Skrócenie martwego czasu w układzie bramkowania TTL dla pomiarów 0,1Hz - porady

Sat Apr 18, 2015 7:20 pm   

Typowy układ bramowania w mierniku częstotliwości to przy rozdzielczości 1Hz
czas otwarcia bramki 1 sek. i kolejna sekunda to martwy czas, gdzie bramka
oczekuje na kolejny stan H otwierający ją na kolejną 1 sekundę. Czyli
wzorcowe 1Hz jest podzielone przerzutnikiem przez 2, otrzymujemy przebieg
0,5Hz o wypełnieniu dokładnie 50%.
W przypadku chęci uzyskania rozdzielczości 0,1Hz bramka otwierana jest na
10sek i potem czas martwy to 10sek, w których nic sensownego dla pomiaru się
nie dzieje, a tylko zmniejsza ilość odczytów na minutę.
Chciałem zaczerpnąć info jakie macie sensowne, inne, precyzyjne rozwiązanie
aby ten martwy czas skrócić do minimum, a na wyjściu układu mieć dalej
precyzyjne impulsy otwierające bramkę na 10sek, o dokładności wzorca
miernika.
W moich gdybaniach, na podstawie książki Marka Stabrowskiego "Miernictwo
elektryczne cyfrowa technika pomiarowa" i opisanej tam idei wydedukowałem
układ gdzie ostatnia "dekada" dzieląca zegar miernika i sterowanie bramką
(czyli ta co z 1Hz ma zrobić 0,1Hz) została wykonana na liczniku 193 i
przerzutniku JK 112 (wyjście Q przerzutnika otwiera bramkę), który to
licznik liczy wstecz od wpisanego stanu "11" (wejściem ładującym stany z
wejść ustawiających A,B,C,D), pierwszy impuls (po załadowaniu "11") zegarowy
wzorcowego 1Hz zmieniejsza stan licznika do "10", otwiera w tym momencie
bramkę (zboczem opadającym przez zmianę na wyjściu Q 112 stanu na H), która
zamknie się wraz ze zboczem opadającym dziesiątego impulsu. Zamknięcie
bramki odbywa się ujemnym impulsem przeniesienia z wyjścia licznika P-
(szpilka ~30ns), który jednocześnie ładuje od nowa stan "11" dzielnikowi za
pomocą wejścia ładowania L. Zamknięcie bramki = szpilka przeniesienia podana
jest na wejście -CLR 112. Nadchodzi teraz kolejny impuls zegarowy 1Hz, który
wraz ze zboczem opadającym rozpocznie od nowa proces otwarcia bramki na
10sek.
Martwy czas został więc tutaj ograniczony do 1sek przy bramkowaniu 10sek.
Można to jakoś inaczej, prościej rozwiązać? (bezprocesorowo, na piechotę na
TTL). Mowa o typowym mierniku zrobionym na "piechotę" na TTL-kach 7490.

Sat Apr 18, 2015 10:49 pm   

Użytkownik "jedrek" <jedrek@jedrek> napisał w wiadomości
news:5532ae89$0$60823$b1db1813$ca8b28d9@news.astraweb.com...
....

O ile mnie pamięć nie myli, układ ten, 7490, ma dwie sekcje, jedna dzieli
przez 5, druga przez 2.
Ich zamiana miejscami w szeregu zmieni ci współczynnik wypełnienia (bazuję
na oscylogramach z literatury) z 1:1, na 1:4, lub odwrotnie.

--
Numery telespamerów: 814605413 222768000 616285002
(będzie ich więcej, gdy zadzwonią)

Sun Apr 19, 2015 5:54 am   

W dniu 2015-04-18 o 21:20, jedrek pisze:

1. Przerzutnik monostabilny
2. Licznik synchroniczny na paru dekadach i wyjście przeniesienia.
3. Można tez kombinować z 7490, ale idea jak w p. 2., tzn robisz na
bramkach dekoder konkretnego (jednego) stanu całego licznika, nie
ostatniej dekady. Tylko na synchronicznym to na pewno bedzie lepiej
działało.

Pozdrawiam

DD

Mon Apr 20, 2015 10:27 am   

"ACMM-033"

Jest to oczywiste i tak jest to stosowane domyślnie w wielu miernikach z
epoki TTL.
Jako dekady liczące 7490 pracują w kodzie BCD 8421, a jako dzielniki zegara
każda dekada ma połączenie najpierw modulo 5 a potem modulo 2 - i na wyjściu
każdej dekady jest zawsze 1/2 wypełnienie. Nie wpływa to jednak na czas
martwy, bo i tak z tego układu był sterowany przerzutnik 7474 który tworzył
z 0,1Hz falę 0,05Hz. I dalej był czas martwy 10sek.
W miernikach Zopan w dekadach dzielących zegar wykorzystano wejścia
ustawiające nóżki 6, 7 licznika 7490 gdzie impuls kasujący stan dekad
liczących przed kolejnym otwarciem bramki liczącej, jednocześnie ustawiał
dekady dzielące zegar w stan 1001 czyli 9 - tak więc najbliższy impuls
zegarowy ustawiał liczniki na 0 i zaczynał się nowy pomiar.
Czyli metoda zgodna z tym co opisał Marek Stabrowski w książce "Miernictwo
elektryczne cyfrowa technika pomiarowa" na str. 59.
Wówczas dla bramki 10 sekund oczekiwanie (czas martwy) na kolejny, nowy
pomiar - jeżeli ustawieniu na 9, przed pomiare poddano każdy kolejny
dzielnik 7490 zegara - wyniesie tylko 1us - jeżeli zegarem był takt 1MHz.
Bez ustawienia 9 będzie się czekać po pomiarze kolejne 10 sekund po nic.

Układ działa świetnie w samym mierniku. Jednak teraz trzeba podobną czynność
wykonać dla podawanego z zewnątrz sygnału 1pps z GPS-a. Trzeba uzyskać takt
0,1Hz ale bez czasu martwego 10s aby móc sobie częstościomierzem mierzyć
czas trwania impulsu czyli jedynki logicznej 10s - aby mieć rozdzielczość
odczytu 0,1Hz.
W najprostszym układzie wstawiam dekadę 7490, na wyjściu uzyskuję falę 0,1Hz
i mam jeden pomiar na 20 sekund, a docelowo chcę mieć 1 pomiar na 11 sekund.
Póki co jedyne sensowane rozwiązanie (bez wydłubywania na zewnątrz z
częstościomerza sygnałów ustawiająco - zerujących) jest właśnie układ, który
opisałem na początku bazujący na schemacie zamieszczonym na stronie 150 w
książce Włodzimierza Sasala "Układy Scalone UCA64/UCY74" WKŁ 1990.
Zakładałem, że da się to rozwiązać prościej, ale póki co wynika, że kończymy
na opisanym na początku układzie.

Mon Apr 20, 2015 10:34 am   

"Dariusz Dorochowicz"


Uzyskaj na wyjściu typowego monostabilnego z układem RC precyzyjne impulsy
10,000000 sek... kosmos!
To ma być impuls wzorcowy jako baza do pomiaru okresu. Tym impulsem
kalibruję wewnętrzny generator kwarcowy miernika.


Przeniesienie już wykorzystuję w swoim zaproponowanym układzie na 74193.
Więc na to samo wychodzi.


Właśnie kombinuję coś z przerzutnikiem aby zbocze opadające na wyjściu Qd
7490 (kończące cykl liczenia do 10) wygenerowało mi dodatni impuls
ustawiający - przed nadejściem kolejnego taktu 1Hz - stan licznika na 9, aby
ten nadchodzący takt spowodował początek generowania impulsu 10sek na
wyjściu tego 7490 - bez oczekiwania 10 sek czasu martwego.

Mon Apr 20, 2015 11:08 am   

W dniu 2015-04-20 o 12:34, jedrek pisze:

No tak, myślałem tylko o impulsie wyzwalającym
Przerzutnikiem ustalasz na jak długo ma być reset licznika (przerwa w
liczeniu), a licznikiem wyzwalasz monostabla. Albo jakoś tak.


To co w końcu masz mieć? Co chcesz osiągnąć? Jaki dokładnie przebieg
byłby najlepszy?


Tylko wyjścia przeniesienia można używać na różne sposoby. Nie wiem jaki
układ tam masz użyty, ale w najlepszej konfiguracji masz jeden takt
zegara wejściowego (całego licznika, nie jednej dekady).


Z takimi licznikami to jest kłopot, bo trochę czasu upływa zanim się
sygnał przedostanie na ostatni przerzutnik. 192/193 jest pod tym
względem znacznie lepszy. No i daje więcej możliwości - np możliwość
ustawienia stanu początkowego. Nie chce mi się teraz na to patrzeć, ale
jest jeszcze 162 czy coś koło tego...
Według mnie masz możliwość wygenerowania impulsu z odstępem jednego
taktu zegara wejściowego. Jak za krótko, to co kolejne dekady.

Pozdrawiam

DD

Mon Apr 20, 2015 12:09 pm   

"Dariusz Dorochowicz"

Opisałem wyżej. Formowanie wzorcowego impulsu z sygnału 1PPS (wydłubanego z
odbiornika GPS), którego zmierzę sobie okres (a właściwie 1/2 okresu po
przeróbce).
Gdy wyjściowy 1PPS podam sobie na wejście miernika to mierzę sobie jego
okres i dostaję wynik 1000000,0us gdy go przedzielę przez 10 dostaję wynik
10000000,0us (jedynki już nie widzę, bo 8 dekad liczących) lub 9999999,9us
i można kalibrować GWM-a ale ten odczyt raz na 20 sek za wolno.
Po przeróbce kolejny odczyt zaczyna cię co 11sek.
Póki co stwierdzam, że generator w mierniku wypasiony po ponad 30 latach od
wyprodukowania odchyłka 0,5Hz przy 10MHz.

Mon Apr 20, 2015 12:24 pm   

W dniu 2015-04-20 o 14:09, jedrek pisze:

Z czego 1s odstępu i 10s na pomiar?

Żeby mieć 0.1Hz dokładności to raczej musisz 10 sekund mierzyć - nijak
nie wychodzi inaczej. Tzn dałoby się użyć PLL/FLL i sobie przeliczać,
ale tu już się kłania wiarygodność tego co dostaniesz na wyjściu pętli,
jej stabilność itd. Sam czas stabilizacji pętli może być na tyle duży,
że nic na tym nie zyskasz.

Z 1Hz to za bardzo nie powalczysz. Myślałem, że dostajesz 1MHz albo coś
koło tego i to dzielisz.


Kiedyś to się robiło inaczej
Ale też inaczej wszystko kosztowało.

Pozdrawiam

DD

Mon Apr 20, 2015 12:55 pm   

Użytkownik "jedrek" napisał w wiadomości

A bufory licznikow masz, czy widac jak liczy, potem sie wynik
zatrzymuje na sekunde ?

Bo ogolnie to trzeba zrobic tak:
a) zamknac bramke,
b) przepisac licznik do bufora,
c) wyzerowac licznik,
d) otworzyc bramke.

To sie daje zrobic bardzo szybko (~100ns), tylko jest problem z
ukladem generujacym odpowiednia sekwencje krotkich impulsow.
No a jak sekwencja trwa zbyt dlugo, to wypadaloby wyzerowac liczniki
liczace pomiarowa sekunde czy tam 10s.

Musi byc na TTL ? Na FPGA byloby latwiej :-)


I to jest jest prawidlowe rozwiazanie, choc nie jedyne.
Krotkie impulsy mozna odmierzac np 74123.


Prosciej to niekoniecznie, ale moze lepiej - czemu czs martwy ma byc
1s, nie moze byc 0.1s, czy 0.01s - a to tylko kwestia ile tam dekad i
czy wpiszesz 11, 101, 1001 :-)

J.

Mon Apr 20, 2015 3:06 pm   

"Dariusz Dorochowicz"


Otóż to.


Tak właśnie jest czynione.
Ponieważ miernik, stary poczciwy Zopan KZ2026 posiada możliwość pomiaru
okresu (bo niektóe mierniki to tylko częstościomierze i okresu nimi nie
pomierzymy i wtedy ciężko to kalibrować przez goły 1PPS) to mi nie są
potrzebne inne ustrojstwa, które mi będą tworzyć na podstawie taktu 1PPS
jakieś tam wzorce 10MHz i pochodne - tak zrobił tu jeden człowiek:
http://www.sp2jjh.republika.pl/GPSDO%20DL4JAL&Counter%20S53MV.htm
bazując na publikacji:
http://www.ik0otg.net/index.php?option=com_content&view=article&id=53&Itemid=59&lang=en

Bez dodatkowych pętli PLL z długim czasem, uśredniających ewentualną
niestabilność taktu 1PPS z odbiornika GPS uzyskuję dokładność 0,2Hz
Odbiornik FGPMMOPA6C
https://www.adafruit.com/datasheets/GlobalTop-FGPMMOPA6H-Datasheet-V0A.pdf
gwarantuje stałość taktu +/-10ns
Co w najgorszym wypadku daje błąd na poziomie 0,2Hz. Każdy kolejny odczyt
trzyma wynika jak skała, nie widzę pływania, skakania.
Faktycznie jest ten takt dużo stabilniejszy niż ze starego NovAtel SuperStar
2.
Zauważyłem, że nowszy odbiornik w ogóle dwa swoje zbocza impulsu 1Hz ma
równie stabilne.
Przy NovAtelu po przełączeniu na wyzwalanie miernika zboczem opadającym było
widać gołym okiem pływanie kolejnych wyników o kilka Hz.
O takiej stabilności mogłem pomarzyć gdy próbowałem wykorzystać nośną Wawy 1
225kHz na falach długich z Solca. Wzorzec dobry jak ktoś mieszka
kilkadziesiąt km od Solca
W najlepszym wypadku miałem skakania wyników o 2-3Hz przy pomiarze 1MHz (za
dużo śmieci w miejskim eterze).
A na GPS skoczy sporadycznie 0,1Hz (raz na kilkanaście odczytów) dla 10MHz
czyli o dwa rzędy lepsza stabilność wyjściowego sygnału.

Mon Apr 20, 2015 3:13 pm   

"J.F."

Oczywiście, że są W zależności od potrzeby włączasz lub wyłączasz i są
przeźroczyste - typowe zatrzaski 7475.


Aż taki martwy czas nie jest dla mnie wymagany.
Dla brami 1s wystarczy 0,1s a dla 10s nie obraże się o 1s.
Impuls przepisania do zatrzasku i zerowania liczników generowany jest na
dwóch 74123.


Moja wiedza na razie zatrzymała się na TTL i nie mam dobrego nauczyciela aby
łyknąć FPGA A nieraz przeczytanie samej książki bez przeprowadzenia za
rączkę jest takie mdłe, że człowiek po 10 kartkach lektury nie ma ochoty
dalej w to brnąć - odpuszcza, bo go nie ma kto, co motywować.

Mon Apr 20, 2015 8:31 pm   

On Mon, 20 Apr 2015 17:13:44 +0200, "jedrek" <jedrek@jedrek> wrote:

A nie lepiej wybrać mikrokobtroler jako coś pośredniego między ttl a
fpga? Kiedyś nieznając mcu budowałem układy z ttl, zupełnie
niepotrzebnie, teraz jednym mcu zastępuję to, co kiedyś relizowałem z
wykorzystaniem kilkunastu ttl, nie wspominając o takich układach,
które ttlami się nawet nie da praktycznie zrobić.

--
Marek

Mon Apr 20, 2015 11:36 pm   

W dniu 20.04.2015 o 22:31, Marek pisze:


--
butek
Safety note: Don't put all your enriched uranium hexafluoride in one
bucket. Use at least two or three buckets and keep them in separate
corners of the room. This will prevent the premature build-up of a
critical mass.

Tue Apr 21, 2015 6:19 am   

W dniu 2015-04-20 o 17:06, jedrek pisze:

Teoretycznie dałoby się jeszcze tę sekundę odjąć godząc się na
pogorszenie dokładności przy użyciu monostabla do wytworzenia bardzo
krótkiego impulsu, ale według mnie zysk w czasie nie zrekompensuje
zmniejszenia dokładności.
Impuls musiałby być na tyle długi, żeby miernik go zauważył i tylko
tyle. Być może mógłby to być impuls zerujący licznik (nie sygnał
przeniesienia).
Lepszy wynik mógłbyś uzyskać tylko gdybyś mógł podać impuls startowy do
odbiornika, ale takiej możliwości pewnie nie masz.

Pozdrawiam

DD

Tue Apr 21, 2015 7:54 am   

Użytkownik "jedrek" <jedrek@jedrek> napisał w wiadomości
news:553517a2$0$28602$b1db1813$a307dbb3@news.astraweb.com...

zatrzasków 4 bitowych i 4 dekoderów 8 na 1 (wyświetlanie multipleksowe)
dałem 4 rejestry szeregowe (równoległy wpis 8 bitów). Zapętlenie rejestrów
pozwalało uzyskać sygnał dla kolejnych cyfr wyświetlacza.
Każdy scalak wtedy brał około 20mA (nie było HC) więc użycie 5 scalaków
(układ sterujący musiał mieć o jakiś jeden z przerzutnikami JK więcej)
zamiast 12 dawało znaczące zmniejszenie poboru prądu.
Pamiętam, że zrobiłem jakiś błąd logiczny w układzie sterującym i
wyświetlacz pokazywał albo dobry wynik, albo przesunięty o 1 cyfrę -
zależało to od momentu w którym nacisnęło się przełącznik zmiany zakresu -
prawdopodobieństwo dobrego wyniku było 7/8. Jakoś to poprawiłem jedynie
zmieniając połączenia między już użytymi scalakami.
P.G.