Устройство для формирования сигналов суммарной и разностной частот

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматической подстройки частоты, а также устройствах автоматики для преобразования перемещения в код. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем формирования сигнала от датчика перемещения с преобразованием его в выходной сигнал в виде кода с высокой точностью. Для .зтого в устройство дополнительно введены элементы И-НЕ 11 и 12, второй RS-триггер 15 и реверсивный счетчик 14 импульсов. Устройство также содержит усилители-ограничители 1 и 2, D-триггеры 3, 4, 9 и 16, сумматоры 5 и 6 по модулю два, первый RS-триггер 7, генератор 8 тактовых импульсов , элемент ИЛИ 10, входные шины 17 и 18, выходные шины 19-22. Предложенное устройство по сравнению с прототипом обладает более широкими функциональными возможностями, так как обеспечивает преобразование перемещения в код с более высокой точностью . 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5у 4 Н 03 К 5 156

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ,ПРИ ГКНТ СССР (21) 4159901/24-21 (22) 11. 12.86 (46) 07.01.89. Бюл. Р 1 (71) Институт теплофизики СО АН СССР (72) Э.К.Скворцов (53) 621..374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1228252, кл . Н 03 К 5/ 19, 1984.

Авторское свидетельство СССР

В 1100724, кл. Н 03 К 5/26, 1982.

Борзов H.È.Èíäóêòèâíûå преобразователи угла в код. Библиотека по автоматике. Вып. 408. — И.: Энергия, .1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРИИРОВАНИЯ

СИГНАЛОВ СУИЯАРНОИ И РАЗНОСТНОИ ЧАСТ0Т е (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматической подстройки частоты, а также устройствах автоматики для преобразования пере„.Я0„„1450095 А1 мещения в код. Цель иэобретения— расширение функциональных воэможностей — достигается путем формирования сигнала от датчика перемещения с преобразованием его в выходной сигнал в виде кода с высокой точностью. Для, этого в устройство дополнительно введены элементы И-НЕ !1 и 12, второй

RS-триггер 15 и реверсивный счетчик !

4 импульсов. Устройство также содержит усилители-orðàíèóèòåëè i и 2, D-триггеры 3, 4, 9 и 16, сумматоры 5 и 6 по модулю два, первый RS-триг- гер ?, генератор 8 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 10, входные шины 17 и 18, выходные шины l9-22. Предложен- а ное устройство по сравнению с прототипои обладает более иирокиии функди- (/) ональными возможностями, так как обеспечивает преобразование перемещения в код с более высокой точностью. 3 ил.

1450095

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в устройствах автоподстройки частоты, а также в устройствах автоматики для

5 преобразования перемещения в код.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства эа счет обеспечения возможности формирования сигнала от датчика пере- 10 мещений с преобразованием его в выходной сигнал в виде кода с высокой трчностью.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 и 3 — вре- 15 менные диаграммы работы устройства при измерении перемещений и при,формировании разностной частоты соответственно..

Устройство содержит первый и второй усилители-ограничители 1 и 2, выходы которых подключены к информационным входам первого и второго

D-триггеров 3 и 4, выходы которых соединены с первым и вторым входами первого сумматора 5 по модулю . два.

К первому входу второго сумматора 6 по модулю два подключен выход первого сумматора 5, а к второму входу 30 присоединен выход первого RS-тригге- ра 7, установочные S- u R-входы которого соединены соответственно с, тактовыми входами D-триггеров 3 и 4 и с первым и вторым выходами генератора 8 тактовых импульсов. Выход второго сумматора 6 соединен с информационным входом третьего Р-триггера 9, к тактовому входу которого подключен выход элемента KIH 10,. входы которого 40 соединены с выходами генератора 8.

К первым входам первого и второго элементов И-HE 11 и 12 присоединены соответственно .прямой и инверсный выходы второго сумматора Ь, к вторым 45 входам — прямой и инверсный выходы третьего D-òðèããåðà 9, а к третьим— выходы элемента 13 задержки, выход которого подключен к выходу элемента

ИЛИ 10. Выход первого элемента И-НЕ

11 соединен с. входом сложения реверсивного счетчика 14 импульсов и установочным S-входом второго RS-триггера 15, а выход второго элемента ИНЕ 12 — с входом вычитания реверсив55 ного счетчика 14 и установочным

R-входом второго RS-триггера 15, выход которого подключен к тактовому входу четвертого D-триггера 16, информационный вход которого соединен с выходом первого сумматора 5.

Первая и вторая входные шины 17 и 18 соединены с входами первого и второго усилителей-ограничителей 17 и 18 первая и вторая выходные шины

19 и 20 соединены соответственно с информационным входом и выходом четвертого П-триггера, третья выходная шина 21 соединена с выходом второго

RS-триггера 15, четвертая выходная шина 22 соединена с выходом реверсивного счетчика 14.

Устройство работает следующим образом.

Два входных сигнала а,(t) и b, (t) (фиг.2a,(2) с частотами f, и f.б усиливаются и ограничиваются усилителями-ограничителями 1 и 2 до получения импульсов с единичной амплитудой. При измерении перемещения входные сигналы имеют равные частоты.(фазовый сдвиг Г(/2 вследствие особенностей работы известных датчиков перемещения.

Дискретизация по времени и запоминание сигналов на период дискретизации производится с помощью триггеров 3 и 4, первый из которых тактируется в моменты времени ..., п, n+2 совпадающие с фронтами меандра гп(п), формируемого триггером 7 (фиг.2е), который переключается сигналами с выхода генератора 8, а второй тактируется .в моменты времени ..., n+1, и+3, ..., совпадающие со срезами меандра m(q) (фиг.26,).), Сигналы а,1(п) и b <(n) с выходов триггеров 3 и 4 суммируются по модулю два в сумматоре 5, на выходе которого формируется сигнал S(n) суммарной частоты f + Й (фиг.2д). Этот сигнал инвертируется в интервалах времени ..., (n+1, n+2), j n+3, n+4J, что выполняется в сумматоре 6, на другой вход которого поступает меандр m(n), формируемый триггером 7.

Сумматор 6 выдает как прямой, так и инверсный сигналы, которые являются разрешающими сигналами, действующими на первых входах элементов И-НЕ 11 и 12, Прямой сигнал сумматора — сигнал d(п) (фиг.2ж).

Сигналы d(n) и d(n) задерживаются на D-триггере 9 на один такт его работы, поэтому на прямом выходе Dтриггера 9 будет сигнал д(п-1) (фиг.29). Сигналы д(п-1) и д(п-1) действуют на вторых входах элементов

3 14500

И-НЕ 11 и 12. Третьи входы элементов

И-НЕ 11 и 12 стробируются сигналами

f(n) с выхода элемента 13 задержки (фиг.2и).

Таким образом, отрицательный импульс (сигнал k(n)) на выходе элемента И-НЕ 11 формируется при условии (фиг.2 к) d(n)d(n-1) = 1 и импульс отсутствует, когда d(n)d(n-1) = О. Условия формирования и отсутствия отрицательного импульса (сигнала 1(п)) . на выходе элемента И-НЕ 12 будут (фиг.2 ): d(n)d(n-1) = 1 и d(n) х. х d(n-1) = О. 15

Выполнение условия d(n)d(n-1) = 1 или,соответственно, условия d(n) х х d(n-1) = i означает, что в сигнале

d(n) сохраняется значение t или значение 0 при переходе через момент. 20 дискретизации входных сигналов. Эти случаи имеют место, если входные сигналы a (n) и Ь (п) имеют равные час тоты и фазовый сдвиг, что соответст- . вует случаю измерения перемещений. 25

Импульсы k(n) и 1(n) подсчитываются реверсивным счетчиком 15 по приращению содержимого которого можно судить о перемещении.

Таким образом, можно сказать, что З0 положительное элементарное перемещение следует суммировать при сохранении.единичного значения сигналом

d(n), а отрицательное элементарное перемещение — при сохранении тем же сигналом нулевого значения.

Тем самым доказано, что импульсы на выходах элементов И-НЕ 11 можно использовать для счета элементарных перемещений с учетом их знаков и при 40 этом отсчитывать четыре элементарных перемещения на период входного сигнала. Для каждого же из входных сиг- налов оказывается достаточным всего двух отсчетов на период. 45

Теперь рассмотрим формирование сигнала разностной частоты предлагаемым способом. Входные сигналы после дискретизации а (н) и Ь >(n), имеющие разные частоты, показаны на фиг.3a,b. 5п

Формируемые сигнал Б(п), меандр m(n), сигнал d(n), а также импульсы элементарных перемещений - сигналы k(n) и

1(n) — показаны на фиг.З 5-и. Формирование сигнала разностной частоты сводится к подаче импульсных последовательностей, соответствующих элементарным перемещениям разных знаков, на разные установочные входы второго

4.

RS-триггера 15, на выходе которого будет формироваться сигнал 1(п) разностной частоты (фиг.Зи) .

Фронты и срезы сигнала разностной частоты формируются в моменты времени, когда фронты (срезы) . входного сигнала более высокой частоты "обгоняют" фронты (срезы) входного сигнала более низкой частоты.

Ъ

Но при "обгоне" фронт (срез) сигнала более высокой частоты из отстающего становится операжающим, что равнозначно изменению знака фазового сдвига сигналов, т.е. изменению знака формируемых при этом элементарных перемещений. Если знак элементарных перемещений изменяется с "-" на. "+", то триггер 15 сформирует фронт сигнала разностной частоты, а если знак изменяется с "+" на "-", то будет сформирован срез сигнала разностной частоты.

Наконец, рассмотрим формирование сигнала r(n) знака разностной частоты предлагаемым способом. При совпадении фронтов суммарной и разностной частот D-триггер 1б устанавливается в состояние 1, а при несовпадениив состояние О (фиг.Зк), В первом случае (слева на фиг.3) частота сигнала

Ь (и) выше частоты сигнала а (п), во втором случае (справа) — наоборот.

Фронты и срезы сигнала разностной частоты 1(п) (фиг.2, Зх) формируются в моменты "обгона" фронтом (срезом) сигнала более высокой частоты фронта или среза сигнала более низкой частоты. Поэтому формирование фронта или среза сигнала разностной частоты производится с некоторой задержкой (менее интервала дискретизации) после фронта или среза того из входных сигналов, частота которого выше.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обладает более широкими .функциональными возможностями, так как обеспечивает преобразование перемещения в код с высокой точностью.

Формула изобретения

Устройство для формирования сигналов суммарной и разностной частот, содержащее первый и второй усилителиограничители, входы которых соединены с первой и второй входными шинами, а выходы подключены к информационным

5 1450095 6 вкодам первого и второго D-тригге". лов датчика перемещений с преобразорЬв соответственно, выходы которых ванием их в выходной сигнал в виде соединены с первым и вторым входами кода перемещения, в него введены перп рвого сумматора по модулю два, вы- вый и второй элементы И-НЕ, второй хфд которого соединен с первым входом RS-триггер и реверсивный счетчик имвторого сумматора по модулю два, к пульсов, причем к первым входам первторому входу которого присоединен вого и второго элементов И-НЕ подвыход первого RS-триггера, устано- ключены соответственно прямой и инвфчные S- u R-входы которого соеди- 10 версный выходы второго сумматора по н ны с тактовыми входами первого и модулю два, к вторым входам первого второго D-триггеров соответственно, и второго элементов И-НŠ— соответ с первым и вторым выходами генерато- ственно прямой и инверсный выходы р тактовых импульсов соответственно третьего D-триггера, к третьим входам и соответственно с первым и вторым 15 первого и второго элементов И-HEв одами элемента ИЛИ, выход которого . выход элемента задержки, выход первос единен с входом элемента задержки го элемента И-НЕ соединен с входом и тактовым входом третьего D-тригге- сложения реверсивного счетяика имр, информационный вход которого под- пульсов и установочным 8-входом вток ючен к прямому выходу второго сум- 2О рого RS-триггера, а выход второго м тора по модулю два, и четвертый элемента И-НЕ - с входом вычитания

Р- триггер, информационный вход кото- реверсивного счетчика импульсов и рого соединен с.;выходом первого сум- установочным R-входом второго RS-мотора по модулю два и первой выход- триггера, выход которого подключен к н и шиной, а выход - с второй выход- 25 тактовому входу четвертого 9-тригген и шиной, о т л и ч а ю щ е е с я ра и третьей выходной шине, а выход тйм, что, с целью расширения функцио- реверсивного счетчика импульсов сое« н льньгх возможностей путем обеспече- динен с четвертой выходной шин я возможности формирования сигна- ной.

1450095

4 P(n) 3 k/л) Г л

6 тЯ) Редактор С.Пекарь

Заказ 6975/54 Тираж 929 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

ii3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 а Ы (n)

8 6 Pn)

Ю g(n)

8 /77 fn) д а (л) е.

Составитель А.Смирнов

Техред М.Дидык Корректор Г.Решетник