Преобразователь частота-код

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТА-КОД, содержащий генератор образцовой частоты , выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с первым входом второго ключа, первый вход через формирователь импульсов подключен к входу преобразователя, а второй вход - к первому выходу суммирующего счетчика, вторые и третьи выходы которого соединены с входами соответственно первого и второго блоков элементов И, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы первого и второго блоков элементов К соответ-. ственно объединены и подключены к соответствующим выходам вычитающего счетчика, отличающийся тем; что, с целью расширения функциональных возможностей путем реализации преобразования вида k-T , в него введены два блока сложения, делитель частоты, инвертор и элемент 2-2И-ИЛИ, выход которого соединен с входом суммирующего счетчика, установочный вход которого объединен с установочным входом вычитающего счетчика и подключен к третьему выходу блока управления, выходы первого и второго ключей соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков сложения,вто (Л рые входы которых подключены к выходам соответственно второго и первого элементов ИЛИ, выход первого блока сложения соединен с первым входом элемента 2-2И-ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления и через инвертор - с третьим входом элеменto та 2-2И-ИЛИ, выход первого ключа чеэ рез делитель частоты соединен с четвертым входом элемента 2-2И-ИЛИ и с 4 fO Л вторым входом второго ключа, а выход второго блока сложения подключен к входу вычитающего счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Н 03 И 5/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3745022/24-24 (22) 12.03.84 (46) 23.12,85, Бюл. М - 47 (71) Физико- механический институт им.Г.В, Карпенко АН УССР (72) P.À, Воробель и Я.В.Гапонюк

;53) 621,317.76(088.8) (56) Патент США 1(3801906, кл. 324-78D, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 533877, кл. Н 03 К 13/02, 04.11.74. (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТА-КОД, содержащий генератор образцовой час" тоты, выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого подключен к первому выходу .. блока управления, второй выход которого соединен с первым входом второго ключа, первый вход - через формирова-. тель импульсов подключен к входу преобразователя, а второй вход — к первому выходу суммирующего счетчика, вторые и третьи выходы которого соединены с входами соответственно первого и второго блоков элементов И, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго эле" .ментов ИЛИ, вторые входы первого и второго блоков элементов И соответ-.. ственно объединены и подключены к соответствующим выходам вычитающего счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функцио-. нальных возможностей путем реализации преобразования вида ); = k T„ в него введены два блока сложения, делитель частоты, инвертор и элемент 2-2И-ИЛИ, выход которого соединен с входом суммирующего счетчика, установочный вход которого объединен с установочным входом Вычитающего счетчика и подключен к третьему выходу блока управления, выходы первого и второго ключей соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков сложения,вторые входы которых подключены к выходам соответственно второго и первого элементов ИЛИ, выход первого блока сложения соединен с первым входом элемента 2-2И-ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом блока управления и через инвертор — с третьим входом элемента 2-2И-ИЛИ, выход первого ключа через делитель частоты соединен с четвертым входом элемента 2-2И-ИЛИ и с вторым входом второго ключа, а выход второго блока сложения подключен .к входу вычитающего счетчика.

1200425

Изобретение относится к цифровой измерительной и вычислительной технике и может использоваться в качестве функционального преобразователя частоты следования импульсов в код.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобразователя путем реализации преобразо вания вида Z = k Т„, z

На фиг.l приведена структурная схема преобразователя частота-код; на,фиг.2 — пример выполнения блока управления.

Преобразователь код-частота содержит суммирующий 1 и вычитающий 2 счетчики, блоки 3 и 4 элементов И, элементы ИЛИ 5 и 6, первый и второй блоки 7 и 8 сложения (частотноимпульсных последовательностей), элемент 2-2И-ИЛИ 9, первый и второй ключи 10 и ll, генератор 12 образцовой частоты, делитель 13 частоты, блок 14 управления, формирователь 15 импульсов, инвертор 16, каждый из блоков 7 и 8 состоит из элемента

ИЛИ 17 и элемента 18 задержки.

Блок 14 управления, состоящий из триггеров 19 и 20, элементов И 21-23, элементов 24 и 25 задержки, инверторов 26 и 27 и RC-цепочек 28-30.

Счетчики 1 и 2 выполнены двоичными, п — разрядными с коэффициентом пересчета И =2".

Преобразователь частота-код работает следующим образом.

Перед началом измерения на выходах блока 14 управления имеются низкие потенциалы. Формирователь 15, на вход которого поступает преобразуемая частота 1» ; формирует импульсы длительностью Т„= 1/4», передние фронты которых йоступают на первый вход блока 14 управления, вследствие чего на третьем выходе блока 14 появляется импульс, который устанавливает счетчик 1 в исходное нулевое состояние, счетчик 2. — в исходное единичное состояние. Одновременно на первом выходе блока 14 появляется высокий потенциал, который открывает ключ 10. Так как на второй и третий входы элемента 2-2И-ИЛИ 9 поступаютзапрещающий и разрешающий потенциалы соответственно, то импульсы с выхода генератора 12 через ключ 10, делитель 13 частоты и элемент

2-2И-ИЛИ 9 поступают на вход счетчика 1, в котором в определенный мо45

Так как блок 4 управляется инверсным кодом числа счетчика 2, то импульсы на выходе элемента ИЛИ 6 отсутствуют, Это означает, что на второй вход блока 7 импульсы с выхода блока 6 не поступают, На выход блока 7 сложения проходят только импульсы частоты 1,, поступающие с выхода ключа 10 на первый вход блока 7 сложения. Поэтому частота на выходе элемента 9 равна

fю/k, где k = 2 — коэффициент деления делителя 13; и — частота генератора 12 о образцовой частоты. мент времени 1 формируется число и с соответствующего выхода разряда счетчика 1 поступает импульс на второй вход блока 14 управления, 5, вследствие чего на его втором выходе появляется высокий потенциал,ко. торый открывает ключ II, а также является разрешающим и запрещающим потенциалом соответственно для второ10 го и третьего входов элемента

2-2И-ИЛИ 9, Поэтому импульс с выхода генератора 12 через блок 7 сложения и элемент 9 поступают на вход счетчика 1, а через делитель 13 ключ 11 и блок 8 сложения — на вход счетчика

2. Импульсы с выходов счетчика 2 через блок 3 элементов И,управляемых кодом числа й,, записанного в счетчике 1, и элемент ИЛИ 5 поступают

gp на второй вход блока 8 сложения. Импульсы с выходов разрядов счетчика через блок 4 элементов И, управляемых кодом числа М, записанного в счетчике 2, и элемент ИЛИ 6 посту25 пают на второй вход блока 7 сложения.

Процесс преобразования заканчивается в момент времени t> прихода заднего фронта импульса на выходе

gp формирователя 15, который устанавливает на первом выходе блока 14 управления низкий потенциал и тем самым закрывает ключ 10. В этот момент времени в счетчиках 1 и 2 формируются результаты преобразования частоты N и N соответственно.

Определим результаты преобразования Ъ| и Нz. Отметим, что все используемые ниже переменные величины являются функциями времени, т.е. к„ = f4 (t) N; =- „ (с) .

1200425 — f + f

dN

dt (6) д о

/2+ Е, «Щ

5 (7) 15

dN1

К

9 dt (2) «1 И, dN(+ с ,1 о «1

Ne Иг °

dNg

8 dt (8) 25 (3)

ИЖ„+ 2И„ЙИ =0, (Щ

И, H„

«1И г

=. -2—

И

112

dNg 1 dN2 — = -2 — j

dt ) И (О1 й„„

ln - - = 21n—

И И с))

Ио1 N2 или

И„„2 () э

ИО1 И2

55 откуда

И г

= Ио, 2 (12) Число Ио,, код которого формируется в счетчике 1 в момент времени равно

11

f,. dt ft, d о о

9 2 2 о о

С момента времени t в счетчиках

1 и 2 формируются числа N u N соответственно «, о<

1,. 1((1)

2 с)1

2 111 8

rpe N „„ — коэффициент пересчета счетчиков 1 и 2, Продифференцируя уравнения (1), получаем

Частоты 9 и Й8 фоРмируются путем сложения частотно-импульсных последовательностей, выполняемых блоками

7 и .8 сложения соответственно. Поэтому

f = f + f = f + f

9 ю С о 6

Счетчик 2 с блоком 3 элементов И и элементом ИЛИ 5 представляют собой двоичный умножитель частоты f

8 на число N 1, соответствующие инверсному коду числа N< счетчика 1.

Поэтому среднее значение частоты на выходе элемента ИЛИ 5, являющегося выходом двоичного умножителя, определяется выражением

/Ъ с (m с) (д).

«)l 1t)

Счетчик 1 с блоком 4 элементов И и элементом ИЛИ б представляет собой двоичный умножитель частоты f на с число N, соответствующее инверсному коду числа Ко счетчика 2. с

Поэтому среднее значение частоты f на выходе элемента 6 ИЛИ,являющегося выходом двоичного умножителя, определяется выражением я г 9 (ИнГИg)

«с И И

Подставив уравнения (2) в систе. му уравнений (3), пблучнм

1О В систему уравнений (6} подставим уравнения (4) и (5)

dN« . f +,dN(Ъ - N2

dt «) dt

«1И2 dN N — Nq — — = f0/2

dt î dt И

В уравнения (7) подставляем урав20 нения (2) «1И «1И2 N — и /2 — де = 0 dt Ит

Преобразовав уравнения системы (8), получаем

2 1 о (9)

2И1 1И2 = -ЕОИщДЕ. (10}

Просуммировав уравнения (9) и (10), получаем

Откуда после разделения перемен40 ных и интегрирования следует

5 1200425

Продифференцировав уравнения (12) получим

2N Nw

О 2 а

Откуда

2Ио Nm 2Nî

Подставив уравнение (16) в уравнение (12), получим о 2 у х

4Nî 4Ио

-21 1 — dN = f dt ° (14) о N z

Проинтегрировав уравнение (14) получим

1 =1

"г

z x

-2N N — = f dt (15) dNg

o> e N< o

Подставив пределы интегрирования, имеем (17) или» с учетом того» что fоt 2No!, получим

1 а Nm

dN = 2N — - (- — ) dN ! о Д N 2 ° г

С учетом уравнения (13) уравн (9) примет вид

I . 1

2NN(— -- — )= (— t) о w N N о г

Уравнения (16) и (17) показывают, что в момент окончания периода Т„ исследуемой частоты f в счетчике 2 устройства формируется код числа

N, пропорционального преобразуемой частоте f., а в счетчике 1 — код числа N<,ïðîïîðöèîíàëüíîão квадра-. ту периода Т„ преобразуемой частоты fx,1200425

Составитель Л.Захарова

РедактоР В.Иванова ТехРед Л.Микеш Корректор М.Самбрская

Закаэ 7878/61 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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