Устройство для интегрирования частотно-импульсных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее выходной счетчик, измеритель рассогласования, подключенный первьм входом к информационному входу устройства, первый управляе 4ЪЙ делитель частоты, соединенный счетным входом с шиной ввода первой опорной частоты, и блок комбинированного управления, содержащий триг гер, элемент И и счетчик, подключенный входом управления установкой кода к входу устройства и к первому установочному входу триггера блока комбинированного управления, соединенного BTOpt установочным входом с выходом счетчика блока комбинированного управления, а выходом - с первым входом элемента И блока комбинированного управления, подключеняого втор входом к Евине ввода тактовой частоты, о т л и чающее ся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены второй управляемый делитель частоты и дешифратор, а блок комбинированного управления содержит реверсивный счетчик, соединенный выходами разрядов с входами дешифратора и установочными входами счетчика блока комбинированного управления, входом управления реверсом - соэнаковым выходом измерителя рассогласования , а счетньм входом - с выходом элемента И блока комбинированного управления, подключенного третьим входом к выходу модуля рассогласования измерителя рассогла (Л сования, соединенного вторым входом с выходом выходного сметчика, подключенного суммирующим и вычитающим входами к выходам первого и второго управляемых делителей частотысоответственно , управляющие входы которых соединены с первой и второй группами выходов дешифратора, приО5 чем второй управляемьй делитель часо тоты подключен счетным входом к ши4 4 4 не ввода второй опорной частоты, а i счетный вход счетчика блока ком:бинированного управления соединен с шиной ввода тактовой частоты.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (}9) (()) 444 А

4(51) С 06 G 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3684280/24-24 (22) 04.01 ° 84 (46) 07.06.85, Бюл. и 21 (72) О Л. Чеботаев (53) 681. 335 (088. 8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 424164, кл. G 06 F ?/64, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

У 572795, кл. С 06 G 7/18, 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЬИ СИГНАЛОВ, содержащее выходной счетчик, измеритель рассогласования, подключенный первым входом к информационному входу устройства, первый управляемый делитель частоты, соединенный счетным входом с шиной ввода первой опорной частоты, и блок комбинированного управления, содержащий триггер, элемент И и счетчик, подключенный входом управления установкой кода к входу устройства и к первому установочному входу триггера блока комбинированного управления, соединенного вторьм установочным входом с выходом счетчика блока комбинированного управления, а выходом — с первым входом элемента И блока комбинированного управления, . подключеняого вторым входом к шине ввода тактовой частоты, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй управляемый делитель частоты и дешифратор, а блок комбинированного управления содержит реверсивный счетчик, соединенный выходами разрядов с входами дешифратора и установочными входами счетчика блока комбинированного управления, входом управления реверсом — сознаковым выходом измерителя рассогласования, а счетным входом — с выходом элемента И блока комбинированного управления, подключенного третьим входом к выходу модуля рассогласования измерителя рассогласования, соединенного вторым входом с выходом выходного счетчика, подключенного суммирующим и вычитающим входами к выходам первого и второго управляемых делителей частотысоответственно, управляющие входы которых соединены с первой и второй группами выходов дешифратора, причем второй управляемый делитель частоты подключен счетным входом к шине ввода второй опорной частоты, а

i счетный вход счетчика блока ком; бинированного управления соединен с шиной ввода тактовой частоты.

I 1 1604

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в импульсных системах для преобразования частотно-импульсной формы представления инфор5 мации.

Известен интегратор частотно-импульсных сигналов, содержащий генератор импульсов, управляемый делитель частоты, компенсатор фазовой ошибки, счетчик, измеритель рассогласования и блок управления 11).

Недостатками данного устройства являются ограниченный частотный диапазон входных сигналов и неравномерность следования импульсов на счетном входе счетчика, обусловленная работой схемы фазовой коррекциг.

Наиболее близким к изобретению является устройство для интегрирования частотно-импульсных сигналов, содержащее выходной счетчик, измеритель рассогласования, подключенный первым входом к информационному вхо- ду устройства, первый управляемый делитель частоты, соединенный счетным входом с шиной ввода первой опорной частоты, и блок комбинированного управления, содержащий

30 триггер, элемент И и счетчик, подключенный входом управления установ. кой кода к входу устройства и к первому установочному входу триггера блока комбинированного управления, соединенного вторым установочным входом с выходом счетчика блока комбинированного управления, а выходом— с первым входом элемента И блока ком-, бинированного управления, подключенного вторым входом к шине ввода

40 тактовой частоты, а выходом — к счетному входу счетчика блока комбинированного управления и первому входу узла управления блока комбинированного управления, соединенного. вторым входом с выходом измерения рассогласования, а выходом — с установочным входом счетчика блока комбинированного управления и управляющим входом управляемого делителя частоты, подключенного выходом к второму входу измерителя рассогласования и первому входу компенсатора фазовой ошибки, соединенного вторым и третьим входами с.шиной ввода опорной частоты и выходом измерителя рассогласования, а выходом — с входом выходного счетчика (2 ).

44 2

Известное устройство осуществляет умножение входной частоты импульсов и вычисляет ее интегральное значение на заданном интервале времени. Сигнал рассогласования формируется путем . подсчета импульсов умноженной частоты (с выхода управляемого делителя час-. тоты) в интервале входных импульсов.

Сигнал рассогласования определяет компенсирующее воздействие по фазе, а с учетом входной частоты — и компенсирующее воздействие по частоте.

Схема компенсатора фазовой ошибки может осуществлять сброс ошибки добавлением или вычитанием из входной последовательности импульсов повышенной частоты требуемого количества (как правило, не более трех). Однако такой способ коррекции приводит к неравномерности следования импульсов на импульсном входе реверсивного счетчика (соответственно к скачкам и сбоям реверсивного счетчика). Кроме того, при фазовой коррекции не учитывается частота входных импульсов (вносится дополнительная динамическая ошибка). Поэтому известное устройство обладает невысокой точностью умножения и интегрирования частоты импульсов.

Цель изобретения — повышение точности умножения интегрирования частоты импульсов и упрощение устройства за счет исключения компенсатора фазовой ошибки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для интегрирования частотно-импульсных сигналов, содерЖащее выходной счетчик, измеритель рассогласования, подключенный первым входом к информационному входу устройства, первый управляемый делитель частоты, соединенный счетным входом с шиной ввода первой опорной частоты, и блок комбинированного управления, содержащий триггер, элемент И и счетчик, подключенный входом управления установкой кода к входу устройства и к первому установочному- входу триггера. блока комби- нированного управления, соединенного вторым установочным входом с выходом счетчика блока комбинированного управления, а выходом — с первым входом элемента И блока комбинированного управления, подключенного вторым входом к шине ввода тактовой частоты, введены второй управляемый делитель частоты и дешифратор, а

3 блок комбинированного управления содержит реверсивный счетчик, соединенный выходами разрядов с входами дешифрвтора и установочными входами счетчика блока комбинированного управления, входом управления реверсом — со знаковым выходом измерителя рассогласования, в счетным входом — с выходом элемента И блока комбинированного управления, подключенного третьим входом к выходу модуля рассогласования измерителя рассогласования, сбединенного вторым входом с выходом выходного ,счетчика, подключенного суммирующим и вычитвющим входами к выходам первого и второго управляемых делителей частоты соответственно, управляющие . входы которых соединены с первой и второй группами выходов, дешифратора, причем второй управляемый делитель частоты подключен счетным входо к шине ввода второй ойорной частоты, в счетный вход счетчика блока комбинированного управления соединен с шиной ввода тактовой частоты.

На фиг.1 дана блок-схема предлагаемого устройства для интегрирования частотно-импульсных сигналов1 нв фиг,2 — схема возможного варианта реализации измерителя рассогласования.

Устройство для интегрирования частотно-импульсных сигнвпов (фиг.1) содержит первый и второй управляемые делители 1 и 2 частоты, дешиФратор 3, блок 4 комбинированного управления, выходной счетчик 5 (реверсивного тика), измеритель 6 рассогласования, вход 7 устройства и шины 8 и 9 ввода первой.и второй опорных частот. Блок 4 комбинированного управления содержит счетчик

10, триггер 1 1, элемент И 12, реверсивный счетчик 13 и шину 14 ввода тактовой частоты. Измеритель б рассогласования (фиг.2) содержит Ктриггеры 15 и 16, Р5-триггер 17 и элементы ИПИ 18, И 19 и 20 и И-ИЛИ

21 и 22.

Управляемые делители 1 и 2 частоты предназначены для формирования импульсов повышенных частот (по отношению к входной частоте) в соответствии с выражениями

1160444 4 где f„, 4 — первая и вторая некратные друг другу опорные частоты;

e„,82 — коэффициенты деления, S формируемые на выходах дешифратора 3.

Дешифратор 3 используется по прямому назначению. Он как бы расщепляет сигнал (код 6 ) с выхода блока 4

1ð комбинированного управления на два

8 и Я„ в соответствии с требуемым коэффициентом умножения частоты.

Блок 4 комбинированного управления предназначен для формирования кода Q в зависимости от сигнала рассогласования dj и входной частоты импульсов j „ . Могут быть ре- ализованы различные законы управления (пропорционально-интегральный, пропорционально-интегрально-дифференциальный и т.д.) в зависимости м от выбора принципиальной схемы.

Так, может быть использована принципиальная схема (фиг.1) с использованием реверсивного счетчика 13, счетчика 10, триггера 11 и элемента

И 12. Для расширения частотного диапазона блок 4 .комбинированного управления должен выдерживать соотг о

Зв ношение: - — const (где йй -при о ращение кода), что достигается хорректирующим контуром в его составе (счетчик 10, триггер 11 и элемент

И 12). Для вычисления интервалов может быть использована тактовая частота 1 ) f, или же использована одна из опорных частот. Выходной счетчик 5 предназначен для формирования цифрового и импульсного выходных сигналов устройства путем .алгебраического суммирования импульсов разных частот, поступающих на его суммирующий и вычитающий входы (динамически изменяемых в зависиМОСТИ ОТ СОСТОЯНИЯ ВХОДНОГО IIPO цесса).

Измеритель 6 рассогласования предназначен для измерения рассогласования по величине и знаку между входной „ и выходной f частотами.

Измерение может осуществляться на скользящем временном интервале.

Для реализации измерителя рассогласования может быть использован реверсивный счетчик, подсчитывающий импульсы - Ф в интервале импульсов и дешифратор, определяющий модуль

Ы)и знак sgn af рассогласования, 11604

3 измеритель 6 рассогласования может быть также реализован. с использованием 3К-триггеров (фиг.2), элементов

И, ИЛИ, НЕ и R5 -триггера.

Изменение знака входного процесса (направления изменения) может осуществляться переключением входов опорных .частот (не показано), кроме того, установочные входы выходного счетчика 5 можно подключить к шине 10 корректирующего кода для юстировки.

Устройство работает следующим образом.

При передаче плавно изменяющего.ся процесса (например, угла враще- 15 ния инерционного обьекта) методом равных приращений по каналу связи передается последовательность импульсов частоты Г„ (следующих через равные угловые интервалы) и юсти- 20 ровочные импульсы (определяющие значения корректирующих кодов), устанавливающие счетчик 5 в требуемое состояние. В интервалах между юстировочными импульсами устройство осу- 25 ществляет экстраполяцию состояния процесса, используя его инерционные свойства. Направление изменения процесса оценивается предварительно и определяется для интегратора со- Зо отношением опорных частот. Замкнутый контур, содержащий блок 4 ком1, бинированного управления, дешифратор

3, управляемые делители 1 и 2 частоты, счетчик 5 и измеритель 6 рассогласования осуществляет слежение за частотой входных импульсов и ее кратное умножение. Изменение частоты импульсов повышенных частот.Г+ и Хдостигается изменением коэффициентов деления управляемых делителей 1 и 2

f частоты, причем каждому значению кода с выхода блока 4 комбинированного управления соответствует на выходах дешифратора 3 определенная пара управляющих сигналов. Блок 4 комбинированного управления изменяет приращение дQ, пропорционально Я чем и достигается слежение эа часготой входных импульсов в широком диапазоне частот с сохранением точности воспроизведения инерционного процесса. Так, при низкой частоте входных импульсов, управляющее воздействие изменяется на большую величину, позволяющую эффективно компенсировать ошибку по частоте, чем при высокой частоте (достигается малая динамическая ошибка в широком диапазоне частот). Компенсация фаэовой ошибки осуществляется раз-несением частот 1, и по величине, . чем и достигается эффект фазовой коррекции. Код состояния инерционного процесса формируется на вьасоде счетчика 5 путем алгебраического суммирования импульсов, поступающих на его суммирующий и вычитающий входы относительно установленного значения.

По сравнению с нзвестньм предлагаемое устройство обладает большей точностью (ориентировочно на 20ЗОХ). 3 известном устройстве используется неравномерная фаэовая коррек" ция (добавление или вычитание имйульсов), осуществляемая после частотной коррекции. Аппаратурная реализация предлагаемого устройства значительно проще, так как функцию фаэовой «оррекцни выполняют управляемые делители частоты (достигается совмещение фазорой и частотной коррекций). Уменьшение аппаратурных затрат ориентировочно на 25 Ж достигается за счет использования двух некратных опорных частот.

1160444

11б0444 зги/d ) Составитель С.Казинов

Техред Л.Коц обняк Корректор Л.Пилипенко

Редактор Г.Волкова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 378f/48 Тйрал 7f0 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5