Генератор с управляемой частотой следования импульсов

 

ГЕНЕРАТОР С УПРАВЛЯЕМОЙ ЧАСТОТОЙ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий делитель частоты, счетчик импульсов, блок элементов И, два регистра, элемент сравнения, реверсивный счетчик, триггер, два элемента И и генератор тактовых импульсов , выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, установочные входы которого соединены с выходами блока элементов И, первые входы которых подключены к входам первого регистра, информационные входы которого соединены с шиной кода скорости изменения частоты, а вход синхронизации первого регистра подключен к входной пшне сигнала записи кода и вход синхронизации второго регистра, информационные входы которого соединены с шиной кода заданной частоты, а выходы второго регистра подключены к первым входам элемента сравнения, вторые входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, вычитающий и суммирующий входы которого подключеSCECO OSHAS ш.1 : 1-гн t f ).. .ч ШМ; :Т15КА ны соответственно к выходам первого и второго элементов И, первые входы которых соединены между собой, с выходом счетчика импульсов и вторыми входами блока элементов И, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , в него введены дополнительный счетчик импульсов, преобразователь кодов, дешифратор нуля, блок сравнения кодов, ключ, два дополнительных триггера, четыре формирователя импульсов , четьфе элемента ИЛИ и семь . дополнительных элементов И, при этом выходная шина подключена к выходу и входу записи дополнительного счет (Л чика импульсов, установочные входы iKOToporo соединены с вьпсодами преобразователя кодов, входы которого подключены к выходам реверсивного сч.тчика, к первой группе входов блока сравнения кодов и входам дешифратора нуля, выход которого соесо со динен с первым входом первого дополнительного элемента И и через первый формирователь импульсов с 00 входом синхронизации основного тригел гера и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и выходу второго формирователя импульсов, вход которого соединен с первым вькодом ключа и первым входом основного триггера, выход которого подключен к выходной шине знака, а второй вход основного триггера соединен с вторым выходом ключа и через третий формирователь импульсов с вторым входом второго элемента ИЛИ и третьим входом первого элемента ИЛИ, выход которого

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19» (11) (5D 4 Н 0 К 72

KECKÚç|», g

ОГ)ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВЪ1ЯЧ;; 1 „= д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3693177/24-21 (22) 16. 01. 84 (46) 23. 11. 85. Вюл. 11» 43 (71) Пермский политехнический институт (72) Е.Л. Кон, Н.Н. Матушкин, П.Я. Пьянков и А.А..10жаков (53) 621.373 (088.8) (56) Авторское свидетельство, СССР

11» 744917, кл. Н 03 К 3/72, 1978., Авторское свидетельство СССР

11» 519842, кл. Н 03 К 3/72, 1984. (54)(57) ГЕНЕРАТОР С УПРАВЛЯЕМОЙ

ЧАСТОТОЙ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий делитель частоты, счетчик импульсов, блок элементов И, два регистра, элемент сравнения, реверсивный счетчик, триггер, два элемента И и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, установочные входы которого соединены с выходами блока элементов И, первые входы которых подключены к входам первого регистра, информационные входы которого соединены с шиной кода скорости изменения частоты, а вход синхронизации первого регистра под. ключен к входной шине сигнала записи кода и вход синхронизации второго регистра, информационные входы которого соединены с шиной кода заданной частоты, а выходы второго регистра подключены к первым входам элемента сравнения, вторые входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, вычитающий и суммирующий входы которого нодключе- . ны соответственно к выходам первого и второго элементов И, первые входы которых соединены между собой, с выходом счетчика импульсов и вторыми входами блока элементов И, о т л ичающий с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него введены дополнительный счетчик импульсов, преобразователь кодов, дешифратор нуля, блок сравнения кодов, ключ, два дополнительных триггера, четыре формирователя импульсов, четыре элемента ИЛИ и семь . дополнительных элементов И, при этом выходная шина подключена к выходу и входу записи дополнительного счетчика импульсов, установочные входы которого соединены с выходами преобразователя кодов, входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика, к первой группе входов блока сравнения кодов и входам дешифратора нуля, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного элемента И и через первый формирователь импульсов с входом синхронизации основного триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и выходу второго формирователя импульсов, вход которого соединен с первым выходом ключа и первым входом основного триггера, выход которого подключен к выходной шине знака, а второй вход основного триггера соединен.с вторым выходом ключа и через третий формирователь импульсов с вторым входом второго элемента ИЛИ и третьим входом первого элемента ИЛИ, выход которого

1 193785

1Î

1S подключен к входу первого дополнительного триггера, первый выход которого соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, а второй вход третьего элемента ИЛИ подключен,к выходу третьего дополнительного элемента И, первый вход которого соединен с первым выходом блока сравнения кодов, вторая группа входов которого подключена к первым входам элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом четвертого дополнительного элемента И, второй вход-которого подключен к второму выходу первого дополнительного триггера и первому входу пятого дополнительного элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, а второй вход четвертого элемента ИЛИ соединен с выходом

Изобретение относится к импульсной технике и может. был ь использовано в системах управления и регулирования, например, линейными двигателями .

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет устранения неравномерности изменения частоты выходного сигнала и возможности формирования знака выходного сигнала.

На фиг.1 представлена структурная схема генератора с управляемой частотой следования импульсов; на фиг.2 — пример реализации блока сравнения кодов.

Генератор с управляемой частотой следования импульсов содержит генератор 1 тактовой частоты, делитель 2 частоты, два. регистра 3 и 4, блок элементов И 5, два счетчика импульсов 6 и 7, элемент 8 сравнения, преобразователь 9 кодов, дешифратор 10 нуля, реверсивный счетчик 11, ключ

12, .три триггера 13-15, четыре шестого дополнительного элемента И, первый вход которого подключен к второму выходу блока сравнения кодов, а второй вход шестого дополнительного элемента И соединен с вторым входом третьего дополнительного элемента И и первым выходом второго дополнительного триггера, второй выход которого подключен к вторым входам второго и пятого дополнительных элементов И.и первому входу седьмого дополнительного элемента И, выход которого через четвертый формирователь импульсов соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго дополнительного триггера, причем выход четвертого дополнительного элемента И соединен с вторым входом седьмого дополнительного элемента И и управляющим входом делителя частоты, вход -которого подключен к второму входу первого дополнительного элемента И, выход которого соединен со счетным входом дополнительного счетчика импульсов.,2 формирователя импульсов 16-19,четыре элемента ИЛИ 20-23, девять элементов И 24-32 и блок 33 сравнения кодов °

Выход генератора 1 тактовых им.пульсов соединен с входом делителя

2 частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика 6 импульсов, установочные входы которого соединены с выходами блока элементов И 5, первые входы которых подключены к выходам первого регистра 3, информационные входы которого соединены с шиной кода скорости изменения частоты, а вход т синхронизации первого регистра 3 подключен к входной шине сигнала записи кода и входу синхронизации второго регистра 4, информационные входы которого соединены с шиной кода заданной частоты, а выходы второго регистра 4 подключены к первым входам элемента 8 сравнения, вторые входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика 11, 3 11 вычитающий и суммирующий входы которого подключены соответственно к выходам элементов И 24 и 25, первые входы которых соединены между собой, с выходом счетчика 6 и вторыми входами блока элементов И 5, при этом выходная шина подключена к выходу и входу записи счетчика 7 импульсов, установочные входы которого соединены с выходами преобразователя 9 кодов, входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика 11, к первой группе входов блока 33 сравнения кодов и входам дешифратора 10 нуля, выход которого соединен с первьм входом элемента И

26 и через формирователь импульсов

16 с входом синхронизации триггера

13 и первым входом элемента ИЛИ 20, второй вход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 21 и выходу формирователя 17 импульсов, вход которого соединен с первым выходом ключа 12 и первым входом триггера 13, выход которого подключен к выходной шине знака, а второй вход триггера 13 соединен с вторьм выходом ключа и через формирователь 18 импульсов с вторьм входом элемента ИЛИ 21 и третьим входом элемента ИЛИ 20, выход которого подключен к входу триггера 14, первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 22, выход которого соединен с вторым входом элемента И 24, а второй вход элемента ИЛИ 22 подключен к выходу элемента И 28, первый вход которо-. го соединен с первьм выходом блока

33 сравнения кодов, вторая группа входов которого подключена к первым входам элемента 8 сравнения, выход которого соединен с первьм входом элемента И 29, второй вход которого подключен к второму выходу триггера 14 и первому входу элемента И 30, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ

23, выход которого подключен к второму входу элемента И 25, а второй вход элемента ИЛИ 23 соединен с выходом элемента И 31, первый вход которого подключен к второму выходу блока 33 сравнения кодов,а второй вход элемента И 31 соединен с вторым входом элемента И 28 и с первым выходом триггера 15, второй выход которого подключен к

93785 4

5

45 вторым входам элементов И 27, 30 и к первому входу элемента И 32, выход которого через формирователь 19 импульсов соединен с третьим входом ,элемента ИЛИ 21, выход которого подключен к входу триггера 15, причем выход элемента И 29 соединен с вторым входом элемента И 32 и с управляющим входом делителя 2 часто-. ты, вход которого подключен к второму входу элемента И 26, выход которого соединен со счетным входом счетчика 7 импульсов.

Генератор с управляемой частотой следования импульсов работает следующим образом.

В режиме измерения частоты следования импульсов ключ 12 своего положения не изменяет, триггеры 1315 находятся в исходном,(нулевом) состоянии. В регистры 4 и 3 заносятся соответственно коды заданной частоты и „ « и.скорости ее изменения М q „»+ для чего подается управляющий сигнал Запись".

Так как состояния реверсивного счетчика 11 и регистра 4 различны, то на выходе элемента 8 сравнения— сигнал "0". Это в свою очередь приводит к тому, что на выходе эле.мента И 29 сигнал "0". Поэтому делитель 2 разблокирован и импульсы с выхода генератора 1 через делитель 2 поступают на вход счетчика

6. Так как триггеры 13-15 находятся в нулевом состоянии, то на выходах элементов И 27,30 и 32 формируется сигнал "0" ° Блок 33 сравне-. ния кодов производит сравнение нового и текущего кодов частоты и формирует сигнал ".1" либо на первом выходе, если код М 1 „, установленный в регистре 4, меньше установленного ранее в реверсивном счетчике 11 кода И y qq< либо на втором выходе, если М „,„„> и

4 5olф

Пример реализации блока сравнения кодов 33 представлен на фиг.2 н выполняет операцию сравнения двух цифровых величин и определяет наибольшую из них. Функционально он выполнен на основе одноразрядных сумматоров и логических элементов И-НЕ, предназначенных для формироэания сигналов на выходах при

И 11 я < Й < 3 (выход 1 ) и

Н <1 ) и ц (выход 2) . Пусть

5 11

11 „ „„ К „4, тогда открывается элемент И 28 и сигнал с его выхода через элемент ИЛИ 22 открывает элемент И 24. Импульсы переполнения счетчика 6 поступают через элемент И 24 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 и через блок элементов И 5 периодически устанавливают счетчик 6 в исходное состояние, cooTBpTcTBóþùåå коду скорости изменения частоты М к 1 „д, записанному в регистр 3.

Код скорости изменения частоты определяет частоту импульсов переполнения первого счетчика 6. Состояние реверсивного счетчика 11 начинает изменяться в направлении уменьшения его содержимого до кода заданной частоты. При этом на выходах реверсивного счетчика 11 появляются коды, соответствующие значению текущей выходной частоты, которые преобразователем 9 кодов преобразуются в код изменения выходной частоты.. Значения реверсивного счетчика 11 отличны от "0", поэтому на выходе дешифратора 10 нуля сигнал "1" и импульсы с выхода генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 7. Частота импульсов переполнения счетчика 7 начинает изменяться в сторону уменьшения с каждым импульсом переполнения счетчика 7.

В момент равенства кодов на выходах реверсивного счетчика 11 и регистра 4 срабатывает элемент 8 сравнения, который через элемент И

29 .блокирует делитель 2, и работа счетчика 6 прекращается. Это приводит и к остановке .реверсивного счетчика 11. Таким образом, устройство достигло заданной частоты с заданной скоростью. В дальнейшем генератор работает в установившемся режиме.

Если М 1 С ) М 4 ь *, то откры вается элемент И 31 и сигнал с его выхода через элемент ИЛИ 23 открывает элемент И 25. При этом импульсы переполнения счетчика 6 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 11 и частота импульсов переполнения счетчика 7 будет увеличиваться до момента равенства кодов на выходе реверсивного счетчика 11 и регистра 4, то есть до достижения заданной частоты.

Установившийся режим характеризуется тем, что устройство выраба93785 6

5

55 тывает неизменную частоту следования, импульсов с управляющим сигналом определенного знака.

При этом триггеры 13-15 находятся в исходном (нулевом) состоянии.

В регистры 4 и 3 занесены соответственно коды заданной частоты

М „„и .скорости ее изменения и „ 4, ключ 12 своего положения не изменяет и находится, например, в верхнем положении, т.е. задан положительный знак управляющего воздействия. При этих условиях состояние реверсивного счетчика 11 и регистра 4 идентичны, поэтому на выходе элемента 8 сравнения сигнал

"1". На выходе элемента И 29 также сигнал "1", так как на другом его входе "1", поступающая с инверсного выхода триггера 14. Сигнал с выхода элемента И 29 блокирует делитель 2, поэтому импульсы на счетный вход счетчика 6 не поступают. Счетчик 6 своего состояния не изменяет, и, следовательно, отсутствует сигнал на его выходе. Отсутствие сигнала на выходе счетчика 6 приводит к тому, что состояние реверсивного счетчика 11 остается неизменным.

Код с выхода реверсивного счетчика 11, преобразованный преобразователем 9 кодов, поступает на уста.новочные входы счетчика 7. Это код записывается в счетчик 7 по импульсу переполнения этого счетчика. Частота следования этих импульсов и является выходной частотой. Так как код реверсивного счетчика 11 не равен "0", то на выходе дешифратора 10 нуля сигнал "1" и импульсы генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 7 через элемент И 26, вызывая его переполнение. Устройство вырабатывает неизменную частоту.

В режиме изменения знака управляющего воздействия помимо смены кодов заданной частоты и скорости изменения частоты изменяется положение ключа 12, который задает знак.

Пусть, например, ключ 12 переключается из верхнего положения в нижнее. По перепаду сигнала из "1" в

"0" срабатывает формирователь 17 импульсов, который через элементы

ИЛИ 20 и 21 устанавливает триггеры

14 и 15 в единичное положение, при этом срабатывает элемент И 27. Хригв реверсивном счетчике 11 увели.чивается, а частота выходного сигнала по величине возрастает. На этом этапе элемент И 29 открыт, поэтому сигнал с элемента 8 сравнения при равенстве кодов реверсивного счетчика 11 (текущий код частоты) и регистра 4 (заданный код) поступает на управляющий вход де-, о лителя 2 и запрещает прохождение импульсов на счетный вход счетчика 6. Этот же сигнал через элемент И 32, формирователь 19 импульсов по перепаду сигнала из

15 "0" в "1" и элемент ИЛИ 21 устанавливает в нулевое состояние триггер 15. Таким образом, заданная частота достигнута с заданной скоростью и с заданным управляющим

20 воздействием.

При переключении ключа 12 из нижнего положения в верхнее, по перепаду сигнала из "1" в "0" срабатывает формирователь 17 импульсов, 25 который через элементы ИЛИ 20,21 устанавливает триггеры 14 и 15 в единичное состояние. Далее генератор срабатывает так.же как и при переключении ключа 12 из верхнего положения в нижнее.

Преобразователь 9 кодов предназначен для линеаризации характеоистики генератора и может быть реализован на основе постоянного за35 поминающего устройства (ПЗУ). Пример .его реализации приведен на фиг.3. Код частоты М с ревер за4 сивного счетчика 11 поступает на дешифратор преобразователя 9 кодов

4а (фиг.3). На одном иэ выходов дешифратора появляется .сигнал, по которому из ПЗУ извлекается код час-! тоты 84 который определяется по формуле зт

< 0 = " К

43аА где - тактовая частота генератора 1

k — емкость счетчика 7;

И„ — величина кода частоты

50 в реверсивном счетчике 11;

Ы вЂ” коэффициент пропорциональности.

В НЗУ записаны все возможные ( значения кодов Й4 «, которые подаются на вход счетчика 7, а их адресами в ПЗУ являются соответствующие значения кодов частоты Ч с выходов реверсивного счет. чика 11.

7 1193785

rep l5 находится в единичном состоянии до тех пор, пока выходная частота не достигнет заданного значения, причем сигнал "0", подаваемый с его инверсного выхода на входы элементов И 28, 31, запрещает прохождение сигналов с блока 33, и он на работу устройства влияния не оказывает. Кроме того, сигнал " 1", подаваемый с прямого выхода триггера 15 на входы элементов И 27 и 30, раэрешает прохождение сигнала с прямого выхода триггера 14 на вход элемента ИЛИ 22 и открывает элемент И 32. Так как триггер 14 находится в единичном состоянии, то на . выходе элемента ИЛИ 22 сигнал "1", т.е. в реверсивном счетчике 11 импульсами переполнения счетчика 6 через элемент И 24 начнется уменьшение значения кода до нуля, что соответствует нулевой частоте на выходе генератора.

Элемент И 29. закрыт сигналом

11 lt

О. с инверсного выхода триггера 14 и поэтому возможное срабатывание элемента 8 сравнения не приводит к прекращению поступления импульсов через делитель 2 на счетный вход счетчика 6.

Когда на выходных шинах реверсивного счетчика 11 появляется код, соответствующий нулевой выходной частоте, срабатывает дешифратор 10 нуля, возвращая триггер 14.в исходное состояние через формирователь 16 импульсов, по перепаду сигнала из "1" в "0" и элемент ИЛИ 20, и прекращая поступление импульсов с выхода генератора 1 через элемент И 26 на счетный вход счетчика 7 на время нахождения реверсивного счетчика

11 в нулевом состоянии. При срабатывании дешифратора 10 нуля, в синхронизированный триггер 13 переписывается информация с выходов ключа 12. Изменившееся состояние триггера 13 устанавливает управляемому объекту смену знака регулируемой величины.

При возврате триггера 14 в исходное состояние открывается элемент И 30 и импульсы переполнения счетчика 6 начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика 11 через элемент И 25, который открывается сигналом с элемента ИЛИ 23. При этом значение кода

1 t 93785

1193785 дв2

Тирах 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7324/58

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

Составитель В. Лобынцев

Редактор Н. Данкулич Техред Л.Мартяшова Корректор И. Эрдейи