Дифференцирующее устройство

 

ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО , содержащее делитель частоты, первый регистр, два счетчика, первый из которых соединен счетным входом с выходом блока синхронизации, подключенного сигнальным входом к входу устройства, а тактовым входом - к первому выходу генератора тактовых импульсов, первый триггер, соединенный прямым выходом с входом преобразователя широтно-импульсного сигнала в напряжение, и два элемента И, первый из которых подключен первым входом к инверсному выходу первого триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона дифференцируемых частот и повышения чувствительности устройства, в него дополнительно введены второй регистр, два блока сравнения, три элемента задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий элемент И и второй триггер, выход которого является знаковым выходом устройства, а установочные входы соединены с выходами первого и второго элементов И соответственно, причем второй вход второго элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера , соединенного счетным входом через первый элемент задержки с вторыми входами первого и второго элементов И и выходом третьего элемента И, подключенного первым входом к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а вторым входом - к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, подключенного кодовым выходом к первым входам первого и второго блоков сравнения, а выходом переполнения - к входу делителя частоты, соединенного выходом с входом управления i записью первого регистра и входом второго элемента задержки, подключенного выходом к входу управления записью второго регистра и входу третьего элемента задержки, выход которого соединен с входом обнуления первого счетчика, подключенного кодовым выходом к информационному входу второго регистра , соединенного выходом с вторым входом второго блока сравнения и информационным входом первого регистра, подключенного выходом к второму входу первого 00 00 блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подк-тюченного вторым входом к выхоСП ду второго блока сравнения и третьему входу о первого элемента И.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /"

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3732611/24-24 (22) 27.04.84 (46) 30.10.85. Бюл. № 40 (72) В. А. Добрыдень (71) Харьковский инженерно-строительный институт (53) 681.335 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 711586, кл. G 06 G 7/18, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 481919, кл. G 06 1 3/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 982035, кл. и 06 1 3/00, 1981. (54) (57) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОАСТВО, содержашее делитель частоты, первый регистр, два счетчика, первый из которых соединен счетным входом с выходом блока синхронизации, подключенного сигнальным входом к входу устройства, а тактовым входом — к первому выходу генератора тактовых импульсов, первый триггер, соединенный прямым выходом с входом преобразователя широтно-импульсного сигнала в напряжение, и два элемента И, первый из которых подключен первым входом к инверсному выходу первого триггера, отличаюи ееся тем, что, с целью расширения диапазона дифференцируемых частот и повышения чувствительности устройства, в него дополнительно введены второй регистр, два блока сравнения, три элемента задержки, элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий элемент И и второй триггер, выход которого является знаковым выходом устройства, а установоч„„SU„„1188759 A р 4 G 06 G 7/18; G 06 F 7/64 ные входы соединены с выходами первого и второго элементов И соответственно, причем второй вход второго элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, соединенного счетным входом через первый элемент задержки с вторыми входами первого и второго элементов И и выходом третьего элемента И, подключенного первым входом к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а вторым входом — к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, подключенного кодовым выходом к первым входам первого и второго блоков сравнения, а выходом переполнения — к входу делителя частоты, соединенного выходом с входом управления записью первого регистра и входом второго Е

Я элемента задержки, подключенного выходом к входу управления записью второго регистра и входу третьего элемента задержки, выход которого соединен с входом обнуления первого счетчика, подключенного кодовым выходом к информационному входу второго ре- Я гистра, соединенного выходом с вторым входом второго блока сравнения и информационным входом первого регистра, подключенного выходом к второму входу первого блока сравнения, выход которого соединен 00 с третьим входом второго элемента И и пер- Я) вым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу второго блока сравнения и третьему входу . первого элемента И.

1188759

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в составе систем автоматического управления и специализированных вычислительных установок при вычислении производной частотно-импульсных сигналов.

Цель изобретения — расширение диапазона дифференцируемых частот и повышение чувствительности устройства.

На чертеже представлена блок-схема дифференцирующего устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 синхронизации, первый и второй счетчики 3 и 4, первый и второй регистры 5 и 6, первый и второй блоки 7 и 8 сравнения, с первого по третий элементы

9 — 11 задержки, делитель 12 частоты, преобразователь 13 широтно-импульсного сигнала в напряжение, первый и второй триггеры 14 и 15, с первого по третий элементы

И 16 — 18 и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 19.

Генератор 1 генерирует на первом выходе короткие импульсы с периодом следования Т на втором его выходе формируются эти же импульсы, задержанные на время, мень-! о.

Ьлоки 7 и 8 сравнения формируют на своих выходах единичный сигнал в случае совпадения между собой кодов, поступаюгцих на их первые и вторые входы.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 3 и 4, регистры 5 и 6 и триггеры 14 и 15 установлены в нуль; сигнал на выходе преобразователя 13 равен нулю; установлен также заданный коэффициент d деления делителя 2 частоты.

Импульсы дифференцируемой частоты f„, поступающие на сигнальный вход блока 2 синхронизации, передаются на выход этого блока одновременно с очередными импульса v>и, поступающими на тактовый вход блока 2 с первого выхода генератора 1. Импульсы частоты (,. с выхода блока 2 поступают на счетный вход счетчика 3. На счетный вход счетчика 4 поступают импульсы с второго выхода генератора 1, вызывая периодическое переполнение этого счетчика, в результате на выходе делителя 12 частоты формируются импульсы с периодом

Т = d 2".Тв, где п = количество разрядов счетчика 4.

Каждый импульс с выхода делителя 12, поступая на вход управления регистра 5, вызывает запись в этот регистр содержимого регистра 6, затем (спустя время задержки элемента 10) этот импульс поступает на вход управления регистром 6, вызывая запись в этот регистр содержимого счетчика 3, после чего (с время задержки элемента 11) этот импульс устанавливает в нуль счетчик 3.

Все эти три действия выполняются в промежутке времени между импульсами с первого выхода генератора 1. К моментам времени

1О !

55 считывания информации из счетчика 3 в нем образуется код суммы импульсов дифференцируемой частоты за время Тд, т. е. входная частота устройства в определенном масштабе.

Таким образом, в регистры 5 и 6 записываются значения входной чатоты устройства, измеренные в моменты времени, отстоящие друг от друга на время Т . Каждый выходной импульс делителя 12 вызывает перемещение информации из счетчика 3 в регистры 5 и 6.

Таким образом, в регистре 6 всегда хранится код № последнего замера входной частоты, а в регистре 5 — код ¹ предыдущего замера.

Разность между этими кодами = 1 !6 № приближенно равна производной 1„входной частоты устройства по времени.

Пусть содержимое регистра 6 больше содержимого регистра 5 (входная частота увеличивается) и очередной импульс с выхода делителя 12 осуществляет вышеуказанный перенос информации, при этом оба счетчика 3 и 4 оказываются установленными в нуль и импульсы с второго выхода генератора 1 начинают заполнять счетчик 4.

При этом сигналы на выходах блоков 7 и 8 сравнения отсутствуют, элемент И 18 закрыт по первому входу нулевым сигналом с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и иимпульсы с первого выхода генератора 1 не проходят на выход элемента И 18. Триггер 14 находится при этом в нулевом состоянии.

Счетчик 4 продолжает накапливать импульсы с второго выхода генератора 1. После очередного импульса код счетчика 4 становится равным коду регистра 5 и срабатывает блок 7 сравнения, благодаря чему на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ возникает единичный сигнал и очередной импульс с первого выхода генератора проходит через элемент И 18 на вход элемента 9 задержки и вторые входы элементов И 16 и 7.

Импульс с выхода элемента и 18 через элемент И 17 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние (это состояние соответствует положительному значению производной f„), а спустя время задержки элементом 9 устанавливает триггер 14 в единичное состояние.

Следующим импульсом с второго выхода генератора 1 увеличивается код счетчика 4 и нарушается равенство кодов на входах блока 7 сравнения, выходной сигнал блока 7 становится равным нулю и через элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 закрывает элемент И 8.

После поступления Л импульсов с второго выхода генератора 1 (с момента срабатывания блока 7 сравнения) код счетчика 4 становится равным коду регистра 6. Срабатывает блок 8 сравнения и формирует на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 единичный сигнал. Очередной импульс с первого выхода генератора поступает через эле1188759 мент И 18 на вход элемента 9 задержки и на вторые входы элементов И 16 и 17. Этот импульс не проходит на выходы элементов

И 16, 17, так как они закрыты сигналом, поступающим с инверсного выхода триггера 14 на их первые входы. Спустя время задержки элемента 9 выходной импульс элемента И 18 устанавливает триггер 14 в исходное нулевое состояние.

Следующий импульс с второго выхода генератора 1 увеличивает код счетчика 4, равенство кодов на входах блока 8 сравнения нарушается и выходной сигнал блока 8 становится равным нулю. После этого происходит дальнейшее накопление импульсов в счетчике 4 до момента его переполнения, после чего вышеописанный процесс повторяется. Таким образом, за время между двумя импульсами переполнения счетчика 4 триггер 14 находится в единичном состоянии в течение времени То Л. Указанный процесс повторяется d раз до появления следующего импульса на выходе деления 12 частоты, который осуществляет обновление информации в регистры 5 и 6 и, следовательно, может изменить величину и знак разности Л, т. е. знак и абсолютное значение производной.

Таким образом, в процессе работы на входе преобразователя 13 будет широтно-модулированный сигнал с длительностью импульса, пропорциональной абсолютному значению производной.

В случае понижения входной частоты устройства, т. е. отрицательного значения производной, вышеописанные действия повторяются с той лишь разницей, что вначале срабатывает блок 8 сравнения, а затем блок?

30 сравнения. Поэтому импульс с выхода элемента И 18 при нулевом состоянии триггера 14 проходит через элемент И 16 и устанавливает триггер 15 в единичное состояние, соответствующее отрицательному знаку производной.

Если входная частота устройства постоянна, т. е. Ь = О, то блоки 7 и 8 срабатывают одновременно. При этом на выходе элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 остается нулевой Сигнал, запрещающий прохождение импульсов генератор 1 через элемент И 18.

Триггер 14 остается в нулевом состоянии в течение всего времени Тд а триггер 15 индицирует при этом знак предшествующего ненулевого значения производной, что соответствует запаздывающему характеру формирования напряжения на выходе преобразователя 13.

Предлагаемое устройство позволяет выполнять дифференцирование в более широком диапазоне изменения частоты следования входных импульсов, так как минимальное значение т;„периода следования входных импульсов ограничено лишь условием тая > 10 причем значение периода То может быть уменьшено в два раза, так как каждый из счетчиков 3 и 4 заполняется импульсами только с одного из выходов генератора 1.

Отсутствие ограничения т;, по величине Т позволяет обеспечить высокую чувствительность устройства в широком диапазоне дифференцируемых частот за счет соответствующего изменения интервала времени между моментами считывания информации в регистры 5 и 6.

1188759

Составитель С. Казинов

Редактор В. Ковтун Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 6747/52 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4