університет, завідуючий кафедроі комп’ютеризованих систем управління, м. Миколаїв

кандидат технічних наук Багдасарян Левон Борисович, науково- виробни1 об’єднання “Харчопромавтоматика”, завідуючий лабораторією аналітичні спектральних пристроїв, м.Одеса.

Провідна установа:

Національний технічний університет України (КПІ)

Захист дисертації відбудеться “ ОЬ 0 і- _ 1999р. в ' годин на засідай спеціалізованної вченої ради Д 41.052.01 в Одеському державно?, політехнічному університеті, 270044, м. Одеса, пр. Шевченка, 1.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Одеського державної політехнічного університету.

Автореферат розіслано "(//” І/І? 1999р.

0Ь 06

Вчений секретар спеціалізованної вченої ради, К.Т.Н., професор

Ямпольський Ю.С

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ стуапьність теми. Основу апаратної частини технічних пристроїв, що прашо-гь по заданій часовій програмі, становлять, як правило одно- та багатоканальні нійні формувачі середніх та великих часових інтервалів. При цьому вимога до іказників якості таких пристроїв, зокрема, до точності, швидкодії і надійносіі. ютійно підвищуються. Існуючі пристрої створюють великі і середні часові гервали невисокої точності через наявність великих інструментальних ди-імічних похибок, тобто паразитних затримок, які виникають в трактах форму -іння часового інтервалу. Основна частина похибок визначається тривалість по вхідного процесу, який виникає в момент формування часового інтервалу -іакті з довгим ланцюгом перетворення.

В дисертаційній роботі запропоновані нові алгоритми перетворени.1 ц::ф тих кодів у великі і середні часові інтервали, на основі яких .можливо стзор:и-гги прецизійні лінійні одно- та багатоканальні формувачі часових інтервалів з (ттєво покращеними метрологічними характеристиками, в яких ланцюги траків формування кінця часового інтервалу виконуються коротшими. Використання псих прецизійних лінійних формувачів у відповідних технічних пристроях озволить підвищити техніко- експлуатаційні характеристики і, в першу чергу, шзити втрати інформації, яка в них перетворюється.

Тому дослідження, спрямовані на покращення метрологічних характер"-тик існуючих лінійних одно- та багатоканальних формувачів часоппч ітервалів, виконаних з використанням відомого методу сумування одиничних асових прирощувань, є актуальними.

Мета та завдання роботи. Метою роботи г теоретичні та експериментальні ;ослідження і розробка прецизійних лінійних одно- та багатоканальних юрмувачів часових інтервалів з покращеними метрологічними ;арактеристиками.

Для досягнення цієї мети треба розв’язати такі завдання:

. Порівняльний аналіз існуючих та нових алгоритмів перетворення цифрових ..кодів у часові інтервали, а також структур одно- та багатоканальних формувачів часових інтервалів, які використовують ці алгоритми, з мстою встановлення засобів орієнтованих на зменшення інструментальної динамічної похибки, а також підвищення швидкодії і надійності формувачів;

І. Розробка моделі генератора, як одного із основних вузлів формувачів, і отримання на її основі такої ного структурної схеми, яка забезпечуй високу стабільність частота вихідних імпульсів;

3. Розробка алгоритмів роботи і синтез нових структур прецизійних лінійних одно- та багатоканальних формувачів часових інтервалів з спрощеними каналами формування кінця часового інтервалу;

4. Розробка та оцінка засобів підвищення точності, швидкодії і надійності одні та багатоканальних формувачів часових інтервалів.

Методи проведення досліджень. Методи досліджень базуються на теор цифро-аналогового перетворення кодів в часові інтервали, засобе структурно- організаційного покращення метрологічних характерне™ лінійних формувачів часових інтервалів.

Наукова новизна дисертаційної роботи полягає в тому, що:

1. Розроблені нові алгоритми перетворення кодів в прецизійні часові інтервали;

2. Створені нові структури прецизійних лінійних одно- та багатоканальних фо] мувачів часових інтервалів.

Практична цінність роботи.

1. Рекомендації для покращення метрологічних характеристик лінійних одно-1 багатоканальних формувачів часових інтервалів, які розробляються урахуванням відомого метода сумування одиничних часових прирощувань.

2. Результати розробки прецизійних лінійних одно- та багатоканальна формувачів часових інтервалів.

Реалізація результатів роботи. Результати дисертаційної роботи упровадженні і Одеському авторемонтному заводі №46, воєнізованому підрозділі автомобільні служби ОдВО у вигляді електронно-цифрового дозатора (ЕЦД) для керувань процесом автоматизованого розливу агресивних рідин. Фактичний економічни ефект за рік на заводі склав 59,052 тис. карб, на один пристрій.

Апробація роботи. Основні результати дисертаційної роботи доповідалш та обговорювались на 2-гій Республіканській науково-технічній міжвідомчі конференції “Моделювання та автоматизація процесів проектували виготовлення та систематизації складних систем” при науковій раді АН УРСР г комплексній проблемі “Теоритична електротехніка, електроніка і моделювання” (м. Одеса, 1983 p.), на засіданні семінару «Інформаційно- ві мірювальні системи контролю і керування» при науковій раді АН УРСР по ко» плексній проблемі «Теоретична електротехніка, електроніка і моделювання» (г Одеса, 1984р.), на Республіканському науково- технічному семінарі “Машин методи рішення краєвих задач (мм. Москва- Рига, 1985 p.), на науково-гехнічш конференціях Одеського державного політехнічного університету (1986-19S pp.).

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи викладено в 1 публікаціях, в тому числі 6 авторських свідоцтв на винаходи.

Обсяг та структура роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьс розділів, висновків, заключения, списку літератури, додатку. Робота загальни обсягом 214 стор. складає 135 crop, основного тексту, проілюстрованої рисунками на 43 crop., таблицями на 2 стор. та фотографіями на 4 стор.; списі літератури із 144 найменувань на 16 стор.; додатку на 14 crop.

з

У роботі захищаються:

Алгоритми, що забезпечують скорочення кількості елементів в схемах трактів формування кінця часового інтервалу відомих формувачів.

Схеми формувачів, інваріантні до коливань часових параметрів формуючих ланцюгів, іст роботи

вступі обгрунтована актуальність теми дисертації, сформульовані мета і ідання дослідження, викладенні основні наукові та практичні результат а 5оти, котрі винесені до захисту.

У пертому розділі здійснюється аналіз сучасного стану методів )етворювання кодів у часові інтервали.

Розглянута класифікація лінійних формувачів часових інтервалів великої та іедньої тривалості, котрі складають великий підклас електроних функційних >етворювачів інформації.

Проведено порівняльний аналіз структурних схем лінійних розімкнених ю- та багатоканальних формувачів часових інтервалів з урахуванням інципів прямого перетворення цифрових кодів у часові інтервали.

Проведено аналіз динамічної похибки обгрунтованої інерційністтю ментів тракту формування, а також швидкість і надійність відома-' імкнсних одно- та багатоканальних лінійних пристроїв, котрі формують ові інтервали великої та середньої тривалості.

На основі проведеного аналізу класифікаційних признаків відомих елективних розімкнутих лінійних одно- та багатоканальних формуиачіг-ових інтервалів з прямим перетворюванням відзначені формувачі, котрі візують цифрові методи перетворення, маючи при цьому кращі метрологічні актеристики.

Нарівні з цим відзначається, що при створені прецизійних одно- та ітоканальних лінійних формувачів часових інтервалів, котрі реалізують фові методи перетворення виникає ряд труднощів.

існує алгоритмів, що дозволяти б розроблювати схеми прецизійних •

імувачів у яких відлік часу починається від якогось умовного нуля, а ланцюги -

ста формування кінця часового інтервалу були по можливості коротшими; омі структурні та алгоритмічні методи не забезпечують суттєвого іищсшія надійності таких пристроїв;

сутність узагальненої моделі генератора, для якого с характерною висока штьність частоти, не дозволяє завжди правильно визначити стабільність ота генераторів, що розробляються для формувачів з заданими рологічними характеристиками.

Обгрунтована необхідність подальшого покращення метрологічні характеристик лінійних одно- та багатоканальних формувачів, кої розробляються з урахуванням цифрових методів перетворення.

Сформульовані ціль та завдання дослідження.

У другому розділі приводиться аналіз запропонованої • математичи моделі генератора, як чотириполюсника, що відображає схеми відомих проектуємих генераторів, для виявлення стабільності частот генераторів п] відхиленні параметрів їх елементів від заданих значень.

Відповідно запропонованої узагальненої структурної електричної схег генератора (рис.1) записується його передаточна функція, на основі котр виробляється оцінка відхилень резонансної частоти генератора у випадку змії номіналів величин елементів. ’

2і •

*------І----К

т 2

1 1

7х 2л ц

-г 1

Рис.1

Передаточна функція ІУ(Р) генератора, як функція від імпедансів, .у слідуючий вигляд:

' ; и, гь-г9 + гк-гх *

де (/,- напруга джерела живлення; и,~ напруга на виході генератора; 2, імпеда джерела живлення; 2Г імпеданс навантаження; 2Х- імпеданс зворотне зв'язку; 2к- імпеданс переходу ”колектор-база" транзистора; 2,у=2,-Ztt=Z^-ZI.

При цьому величина струму І генератора може бути визначена формули(2): .

І _у, _

2? 2кх-2у + 2к-2х ,

(Є 2г 7.ч 'г7.-,кх- сумарний імпеданс всього ланцюга генератора;

з'єднаних імпедансів 2'* та 2Х. -

Розрахунок величин відхилень еталонної частоти генератора виконується іля 4-х випадків. Кількість випадків визначено числом набору схемотехнічних іішень, що відображають сумарний імпеданс. У кожному випадку сумарний мпеданс подасться у вигляді 4-х наборів схемотехнічних рішень виконаних на >азі елементів /?,£,(?.

При цьому сумарний імпеданс через параметри елементів Р.Д,,С у юзгорнугому вигляді записується, як:

іередаточні функції ІУі(Р), ПГ2(Р), 1¥3(Р), ІУ/Р) у розгорнутому вигляді. З метою іаходження математичних висловів для еталонних частот іиконусться перехід від передаточних функцій вигляду іУ(Р)відповідно до їх тсгогно передаточних функцій вигляду шляхом заміни р нау л>.

Одержані математичні вислови для еталонних частот го1,м2,еа,,іо4 є функціями параметрів елементів Р, Ь, С.

Величини відхилень заданих частот со1 ,а>, пизачаю і ься при зміненій

юрмованих величин Р, Ь, С до 10%.

Результати проведених розрахунків показали, а результати експериментів підтвердили, то максимальна стабільність частота генератора (0,3%) досягається 3-ій випадок) при одночасному зміненні параметрів елементів р Ь, С всіх мпедансів. При цьому імпеданс зворотного зв'язку, є послідовним з’єднанням ;лементів /?, С, а останні імпеданси виглядають, як послідовні зв’язки елементів II та Ь, охоплених елементом С. Максимальна стабільність частоти оператора знижується до 15%; 2,5% та 1% відповідно у випадках змінень до !0%: тільки параметра елемента Я імпедансу переходу "колектор- база” гранзистора; тільки параметрів елементів /?, С імпеданса джерела постійної іапруги або імпеданса навантаження; тільки параметрів елементів С, і, імпеданса зворотного зв'язку.

V третьому розділі проводиться порівняльний аналіз відомих і запропонованих алгоритмів перетворення кодів у великі і середні часові інтервали, а також

. 11^111111___1_

” с£ ~ с,+су +скх ;су" с, \ ;си “ ск +7ГХ

З урахуванням схемотехнічних наборів записуються відповідно

виконаних на їх основі існуючих і розроблених прецизійних лінійних одно-1 багатоканальних формувачів. Розглянуто принципи функціонування нови структур цих пристроїв з викладанням сутгєвості структурного і структурш алгоритмічного методів, що забезпечують підвищення їх точності, швидкодії надійності.

Відтворення часового інтервала високої точності досягається шляхо зменьшення динамічної похибки відомих формувачів, котра виникає у і-ти момент часу перетворювання цифрового двійкового коду у фронт часовог інтервалу.

Динамічна похибка Д-Гщ визначається тривалістпо часу перехідног процесу елементів тракта формування формувачів, принципово не усунена, і знаходиться з вислову:

Дт - = т • - Т (і

^'■т чи ‘■пі а V

де їпі - фіксоване (реальне) значення кінця часового інтервалу; Тш(ОЗП) - істини (ідеальне) значення кінця часового інтервалу, яке зберігається у вигляді коду чг су в ОЗП (оперативний запам'ятовуючий пристрій).

Довжина ланцюгів тракта формування (перетворення) визначається видо структурних схем відомих одно- та багатоканальних пристроїв перетворюванії цифрових двійкових кодів у часові інтервали. У свою чергу структурні схеми ци пристроїв будуються з урахуванням недосканалих алгоритмів перетворюванн цифрових двійкових кодів у часові інтервали.

Оскільки тракт формування відомого узагальненого одноканального фо{ мувача часових інтервалів складається, як найменше, із 4-х послідовн ввімкнених вузлів (ГТІ- генератора тактових імпульсів, БС- блока сінхронізаці

лічильника, СПК- схеми порівняння кодів), то величина динамічної похибки ві

значається за формулою (5):

Дію = Дтгп + Лтбс + Атли + Атспк. (-

В запропонованому пристрої тракт формування може складатись з 2-х вузлії ГТІ, Д-тригер, або навіть з одного (Д- тригер), тому величина його динамічні похибки визначається за формулою (6): ,

• Д^пі = Дтгп + Дтдг • ((

Згідно з цим, точність часових інтервалів, що створюються розробленими одне канальними формувачами в 1,5...З рази вище, ніж у існуючих.

На рис. 2 та 3 приведені, відповідно, структурна схема залропонованог прецизійного одноканального формувача часових інтервалів і алгоритм йог роботи у вигляді спрощеної часової діаграми. *

Відрізняючою особливістю структурної схеми запропонованого одною нального формувача від узагальненої схеми відомих одноканальних формувачі часових інтервалів є удосконалена СПК- та вмикання на ії вихід подвійне

пам’яті, яка складається із послідовно включеннях Т і Д- тригерів . Динамічний вхід Д- тригера включений в ланцюг “вихід БС- вхід лічильника”

Рис. 2

Розглянемо алгоритм роботи удосканапенної СПК. Двійковий код часу, считаний із ОЗП поступас на другі входи СТТК, змєньшуєгься в ній на одігницю молодшого розряду, а потім порівнюється з реальним двійковим кодом часу лічильника, що поступає пізніше на її перші входи.

Слід підкреслити, що перед пуском формувача сигналом “Скидання в початковий стан” всі тригери лічішьішка установлюються в “1”, Т- Д- тригери -в “0”, а у ОЗП записуються в порядку зростання двійкові коди чисел часу, виключаючи код числа нуль.

Проведемо порівняльну оцінку величин дінамічних похибок відомих і запропонованого (рис.4) комутаторних лінійних багатоканальних формувачів часових інтервлів.

Динамічна похибка Дт(;пі відомих пристроїв такого типу визначається сумою перехідних процесів послідовно включених вузлів (ГП- генератора тактових імпульсів, БС- блока синхронізації, ДЧ- дільника частоти, лічильника, СГТК-схеми порівняння кодів, БК- блока керування, ОЗП2- оперативно запам'ятовуючого пристроя, КБ- комутаційного блока) в тракті формування кінця часового інтервалу.

В першому випадку, коли формування кінця часового інтервалу т, здійснюється по одному виходу багатоканального формувача (одна комутація КБ), то -

Дтбш = Дхгп+ Дтбс + Атдч +ДТЛІ, + Дтспк + Атбк + Дтозш + Аткб- (7)

Рис.З

В другому випадку, коли формування i-ro фронту часового інтервала ті здійснюється "синхронно" на ряді виходів багатоканального формувача (п-гіослідовних комутацій КБ), то

Атеш = Atm + Атбс + Атдч +Атліч + Дхспк + п(Тгп + Ахозт + Атке)- (8)

Тобто в другому випадку величина Дтепі зростає із-за наявності в КБ не тільки адитивної, але й мультиплекативної похибки, причому остання збільшується залежно від кількості одночасно виконаних комутацій КБ.

В запропонованому прецизійному багатоканальному формувачі з комутатором послідовного (часового) типу, в обох випадках, коли і-тий програмний двійковий код часу перетворюється в кінець часового інтервалу на одному, або синхронно на п- виходах, величина інструментальної динамічної -похибки йгг'бщ завжди менше, ніж у існуючих, і визначається по одній і тійже формулі (9):

Ат'бпі = Aim + Атбс + AxOT +Дтот (9)

формулах (5...9) Дтт, Дтбс, Л*лч, Дтлт, Атсіж, АтЛіч, Атбк, Ат03т, ЛтКп -личини інструментальних динамічних похибок відповідно блоків ГТІ, БС, ДЧ, тригера з динамічним синхровходом, СПК, лічильника, БК, ОЗП2, КБ. эрмула (9) випливає із розробленого алгоритму перетворення кодів в часові гервали, який є підгрунтям принципу роботи запропонованого комутаторного гатоканального формувача (рис.5).

І гті 1

Пуск 'і'Ц -------------------

Скид

БК

Скядупо^—$

іатковий

ІСПК

^ОЗПІ

<-

<-

Ознака ”1"

^ЮЗП2

П

Скид

КБ

ІТ

І

1 кана/г р !Виь 11 кан-

ІД

ІРЖІ

я

_________І

м Ц—{—

Мканал

•Вих. М кан.

І

Г

■ь..

Рис.4

З рис. 4 видно, що особливістю запропонованих структурних схем мутаторних багатоканальних формувачів часових інтервалів с використання осконаленої схеми СПК, а також включення подвійної пам’яті па кожен вихід і (демультіплексор). Вона складається із двох послідовно ввімкнених Т і Дигерів з динамічним синхровходом. При цьому синхровходи Д- тригерів ’єднані і ввімкнені в ланцюг «вихід ДЧ- вхід лічильника».

Наведемо алгоритм роботи запропонованого багатоканального тгирьохканальпого) формувача (рис.5). Попередньо сигналом “Скидання”- в чатковий стан установлюються відповідні цифрові елементи узагальненої еми комутаторного багатоканального формувача. Виконується запис кодів су, виключаючи код числа нуль, а також приписаних їм груп кодів номерів налів в порядку зростання та в довільному порядку, відповідно в ОЗПІ і ОЗП2. )и цьому кварцевий ГТІ формує неперервну послідовність прямокутних пульсів еталонної частоти. При надходженні сигнала “Пуск” програмний ійковий код часу читається з ОЗПІ, зменьїцується на одиницю молодшого зряду в СПК і порівнюється з двійковими кодами реальних моментів часу, що робляються лічильником. В момент рівності кодів на виході СПК формується совий інтервал у вигляді потенціалу, положення заднього фронту якого іовідає положенню попереднього (непрограмуємого) імпульсу ГТІ. Задній

фронт часового інтервалу одночасно поступає на керуючі входи КБ і БК. При цьому з ОЗП2 читається перша група кодів номерів каналів (чи один код) з частотою ГТІ (при читанні останього кода групи ознакою “1” здійснюється зануленя виходів ОЗП2) з послідовним записуванням їх в Т- тригери заданих каналів. З наступним імпульсом ГТІ, що відповідає програмному коду часу, формується фронт яким задається кінець часового інтервалу одночасно на ряді виходів (чи на одному виході) запропонованного багатоканального формувача.

ВюьДЧ Двігдожмж КІДП іхе. лічшанмха

Дкіжвагах кед

чиуіаш.ОЗП1

Дж. пд ОЗШ 5 СЯК.

Внх.СПК. (кпмі «іфі т. 03222 Д»- *•

как. ж* «их ОЗШ Оши “І-мж

вюь ОЗШ

ВхзсТ-зркі: 7 І как. ВкхД-тркг.^

Вш. 1 хах.

(в*х.Д-хр*г.)

Вях-2

(юо-Д-тря-. )

Рис.5

На основі запропанованого прецизійного формувача часових інтервалів .можливо розроблювати паралельні та комутаторні багатоканальні пристрої перетворювання кодів у часові інтервали з покращеними метрологічними характеристиками.

При цьому величина динамічної похибки Дт'бпі .розробляємого паралельного багатоканального пристрою є величиною динамичної похибки Дт’ш одноканального формувача. Величина ж динамічної похибки Дт'бпі розробляємого комутаторного багатоканального пристрою (рис.4) у 3.,. 10 разів менш,

ніж у відомих і визначається по формулі (9) у випадках виконання перетворення одного коду часу по одному чи одночасно у ряд каналі». __________

Крім того, момент формування кінця часового інтервала в розроблених одно- та багатоканальних формувачах відзначається високою стабільністю вихідних параметрів Д- тригера по відношенню до моменту надходження переднього фронту високостабільного імпульса ГТІ на динамічний синхровход Д- тригера. Тому подальше покращення вихідних характеристик запропонованих одно- і багатоканальних формувачів виявляється можливим, без зміни їх загальних алгоритмів роботи, тільки шляхом заміни класичного Д-тригера з динамічним синхровходом на елементи пам’яті з більш простою структурою, наприклад, на Д- тригер з потенціальшім синхровходом, Д- тригер Ерла з парафазним потенціальним синхровходом чи цифрові елементи І, ЧИ. При використанні перелічених цифрових елементів потрібно враховувати особливості моментів часу спрацювання Т і Д- тригерів з динамічним синхровходом в тракті формування, відносно часу слідування (фаза) тактових імпульсів ГТІ. Дійсно Т-тригер спрацьовує у будь- який час попереднього такту ГТІ, тобто спрацьовує асінхроно по відношенню до данного такту. Потім, з початком слідуючого такту, спрацьовує класичний Д-тригер з динамічним синхровходом, як блок, який керується фронтом слідуючого імпульсу ГТІ, тобто фронтом відповідним значенню програмного коду часу.

В дисертації показано, як можливо додатково знизиш динамічну похибку, використовуючи часовий диференціальний компенсаційний метод, в простих по структурі фактах формування шляхом введення в одно- та багатоканальні розроблені формувачі блока корекції.

Так як в формувачах точність і швидкодія на момент формування кінця часового інтервала взаємозалежні, то зниження похибки приводить до збільшення їх швидкодії. Щоб навантаження не впливало на зміну швидкодії тракту формування, він виконаний з урахуванням 2-ох відомих засобів нормалізації фронту часового інтервалу. їх суть полягає в слідуючому, форма фронту часового інтервала не змінюється внаслідок; того, що елемент тракга формування не тільки перетворює вхідні сигнали, але підсилює і обмежує їх. Метрологічні показники формувачів визначаються також характеристиками генератора, як основного еталона часу. В зв’язку з цим в дисертації запропонована узагальнена математична модель генератора, як резистивного чотириполюсника простої структури, що дозволяє оперативно проектувати їх електричні схеми та оцінювати величини нестабільностей частот на стадії розробки.

В дисертації також розглядається надійність роботи розроблених

формувачів, як гібридних пристроїв. Надійне функціювання комутаторного багатоканального формувача, як цифрового пристрою визначається '

правильністю вихідного цифрового кода, в даний чи наступний моменти формування фронтів часових інтервалів, що досягається шляхом доповнення його блоками контроля вихідної інформації по непарності і прогнозування з контролем по модулю два. З точки зору якісних уявлень, точна та надійна робота запропонованих формувачів визначається підтриманням в заданих межах їх вихідних характеристик.

У четвертому розділі розглядаються особливості практичної реалізації розробленого прецизійного лінійного комутаторного багатоканального формувача часових інтервалів для керування високоточними двухпозиційними об’єктами, а також рекомендацій по використанню його при розробці різних зразкових пристроїв, що здійснюють перетворення кодів у часові інтервали великої та середньої тривалості.

На базі розробленого багатоканального комутаторного прецизійного формувача часових інтервалів реалізовано 63-х канальний цифровий керуючий пристрій високої точності.

Багатоканальний цифровий керуючий пристрій одночасно виступає, як у ролі таймерного пристрою високої точності так і пристрою керування низько та високоточними двохпозиційними об'єктами.

Багатоканальний цифровий керуючий пристрій виконано на базі стандартних інтегральних мікросхем середньої степені інтеграції і алгоритм його роботи відповідає алгоритму роботи запропанованого багатоканального комутаторного прецизійного формувача. •

Порівяння експериментальних та розрахункових даних показали, що при наявності максимальної навантаженості на виходах пристрою величина динамічної похибки, яка виникає в момент формування кінця часового інтервалу, не перевищує часу перехідного процесу тракта формування фронта часового інтервалу і складає 4...б не.

Багатоканальний цифровий керуючий пристрій співвідносно з гідросистемою для розлива електроліта в акумуляторні батареї впроваджено у автомобільній службі Одеського військового округу. Цей пристрій дозволяє підвищити продуктивність швидкості розливу електроліта у 12 разів і змінити використаний раніше для цієї мети пристрій И-1428 виконаний на базі агрегату вакумного ротаційного типу АВР- 50 та знизити витрати електроліта на 15...20%. .

На базі запропанованих прецизійних- одно та багатоканальних формувачів часових інтервалів можуть розроблятись також перетворювачі високої точності з проміжним перетворенням: наприклад: "частота- код", "напруга- код”.

Розроблені прецизійні комутаторні багатоканальні формувачі виступають і як формувачі кодових послідовностей, тобто як перетворювачі кодів та можуть знайти широке використання в техніці криптографії.

В додатку приведені документи і матеріали, що підтверджують провадження результатів дисертаційної роботи у Одеському військовому огсрузі 'ОдВо) і її фактичну економічну ефективність.

В заюпоченні сформульовані основні висновки та результати роботи:________

І. Внаслідок аналізу літератури було встановлено, що підвищення точності часових інтервалів можливе шляхом скорочення числа елементів в тракті перетворення одно- та багатоканальних формувачів часових інтервалів.

І. Встановлено, що величина динамічної похибки, що виникає в тракті формування часового інтервалу запропонованих прецизійних формувачів, залежить тільки від типу одного цифрового елемента, який використовується в тракті.

5. Розроблені нові алгоритми перетворення цифрових кодів в великі і серсдігі часові інтервали високої точності.

1. Занропонованна узагальнена структура генератора у вигляді резистивного чотириполюсника, передаточна функція якого дозволяє теоретично визначати величину нестабільності частот проектуєм их генераторів,

і. Розроблені структури одно- та багатоканальних прецизійних формувачів часових інтервалів з спрощеними трактами перетворення, що забезпечують підвищення точності і швидкодії в момент формування кінця часового інтервалу відповідно в 2...З і 3...10 разів в порівнянні з відомими пристроям" подібного класу.

>, Запропонованно засіб зниження динамічної похибки розроблених прецизійних формувачів з використанням часового диференційного компенсаційного методу.

\ Запропонованно засіб подальшого підвищення швидкодії розроблених прецизійних формувачів шляхом підвищення, у зпрощенному тракті, крутизни формуючого фронту часового інтервалу.

’>. Підвищенно надійністні характеристики розроблених формувачів шляхом зпрощення їх структур по частині блоків пам'яті.

>. Виконано подальше підвищення надій.ностних характеристик, запропанованих прецизійних багатоканальних комутаційних формувачів, з використанням методів вбудованного контролю, який дає оперативну оцінку роботодійності цих формувачів та прогнозує вірне функцінування пристрою у послідуючих тактах його роботи.

О.На базі розробленого прецизійного комутаторного багатоканального формувача часових інтервалів, створено і введено в дію електронно- цифровий пристрій (ЕЦП) для керування процесом автоматизованого розливу агресивних рідин на Одеському авторемонтному заводі №46, а через рік передано у воєнізований підрозділ автомобільної служби ОдВО. Фактичний

економічний ефект за рік від використання ЕЦП на заводі склав 59,052 тис, карб.

По темі десиргації опубліковані слідуючи роботи:

1. Прокофьев В.Е., Николенко И.Н., Тихончук С.Т. Многоканальный преобразователь кода во временной интервал/Одес. политехи, ин-т. - Одесса, 1984. - 8с.: ил. - Библиогр.: 6 назв. - Деп. в УкрНИИНТИ 09.07.84, №1176. - Ук 84.

2. Прокофьев В.Е., Николенко И.Н. Многоканальный преобразователь код - временной интервал для дискретно-аналоговых сеточных моделей//Машинные методы решения краевых задач: Тез. докл. на Респ. науч.-техн. семинаре, 29-31 октября 1985 г., г.Рига. - М.- Рига: 1985. - С. 35.

3. Великий В.И., Николенко И.Н. Об одной структуре многоканального преобразователя код - временной интервал/Одес. политехи, ин-т. - Одесса, 1986. - 14 с.: ил. - Библиогр.: 10 назв. - Деп. в УкрНИИНТИ 31.01.86, №364 - Ук 86.

4. А.с. № 1231584 СССР, МКИ Н 03 К 3/64. Устройство для формирования кодовых последовательностей/ В.Е. Прокофьев, 'И.Н. Николенко, С.Т. Тихончук. А.В. Фрид, Ю.М. Бастриков (СССР). - №3677172/24-21; Заявлено 22.12.83: Опубл. 15.05.86, Бюл. №18 - С.246.

5. А.с. № 1345322 СССР, МКИ Н 03 К 3/64. Устройство для формирования кодо-

вых последовательностей/ И.Н. Николенко, Ал.В. Дрозд, Ан.В. Дрозд, Е.Л. Полин, С.Т. Тихончук (СССР). - №4074204/24-21; Заявлено 16.04.86; Опубл 15.10.87, Бюл. №38-С.251. '

6. А.с. № 1406736 СССР, МКИ Н 03 К 3/64. Устройство для формирования кодовых последовательностей/ И.Н. Николенко, Е.Л. Полин, Ал.В. Дрозд, Ан.В Дрозд и Г.А. Винокурова (СССР). - №4162756/24-21; Заявлено 18.12.86 Опубл. 30.06.88, Бюл. №24 - С.231.

7. А.с. № 1439744 СССР, МКИ Н 03 М 7/00. Устройство для формирования кодовых последовательностей/ И.Н. Николенко, А.В. Дрозд, Р.Г. Джагупов Ал.В. Дрозд и Е.Л. Полин (СССР). - №4092800/24-21; Заявлено 16.07.86 Опубл. 23.11.88, Бюл. №43-С.265.

8. А.с. № 1499438 СССР, МКИ Н 03 К 3/64. Устройство для формирования кодо-

вых последовательностей/ И.Н. Николенко, Ап.В. Дрозд, В.И. Великий и Ан.В Дрозд (СССР). - №4374566/24-21; Заявлено 08.02.88; Опубл. 07.08.89, Бюл №29 - С.244 - 245. ’

9. А.с. № 1554115 СССР, МКИ Н 03 К 3/64. Устройство для формирования кодовых последовательностей/ И.Н. Николенко, Ал.В. Дрозд, Ан.В. Дрозд, Р.Г Джагупов, Е.Л. Полин (СССР). - №4404046/24-21; Заявлена 05.04.88; Опубл 30.03.90, Бюл. №12 - С.246.

10. Николенко И.Н. Прецизионный формирователь временных интервалов/, Придніпровський науковий вісник (Вип. Фізико- математичні науки №6 (73)). Дніпропетровськ: Наука і освіта,-1998,- С.8-13.

11. Николенко И.Н. Многоканальный формирователь временных интервалов// Придніпровський науковий вісник (Вип. Фізико- математичні науки №6 (73)).-Дніпропетровськ: Наука і освіта.- 1998,- С. 13-19.

12. Николенко И.Н. Инструментальные динамические погрешности в формирователях временных интервалов// Придніпровський науковий вісник (Вип. Фізико- математичні науки №6 (73)).- Дніпропетровськ: Наука і освіта. -1998,- С.19-23.

13 Николенко И.Н. Многоканальный преобразователь кодов в механических и электромеханических системах // Придніпровський науковий вісник (Віт. Технічні науки №44 (111)).- Дніпропетровськ: Наука і освіта,- 1998 - С. 108114.

14. Николенко И.Н. Один из способов повышения точности формирователей вре-

менных интервалов в механических и электромеханических системах // Придніпровський науковий вісник (Вип. Технічні науки №44 (111)).-

Дніпропетровськ: Наука і освіта.- 1998,- С. 99-103.

15. Николенко И.Н. Функциональный преобразователь кодов в механических и электромеханических системах // Придніпровський науковий вісник (Вип. Технічні науки №44 (111)).- Дніпропетровськ: Наука і освіта.- 1998 - С. ЮЗ-108.

Анотація

Ніколенко І.М. Прецизійні формувачі часових інтервалів з керуючими запам’ятовуючими пристроями .- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.05- елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування - Державний політехнічний університет, Одеса, 1999

Дисертація присвячена теоретичним, експерементальним дослідженням і розробці одно- та багатоканальних прецизійних формувачів великих та середніх часових інтервалів функціонуючих з урахуванням запропонованих алгоритмів перетворювання цифрових кодів у часові інтервали високої точності. Основні результати роботи знайшли промислове застосування в проектуванні нових типів прецизійних формувачів часових інтервалів.

Ключеві слова: формувач, генератор, тригер, комутатор, точність, швидкодія, надійність, пристрій керування.

Аннотация

Николенко И.Н. Прецизионные формирователи временных интервалов с управляемыми запоминающими устройствами,- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по

специальности 05.13.05 -элементы и устройства вычислительной техники и си тем управления,- Государственный политехнический университет, Одесса, 1999

В диссертации решается задача, связанная с разработкой линейных прет зионных формирователей больших и средних временных интервалов.

Исследования являются актуальными, так как направлены на повышен! точности, быстродействия и надежности известных линейных формироватеж временных интервалов.

Известные устройства формируют большие и средние временные интерв лы ограниченной точности из-за наличия больших динамических погрешносте то есть паразитных временных задержек, возникающих в трактах формирован! фронтов временных интервалов. Величина динамической погрешности выраж ет’ся временем переходного процесса, который возникает в момент преобразов ния двоичного кода во фронт временного интервала. Время переходного проие са определяется "длинной" цепи тракта формирования.

Отсутствие совершенных алгоритмов преобразования кодов во временнь интервалы не позволяют пока создавать формирователи с короткими цепял трактов формирования.

В диссертации проведен сравнительный анализ структур известных предложенных формирователей. Анализ показывает, что точность преобразов ния двоичного кода во временной интервал выше в предложенных формироват лях по сравнению с известными, соответственно в 1,5 ... 2 раза для одноконал ных и 3...10 для многоканальных, строящихся с использованием коммутатор! временного принципа действия.

Точность преобразования повышается за счет упрощения структуры трак предложенных формирователей (уменьшения числа последовательно включе ных блоков).

Из сравнения известного и предложенного алгоритмов преобразован! двоичных кодов во временные интервалы следует,что:

- оба алгоритма функционируют на основе метода суммирования единичнь временных приращений;

- в известном алгоритме преобразование готовится и выполняется с поступл нием в тракт формирователя импульса генератора, соответствующего двои ному коду, а в предложенном алгоритме подготовка преобразования выполн ется с поступлением предыдущего импульса генератора.

Полученные алгоритмы преобразования определили новые структуры пр цизионных формирователей временных интервалов.

В диссертации определены способы упрощения структуры тракта форм рования, а также показано, что уменьшение динамической погрешности прив дат к увеличению быстродействия.

В диссертации рассматривается надежность предложенных формировате-

ей временных интервалов, как гибридных устройств. Надежность функциони-ювания многоканального формирователя с коммутатором временного принципа [ействия, как цифрового устройства, определяется правильностью выходного :ода в данный и последующий моменты формирования фронтов временных интервалов, путем дополнения формирователя блоками контроля выходной информации по нечетности и прогнозирования с контролем по модулю 2. Надеж-юсть предложенных формирователей, как аналоговых устройств, обеспечиьает-:я поддержанием в заданных пределах их выходных характеристик, за счет уп-юшенпя структур трактов формирования и введения блоков коррекции по дифференциальному компенсационному методу. Стабильность фронтов временных интервалов обеспечивается качественной работой тракта формирования и высо-гостабильного генератора. Приводится обобщенная математическая модель вы-юкостабильного генератора, как четырехполюсника.

Основные результаты работы нашли применение в подразделениях Одес-:кого военного округа, в виде цифрового устройства управления двухпозицион-шми объектами высокой точности.

Ключевые слова: формирователь, генератор, триггер, коммутатор, точ-юсть, быстродействие, надежность, устройство управления.

Annotation

Nikolenko I.N. Precision drivers of time intervals with controlled memory.-Manuscript.

Dissertation for a degree of Cand. Sc. (Tech.), specialization 05.13.05 - elements and devices of computer equipment and control systems. - State polytechiucal University, Odessa, 1999.

Dissertation is devoted to theoretical, experimental research and development af one- channel and multichannel precision drivers of big and average time intervals Functioning with regard for suggested algorithms of digital code conversion into high precision time intervals. Main results of the thesis found industrial application in designing new types of precision drivers of time intervals.

Key words: driver, generator, flip-flop, commutator, precision, speed of operation, reliability, control device.