Преобразователь «частота-код»

 

300133

ОГ1ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистичоскик

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 18.1V,1969 (4Й 1322220/18-24) с црисоединецием заявки №

Приоритет

Опубликовано 14Л11.1972. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 29Х.1972

М. К . Н 031 13/02

G 06j 3!00

G 01г 23/00

Комитет во делам иаовоетвиий и открытий щ и Севетв Цщ иетуов

СССР

УДК 681.325(088.8) Авторы изобретения

А, А, Богородицкий, T. Н. Рыжевская, А. Г. Рыжевский и В. М. Шляндин

Пензенский политехнический институт

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ «ЧАСТОТА-КОД»

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники.

Известны преобразователи «частота-код», содержащие входной формирователь, ключи, счетчики и задатчик калиброванного временного интервала, принцип действия которых основан на подсчете числа импульсов нреобразуемой частоты, прошедших на счетчик за калиброванный интервал времени.

Недостаток подобных устройств — их невысокая точность при преобразовании низких частот, обусловленная заданным конечным временем преобразования, увеличение которого в ряде случаев неприемлемо.

Используемые для повышения точности методы преобразования частоты в код, основанные на растягивании части периода преобразуемой частоты, отсекаемой концом калиброванного временного интервала, сложны в реализации и требуют растягивания этой части в 10 и более раз, что трудно осуществить с высокой точностью в широком диапазоне преобразуемых частот.

Предлагаемый преобразователь «частотакод» позволяет при сохранении высокого быстродействия производить с высокой точностью преобразование частоты в код в широкам диапазоне ее значений.

Ои содержит общий селектор периода преобразуемой частоты, расширители импульсов, 2 формирователи импульсных последовательностей и схемы совпадения. При этом выход входного формирователя через расширители импульсов соединен с одним из входов схем совпадения каждого младшего разряда, второй вход каждой из схем совпадения через формирователь импульсной последовательности подключен ко входу расширителя импульсов своего разряда и через общий селек10 тор периода преобразуемой частоты — к выходу входного формирователя. Выход каждой из схем совпадения соединен с запирающим входом ключа своего разряда, а запускающий вход каждого формирователя импульсной по1S следовательности — к отпирающему входу ключа предыдущего разряда.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя, на фиг. 2 — временные диа20 фрагмы работы устройства.

Преобразователь содержит входной формирователь 1, ключ 2, счетчик 8, задатчик 4 калиброванного временного интервала, селектор 5 периода измеряемой частоты и набор

2S отдельных схем для оценки каждого дополнительного разряда преобразуемой частоты, каждая из которых состоит из расширителя 6 импульсов, формирователя 7 импульсной последовательности, схемы 8 совпадения, ключа

30 9 и счетчика 10.

300133

Принцип действия предлагаемого устройства удобно рассматривают совместно с временными диаграммами его работы. Первый импульс преобразуемой частоты f»», поступающий с выхода формирователя 1, запускает задатчик 4 калиброванного временного интервала, открывающий на время То ключ 2, через который импульсы частоты f» проходят на счетчик 8. Длительность интервала времени

То выбирается достаточной для оценки лишь старшего разряда, т. е. не более 10 периодов максимального значения преобразуемой частоты. За время То счетчик фиксирует число по им пульсов, соответствующее значению старшего разряда преобразуемой величины. Селектор 5 выделяет T период преобразуемой частоты и выдает на управляющие входы расширителей б импульсов и формирователей

7 импульсных последовательностей сигнал, пропорциональный значению Т„где это значение запоминается. В момент времени импульс, соответствующий концу временного интервала То, закрывая ключ 2, запускает формирователь 7 импульсной последовательности первого дополнительного разряда и открывает ключ 9 этого разряда, через который в счетчик 10 начинают поступать импульсы с частотой f, Формирователь 7 в соответствии со значением Т, выдает серию импульсов с периодом повторения

Т> =0,9 Т»Эти импульсы поступают на один из входов схемы совпадения 8, на второй вход которой расширитель б выдает импульсы частоты расширенные до длительности тi — — 0,1 T (2) (3) То = 0,99 Тх

На второй вход этой схемы совпадения поступают импульсы частоты /х, расширенные расширителем б до длительности

На диаграммах 11 — 14 показаны импульсы на входах схемы совпадения 8 в отрезок времени, близкий моменту 1о. На диаграммах 15, lб показаны те же импульсы в увеличенном временном масштабе. При выполнении условий 1 и 2 один из первых девяти импульсов формирователя 7 со)впадает во времени с каким-либо расширенным импульсом частоты f,.

При совпадении и>-ного импульса схема 8 закроет ключ 9 и, таким образом, в счетчике 10 зафиксируется число п, соответствующее значению первого дополнительного разряда преобразуемой величины f». Одновременно в момент времени t (диаграммы 17 — 19) сигнал с выхода схемы совпадения 8 откроет ключ 9 и запустит формирователь 7 импульсной последовательности второго дополнительного разряда. Через открытый ключ 9 на счетчик

10 поступают импульсы с частотой f, а формирователь 7 выдает на один из входов схемы совпадения 8 серию импульсов с периодом повторения тз=0,01 Т,(4) При совпадении в момент времени 4 двух импульсов на входах схемы 8, последняя за5 кроет ключ 9, и счетчик 10 зафиксирует число по., соответствующее значению второго дополнительного разряда преобразуемой величины (здесь пз — номер импульса с выхода формирователя 7, совпавшего с одним из рас1о ширенных импульсов частоты f»). Одновременно схема 8 открывает ключ 9 и запускает формирователь 7 импульсной последовательности третьего дополнительного разряда. Этот разряд работает аналогично первым двум, 15 причем период Тз повторения импульсов на выходе формирователя 7 выбирается из условия

Тз=0,999 Т (5) рО а длительность тз выходных импульсов расширителя б — из условия тз = 0,001 Т»

Из рассмотрения фиг. 2 можно записать

25 основное уравнение шкалы описываемого преобразователя:

Т„по + Т» и> + Тхпо + Тхпз — Топо + Топо +

+У,и, + Т, чо Отсюда, после преобразований, учитывая выражения 1, 3, 4, а также соотношение т. е. число, зафиксированное в счетчиках пре4р образователя, прямо пропорционально значению преобразуемой частоты.

Время Т» преобразования частоты f» не превышает величину

Тпрх = То + Тх (% + пз + пз)

Очевидно, что число дополнительных разрядов преобразователя может быть легко увеличено путем каскадирования ряда идентичных схем, служащих для оценки отдельного разряда. При этом период повторения выходных импульсов формирователя в каждом разряде определяется из выражения:

Т,=Т., (1 10- ), (7) где i — номер дополнительного разряда.

Длительность импульсов частоты f», поступающая с выхода расширителя импульсов каждого i-го дополнительного разряда, долж. на удовлетворять условию

60 т;=10 — Т, (8) Значение т, не входят непосредственно в основное уравнение (6) шкалы преобразователя. Однако очевидно, что для правильной

65 работы устройства необходимо, чтобы дейT,=—

35 получим

f„= — (nî + О> 1n, + 0>01п, + 0,001п,) (6) То

300133 ствительные значения отличались от номинальных, определенных из выражения (8), в меньшую сторону не более, чем на единицу дискретности самого младшего оцениваемого разряда. С другой стороны (см. фиг. 2) видно, что увеличение значений т; по сравнению, с номинальным может привести к совпадению с одним из расширенных импульсов частоты /„ например, не п1-ного импульса последовательности первого разряда, а (ni — 1)-ного импульса. Это же может наблюдаться и во всех остальных разрядах, что вызовет ошибку в оценке значения i-ного дополнительного разряда и приведет к сбою в работе устройства, так как в этом случае ни один из первых девяти импульсов последовательности следующего разряда не совпадает с расширенными импульсами преобразуемой частоты.

Этот недостаток легко устраняется введением системы поправок, заключающейся в незначительном увеличении числа импульсов свыше девяти в последовательности каждого дополнительного разряда и в последовательном соединении счетчиков дополнительных разрядов для осуществления переноса возможной единицы переполнения из более младшего дополнительного разряда в более старший. Увеличение числа импульсов на 1, 2 и т. д. позволит поддерживать длительность т, импульсов с точностью соответственно

+10%, +20% и т. д. При этом значения т; должны быть не меньше номинальных, определенных из условия (8).

Описаппый преобразователь «частота-код» может быть использован для высокоточного преобразования в код частоты в относительно широком диапазоне ее значений при времени

5 измерения порядка 10 периодов измеряемой частоты на оценку каждого десятичного разряда.

Предмет изобретения

10 Преобразователь «частота-код», содержащий вхрдной формирователь, ключи, счетчики, задатчик калиброванного временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит общий

15 селектор периода преобразуемой частоты, расширители импульсов, формирователи импульсных последовательностей и схемы совпадения, причем, выход входного формирователя через расширители импульсов соединен

20 с одним из входов схем совпадения каждого младшего разряда, второй вход каждой из схем совпадения через формирователь импульсной последовательности подключен ко входу расширителя импульсов своего разря25 да и через общий селектор периода преобразуемой частоты — к выходу входного формирователя, выход каждой из схем совпадения соединен с запирающим входом ключа своего разряда, а запускающий вход каждого фор30 мирователя импульсной последовательности подключен к отпирающему входу ключа своего разряда и к запирающему входу ключа предыдущего разряда.

309)33

I !

I

I !

I

I

Фцг. 1

f та ll3 по (!9

isa

ut и+/

j 22

Р а. 2

Составитель Е. Семенова

Техред T. Ускова

Корректор Л. Царькова

Редактор А. Калашникова

Заказ 1424/2 Изд. № 613 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2