Устройство для функционального преобразования шим-сигналов

 

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (бР G 06 F 15/31

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3774059/24-24 (22) 19.07.84 (46) 15.02.86. Бюл. № 6 (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.Б.Смолов, Е.П.Угрюмов, И.В.Герасимов, Б.Т.Рачев (BG) и О.А.Фархи (ВС) (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 703825, кл. G 06 F 15/31, 1977.

Авторское свидетельство- СССР

¹ 560233, кл. G 06 Р 15/31, 1976. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬ-.

НОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ШИИ-СИГНАЛОВ, содержащее первый, второй, третий и

Ф четвертый преобразователи код-частота, первый и второй элементы И, элемент НЕ и первый и второй реверсивные счетчики, причем вход аргумента устройства соединен с входом элемента НЕ и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого преобразователя код-частота, а выход первого элемента И соединен с входом сложения первого реверсивного счетчика, вход вычитания которого соединен с выходом второго преобразователя код-частота, разрядные выходы первого реверсивного счетчика соединены соответственно с информационными входами второго преобразователя кодчастота и с входами вычитания пе1ьвого сумматора-вычитателя, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами первого преобразователя код-частота, тактовый вход которого соединен с входом первой опорной частоты устройства, тактовый вход второго пре-. образователя код-частота соединен с входом второй опорной частоты устройства, разрядные входы кода масштаба устройства соединены соответственно с входами сложения первого сумматора-вычитателя, выход третьего преобразователя код-частота соединен с входом вычитания второго реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены соответственно с входами вычитания второго сумматора-вычитателя и с информационными входами третьего преобразователя код-частота, разрядные выходы второго сумматора-вычитателя соединены соответственно с информационными входами четвертого преобразователя код-частота, выход элемента НЕ соединен с первым входом второго элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точнос- .

;ти преобразования относительной длительности широтно-импульсного сигнала в среднее значение частоты импульсной последовательности по закону корня квадратного, в него введены третий элемент И и первый и второй элементы ИЛИ, причем тактовый вход третьего преобразователя код-частота соединен с входом третьей опорной частоты устройства, вход элемента НЕ соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с входом четвертой опорной частоты устройства, вход пятой частоты которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй

1211749 вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выход первого г элемента ИЛИ соединен с тактовым входом четвертого преобразователя код-частота выход которого соеди7 нен с входом сложения второго реверсивного счетчика, входы сложения Э

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть ислользовано для вычисления функций, при задании аргумента в широтно-импульс5 ной форме, Целью изобретения является повышение точности преобразования IIIHMсигналов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый, второй, третий и четвертый преобразователя 1-4 код-частота, первый и второй сумматоры-вычитатели 5 и 6, пер15 вый и второй реверсивные счетчики

7 и 8, первый, второй и третий элементы И 9-11, элемент HE 12 и первый и второй элементы ИЛИ 13 и 14, причем вход 15 аргумента устройства соединен с входом элемента HE 12, с первым входом третьего элемента

И 11 и первым входом первого элемента И 9, выход которого соединен с входом сложения первого реверсивно25

ro счетчика 7, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами второго преобразователя 2 код-частота и с вычитающими входами первого сумматоравычитателя 5, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами первого преобразователя 1 код-частота. Тактовые входы первого, второго и третьего преобразователей 1-3 код-частота соединены соответственно с входами

16-18 первой, второй и третьей опорных частот устройства. Выход первого преобразователя 1 код-частота соединен с вторым входом первого

40 элемента И 9, выходы второго и третьего преобразователей 2 и 3 кодчастота соединены соответственно первого сумматора-вычитателя соединены соответственно с входами сложения второго сумматора-вычитателя, выходы второго и третьего преобразователей код-частота соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход ко" торого является выходом устройства. с входами вычитания первого и второ-. го реверсивных счетчиков 7 и 8 и с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ 14. Выход четвертого преобразователя 4 код-частота с входом сложения второго реверсивного счетчика 8, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами третьего преобразователя 3 код-частота и с вычитающими входами второго сумматоравычитателя 6, разрядные выходы которого соединены соответственно с информационными входами четвертого преобразователя 4 код-частота, вход

19 четвертой опорной частоты устройства соединен с вторым входом третьего элемента И 1, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ 13. Выход первого элемента ИЛИ 13 соединен с тактовым входом четвертого преобразователя 4 код-частота. Второй вход первого элемента ИЛИ 13. соединен с выходом второго элемента И 10, первый вход которого соединен с входом 20 пятой опорной частоты устройства, а второй вход второго элемента И 10 соединен с выходом элемента НЕ 12. Вход 21 кода масштаба устройства соединен соответственно с суммирующими входами первого и второго сумматороввычитателей 5 и 6. Выход второго элемента ИЛИ 14 является выходом 22 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Пусть в исходный момент времени реверсивные счетчики 7 и 8 обнулены.

На вход 21 подается код масштаба N, на вход 15 — широтно-импульсный сигнал с относительной длительностью Q а на входы 16-20 — соответственно

1211749

На выходе элемента ИЛИ 14 формируется импульсная последовательность с частотой, равной сумме частот импульсных последовательностей, фбрмируемых преобразователями 2 и 3.

В основу работы устройства положен итеграционный принцип усреднения импульсных потоков с использованием частотно-импульсной следящей !

О системы. В качестве схемы сравнения, вырабатывающей сигнал рассогласования, используется реверсивный счетчик. В устройстве два независимых контура работают параллельно: первый

15 выполнен на основе реверсивного счетчика 7, второй — на основе реверсивного счетчика 8. С помощью этих счетчиков осуществляется вычитание поступающих на их входы частот

20 импульсных потоков и интегрирование полученной разности с выдачей результата в виде двоичного кода.

Условием динамического равновесия устройства является равенство прира25 щений кодов суммирующих и вычитающих цепей в каждом реверсивном счетчике в течение первого следования широтно-импульсных сигналов аргумента, т,е. равенство средних значений частот импульсных последовательностей, поступающих на суммирующие и вычитающие входы счетчиков.

Условием динамического равновесия реверсивного счетчика 7 с уче35 том функциональных характеристик преобразователей l и 2, сумматоравычитателя 5 и элемента И 9 является

Q(N

40 где N

45 и

Иэ выражения (1) не трудно определить среднее значение выходного кода реверсивного счетчика 7

0f о»

N =N- — — — — —— (2)

fî

С учетом линейного закона преобразования код-частота на выходе

55 преобразователя 2 сформируется импульсный поток со средней частотой

fn 0 fo

F=--- — — — — — N (3) импульсные последовательности опорных частот f f f

01 о2 > ОЗ > 04 >

Первый же HMII bc> появившийся на выходе элемента И 9, записывается по входу сложения в реверсивный счетчик 7. Преобразователь 2 начинает вырабатывать импульсную последовательность, так как управляющий им код с выхода реверсивного счетчика 7 отличен от нуля. Импульсная последовательность с выхода преобразователя 2 поступает на вычитающий вход счетчика 7 и на первый вход элемента ИЛИ 14, Одновременно код с выхода счетчика 7 поступает на вычитающий вход сумматора-вычитателя

5. При этом управляющий код на преобразователе 1, равный разности между кодом масштаба и выходным кодом счетчика 7, уменьшается, что приводит к уменьшению количества импульсов, поступающих на суммирую-. щий вход реверсивного счетчика 7 через элемент И 9 во время действия широтно-импульсного сигнала аргумента.

Аналогично работает и счетчик 8, в прямую цепь которого включены сумматор-вычитатель 6, преобразователь 4 код-частота, элементы И 10 и 11, элемент НЕ 12 и элемент ИЛИ

13, а в обратную — преобразователь

3 код-частота. Отличие состоит в широтно-импульсном управлении импульсным потоком, поступающим на суммирующий вход реверсивного счетчика 8.

С помощью элементов Й 10 и 11, элемента НЕ 12 и элемента ИЛИ 13 осуществляется подача на частотный вход преобразователя 4 в течение времени действия широтно-импульсного сигнала аргумента опорной импульсной последовательности с частотой f оф у при отсутствии широтно-импульсного Ь сигнала аргумента подается импульсная последовательность с частотой — N)- - =N

fО1 fo

2 2" (1) — выходной код реверсивного счетчика 7; — код масштаба; — относительная длительность входного ШИИ-сигнала; — разрядность преобразователей 1 и 2 код-частота.

1211749 л, 105 01044(1- 1 05

Условием динамического равновесия счетчика 8 с учетом того обстоятельства, что во время действия входного ШИМ-сигнала на частотный вход преобразователя 4 поступает опорная частота f04, а во время его отсутствия — опорная частота f, является

Ne

+ (1 — Q)f

Ь4 о51

Г (4) где N — выходной код реверсивного е счетчика 8; п — разрядность преобразователей 3 и 4 код-частота .

Из уравнения (4) с учетом линейного закона преобразования код-частота преобразователя 3 средняя частота импульсного потока, формиру ..::о на

его выходе, равна

Принимая во внимание выражения (3) и (5), получаем среднюю частоту выходного импульсного потока в. виде 0 0i 4 04+(-a) f05

В результате нормирования частот по отношению к максимальному значе/ нию частоты F

Е макс выходной импульс10 ной последовательности получаем

Й 0 026 " @04 (1 ) 05

Значение й„; = Х ; /Р „„„„,, =1-5

Обозначим. Q = х, тогда при f-„ .Т ать 102 = а23 Коз = а53 Е4= а43

f0 = а; получаем рациональную функцию

20 б,а х a„x+(f-x)d5 — — =х р,а) +а5

М Fz Qz4a х d>4aÄx4(1 х)a5 (8) которая аппроксимирует функцию у = .= - х при х E (0,1; 1,0) с norpemностью, не превышающей 0,02Х.

ВНИИПИ Заказ 642/54l Тираж 673 Подписное

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