Преобразователь кода в частоту

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В ЧАСТОТУ , содержащий первый регистр, первые входы которого подключены к соответствующим шинам входного кода, сумматор, элемент И и генератор тактовых импульсов, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй регистр, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами сумматора, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, первые выходы - с соответствующими первыми входами второго регистра, вторые выходы - с соответствующими первыми входами третьего регистра, а третий выход - с первым входом триггера и первым входом кодоуправляемого элемента задержки, выход которого подключен к выходной шине, второй вход - к шине записи 1, а третьи входы - к соответствующим выходам третьего регистра, второй вход которого соединен с вторили входами первого и второго регистро:в и установочной шиной, а третий -вход - с 9 выходом элемента И, первый вход ко1 (0 торого через первый элемент задержки Uподключен к выходу генератора юшуль F сов и третьему входу второго регистра , .а второй вход соединен свыходом триггера,, второй вход которого через 2 второй элемент задержки подклю1чен к выходной шине. о - ел О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) Н 03 К 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 1

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОЕРЕТЕНИЕ(--:::::::-:-:-::::!!

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3511995/18-21 (22) 17.11.82 (46) 23.02.84. Бюл. Р 7 (72) В.Т. Диденко и Т.A. Курдюкова

{53) 681.325(088.8) (56) 1. Гутников1 В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л., Энергия, 1980, с. 238-240.

2. Мельников А.A. и др. Обработка частотных и временных импульсных сигналов. М., Энергия, 1976, с. 16, рис 4 (прототнп). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В ЧАСТОТУ, содержащий первый регистр, пер- вые входы которого подключены к соответствующим шинам входного кода, сумматор, элемент И и генератор тактовых импульсов, о т л н ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены второй регистр, выходы которс>го соединены с соответствующими первы„„SU„,, A ми входами сумматора, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, первые выходы — с соответствующими первыми входами второго регистра, вторые выходы - c соответствующими первыми входами третьего регистра, а третий выход — с первым входом триггера и первым входом кодоуправляемого элемента задержки, выход которого подключен к выходной шине, второй вход - к шине записи 3. а третьи входы — к соответствующим выходам третьего регистра, второй вход которого соединен с вторник входами первого и второго регистров и установочной шиной, а третий вход - с Я выходом элемента И, первый вход которого через первый элемент задержки подключен к выходу генератора импульсов и третьему входу второго регистра, .а второй вход соединен с выходом триггера,. второй вход которого через р второй элемент задержки подключен к выходной шине.

1075401

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может найти применение в технике частотно-цифрового моделирования и частотно-цифровых приборах с обратной связью. 5

Известен преобразователь кодчастота, содержащий генератор опорной частоты, синхронный счетчик, элементы И, на выходах которых формируются импульсные последовательности, следующие с разными частотами, суммируемые на выходе устройства элементом ИЛИ-НЕ fl) .

Недостатком данного устройства является низкая точность преобраэова-(5 ния кода в частоту следования импульсов из-за наличия частотной модуляции в выходном сигнале .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является преоб разователь кода в частоту, содержа" щий регистр, входы которого подключены к соответствующим шинам входного кода, сумматор, блок элементов

И и генератор тактовых импуль"ов, вы- 5 ход которого подключен к первым входам блока элементов И, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами регистра, а выходы — с соответствующими входами сумматора, выход которого подключеи к выходной шине (2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования кода в частоту следования импульсов, связанная с регулярной по- З5 терей в последнем такте суммирования части входного кода (остатка aN ) изза того, что импульсом, сформированньик на выходе преобразователя, содержимое сумматЬра устанавливается в 4(} ноль.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь кода s частоту,45 содержащий первый регистр, первые входы которого подключены к соответствующим шинам входного кода, сумматор, элемент И и генератор тактовых импульсов, дополнительно введены второй регистр, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами сумматора, вторые входы которого соединены с соответствующими выходами первого регистра, первые од - с соответству щ,и перв .и 55 входами второго регистра, вторые выходы - с соответствующими первыми входами третьего регистра, а третий выход - с первым входом триггера и первым входом кодоуправляемого эле- 60 мента задержки, выход которого подключен к выходной шине, второй вход к шине записи. 1, а третьи входы к соответствующим выходам третьего регистра, второй вход которого соедннен с вторыми входами первого и второго регистров и установочной шиной, а третий вход — с выходом элемента И, первый вход коТорого через первый элемент .задержки подключен к выходу генератора импульсов и третьему входу второго регистра, а второй вход соединен с выходом триггера, второй вход которого через второй элемент задержки пОдключен к выходной шине.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема преобразователя.кода в частоту; на фиг. 2 диаграмма, поясняющая его работу.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый. регистр 2, входы которого соединены с шинами 3 входного кода я, сумматор 4, второй регистр 5, выходы которого соединены

-с первыми входами сумматора 4, вторые входы которого соединены с выходами первого регистра 2, инверсные выходы сумматора 4 через третий регистр б соединены с входами установки кода кодоуправляемого элемента 7 задержки, а прямые выходы — с входами второго регистра 5; выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом записи второго регист. ра 5 и через первый элемент 8 задержки — с первым входом элемента

И 9, второй вход которого соединен с выходом триггера 10, а выход— с входом записи третьего регистра б, выход переполнения сумматора 4 соединен с входом кодоуправляемого элемента 7 задержки и с первым входом триггера 10, выход кодоуправляемого элемента 7 задержки через второй элемент 11 задержки соединен с вторым входом триггера 10 и с выходной шиной 12 преобразователя кода в частоту следования импульсов, синхронные входы регистров 2,5 и б соединены с установочной шиной 13 преобразователя, а вход первого разряда установки кода кодоуправляемого элемента 7 задержки соединен с шиной 14 записи "1".

Код М поступает на вход преобразователя кода в частоту следования импульсов.

В преобразователе ироисходит )) " кратное суммирование кода, при этом число циклов, необходимое для формирования наперед заданной суммы Й ® может быть записано па»

"зм (1)

М

Принимая длительность цикла заполнения равной

1 эти (2) где1 „ — эталонная частота, задающая цикл-такт заполнения, Частота следования импульсов, фиксирующих суммы, может быть записана

1075401 ь)(. + "эм W " Ц =N (.И ° (10) 4 „-)((и"-() (й-a я).

65

Е= —. эт < (3) и

Иэ (1) и (3) следует эт " (4)

"вм

Из (4) следует, что частота преобразования k пропорциональна входному коду N .. фиксация суммы импульсом может произойти при условии

)т4 И «И м (5) т.е. импульс, фиксирующий сумму (т ц, в силу дискретного характера появится при условии

6 )(=Й м Дй (6) где b,й - остаток, который может находиться в пределах

0

Из условия (1) и (6) следует ю.М8мьМ д — « — и М где -=К - коэффициент переполнения наперед заданной суммы.

Коэффициент переполнения наперед .заданной суэцы К определяет часть длительности цикла, величина кото рого пропорциональна остатку кода bM, который равен

aN yl и- Nse, (8)

Приведем выражение (8) к числу циклов суммирования — k=-и

aN „И ем

М И (9)

Выразим (.9) через длительность цикла заполнения. Тогда (9) запишется

Время накопления Т наперед задан ной суммы (фиг. 2) может быть записано

Nsa« ьй, Т 1Ц=П %g-t l

Н N к1) T„- „1, =t« -

После сокращения выражения (11) на весовой коэффициент преобразования К вЂ” получим <, р м

И„Й(я"-s)+ (М- а М ). (12) При выполнении -услЬвия (12) в выражении (4) частота преобразованиями

5 прямо пропорциональна входному коду .

N в широком диапазоне его изменения.

Преобразователь кода в частоту работает следующим образом.

Перед началом работы на шину 13 поступает сигнал предварительного сброса, который устанавливает регист ры 5 и 6 в 0 . При каждом изменении входного кода N на шинах 3 на шинах 13 появляется импульс занесения информации в первый регистр 2, а второй 5 и третий 6 регистры при этом устанавливаются в О. . Таким образом, на первые входы сумматора

4 поступает код с выхода второго регистра 5, а на вторые входы сумма20 тора 4 поступает код )(, записанный в первом регистре 2, который склады» вается с содержанием второго регистра 5. В момент поступления импульса от генератора 1 тактовых импульсов

25 полученная сумма записывается во второй регистр 5. Таким образом, данная сумма, записанная во втором регистре 5, будет слагаемым для последующего прибавления числа.

30 Разрядная сетка сумматора 4 заполняется циклически входным кодом;., При этом число циклов, йеобходимое для заполнения разрядной сетки сумматора 4, определяется выражением

35 (1) ° При этом цикл заполнения.сумматора 4 выбирается равньв у — — в со1 ответствии с выражением () что

7ъта соответствует частоте появления им пульсов переполнения сумматора 4 со-. ответственно

1 эт " н

При этом емкость сумматора 4 определяется в соответствии с выражением (12)

45 где N (и+-1) - число, занесенное в сумматор 4 за цикл до его .переполнения! (N-aN) - ошибка суьеаирования.

Импульс переполнения (фиг. 2). вырабатывается сумматором 4 только в момент появления очередного импульса от генератора 1 тактовых импульсов.

До этого времени в сумматоре 4 накайливается остатокьМ, как это следует иэ выражения (8), так как, в общем случае, для заполнения сумматора 4 потребуется не целое, а дробное количество циклов заполнения °

Из выражения (12) следует, что если )((ll -1) — число, занесенное в сумматор 4 до его переполнения, то ошибку суммирования (N-aH) приме

1075401 нительно к работе устройства. можно записать

В

)(aN= И д п+ IN(-() 1.

Таким образом, для исключения ошибки, связанной е накоплением в сумматоре остатка AH импульсы, следующие с частотой f, необходимо задержать, как следует иэ выражения (12), на время (N- aN) ° t,ö для этого HNaepeHHR кол Я (6 1) с выходов сумматора 4 записывается в третий регистр 6 импульсом, задержанным первым элементом 8 задержки, поступающим с выхода генератора 1 тактовых импульсов, - через элемент

И 9 на вход записи третьего регистра б.

Время задержки выбирается равным р yR gK рр ) (14.) где э, - время, задержки, создаваемое первым элементом задержки — время задержки, вносимое, вторым регистром

1 - время задержки, вносимое сумматором; qp — время задержки, вносимое триггером. . Выполнение условия (14) позволяет сохранить информацию о числе, находящемся в сумматоре 4, непосредственно за цикл до его переполнения.

Для выполнения условия (13) в младший разряд (первый) кодоуправляемого элемента 7 задержки постоянно заносится логическая единица с ho-,,мощью шины 14, С выходов третьего регистра б ,на входы установки кода кодоуправляемого элемента 7 задержки подается код )(- М и по импульсу переполнения,. сформулированному сумматором 4, осуществляется задержка этого импульса на время(,ц (М- LN). Импульс переполнения поступает также на первый вход триггера 10, перебрасывает его в противоположное состояние, запрещая дальнейшее прохождение импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов на вход третьего регистра 6, 10 следовательно, как показано на фиг.2, пятый импульс, который в данном при,мере является импульсом переполнения, не пройдет на вход третьего регистра 6 и íà его выходе зафиксируется

15 код И -БИ.

Далее выходной импульс с кодоуправляемого элемента 7 задержки через второй элемент 11 задержки осуществляет переброс триггера 10 в исходное состояние и схема готова к новому циклу работы. Параметры второго эле,мента 11 задержки определяются временем, необходимым для установки триггера 10 в начальное состояние в

25 случае, когда число И (и"-1) 0 и м

Высокая точность преобразования кода в частоту следования импульсов обеспечивается блаГодаря поэтапному преобразованию, при котором в регистре 6 выделяется остаток кода bN, пропорциональный ошибке дискретизации, а затем с помощью кодоуправляемого элемента 7 задержки формируется временной интервал коррекции времени появления выходного импульса импульсной последовательности путем

4р задержки каждого из импульсов этой .последовательности на время, равное (М-AN) tg °

1075401

ФиИ

Заказ 515/49

Тирам 862 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Укгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Войтов

Редактор Л. Гратилло ТехредЛ.Иикеы Корректор А. Зимокосов