Многоканальное устройство формирования длительности импульсов

 

Я вв.т,-, ;;.;- ...::...,.л

l библ -+,-,390662

СПИ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 12.Х.1970 (№ 1482424/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 11.Ч11 1973. Бюллетень №,ЗЭ

Дата опубликования описания 22.XI.1973

М. Кл. H 0314 5/153

Гасударственный камитет

Саввта Министров СССР па делам иэабретений и аткрытий

УДК 621.374.3(088.8) Авто|ры изобретения

Ю. И. Растсряев и М. И. Константиновский

Заявитель

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ

ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ х = Каях = Кю (., + F> )1

W, = K F, = fC „(F„— F„); у =. К, = К, (лд — Fé,)ô

В связи с расширением области применения импульсно-аналоговых вычислительных устройств, в которых физические величины моделируются частотами повторения импульсов, возникает задача точного формирования длительности импульсов нескольких независимых частот.

Характерным примером такой задачи является вычисление трех составляющих скорости летательного аппарата по информации о допплеровских частотах. Эта задача может быть решена методами аналоговой техники, но решение ее в импульсной форме дает возможность значительно уменьшить вес и габариты бортового вычислительного устройства и увеличить его надежность.

Для допплеровского измерителя скорости и сноса летательного аппарата, снабженного трехлучевой антенной, формулы вычисления составляющих скорости в прямоугольной системе координат имеют вид: где F „F„, F„— допплеровские частоты по трем лучам антенны.

Вычисление и преобразование составляющих скорости может быть выполнено по этим формулам путем последовательного выполнения следующих операций:

5 а) попарного алгебраического суммирования входных частот; б) формирования импульсов суммарных частот по длительности; в) формирования импульсов суммарных ча10 стот по амплитуде; г) преобразования последовательностей сформированных импульсов в напряжения постоянного тока.

15 Значительная часть элементов устройства требуется при этом для точного формирования импульсов по длительности. Для выполнения этой операции можно воспользоваться устройством деления, которое реализовано в ряде об20 разцов аппаратуры. Соединив параллельно три таких устройства деления и подав на их входы частоты Fz, Р„Fy («äåëèìûå»), а также одну стабильную частоту F< («делитель»), можно формировать одновременно по длительности

25 импульсы всех трех частот. При этом, чем больше будет относительная длительность сформированных импульсов (меньше скважность), тем крупнее будет масштаб и, следовательно, выше точность преобразования в

30 напряжении постоянного тока.

390662

Подобное устройство будет иметь погрешности, обусловленные задержками при срабатывании элементов схемы; кроме того, уменьшение скважности ограничивается возможностью возникновения сбоев из-за флюктуаций входных частот.

В условиях возрастания требований к точности вычислений влиянием данных погрешностей пренебрегать нельзя. 1-!аряду с этим, дублирование одинаковых схем для формирования импульсов нескольких частот привело бы к неоправданному возрастанию требуемого количества элементов.

Предлагаемое устройство для точного формирования длительности импульсов нескольких независимых частот, основанное на том, что длительность выходных импульсов определяется числом импульсов более высокой стабильной частоты, проходящих между управляющими сигналами пуска и сброса, защищено от сбоев при наличии флюктуаций входных частот, позволяет повысить точность формирования, исключив влияние задержек в схеме и флюктуаций входных частот, а также достигнуть экономии числа элементов, требуемых для решения задачи.

Предлагаемое устройство, функциональная схема которого приведена на фиг. 1, состоит из генератора 1 стабильной частоты, формирователя 2 длительности интервалов времени (ФД) и нескольких одинаковых формирователей импульсов 8< — Зэ (ФИ)...., где 1, 2.... и— число независимых входных частот (каналов).

Все устройство построено на типовых элементах дискретной техники: триггерах и коньюнкторах (схемах «И»). Общий генератор 1 предназначен для генерирования непрерывной последовательности импульсов высокостабильной частоты F .

Формирователь 2 длительности интервалов времени предназначен для выдачи с одного из своих выходов сигнала «пуск», соответствующего началу формируемого импульса; и со второго выхода — сигнала «сброс», соответствующего концу формируемого импульса с периодом повторения:

2п

Fo

2 где и — число разрядов двоичного счетчика.

Интервал времени между импульсом пуска и импульсом сброса равен: п «-1 и

Fo

Формирователи импульсов 8< — Зз... предназначены для запоминания импульсов входных частот (Fez„Fez,q Fgz ...) и формирования после каждого из них соответствующего выходного импульса, длительность которого равна интервалу времени между импульсами пуска и сброса от формирователя длительности 2 (ФД) .

На фиг, 1 изображена схема для трех входных частот, т. е. с тремя формирователями импульсов. Это число может быть увеличено.

Формирователь длительности 2 (ФД) состоит из триггера сдвига 4 с дифференцирующей цепочкой, двоичного счетчика 5, в который входят три счетных триггера, схемы «И» сброса 6, схемы «И» пуска 7.

Выход «О» триггера сдвига соединен через

10 дифференцирующую цепочку со входами схем

«И» пуска и сброса, а выход «1» этого триггера соединен со счетным входом первого триггера двоичного счетчика. Выходы «0» всех триггеров счетчика соединены со входами схе15 мы «И» пуска, а выходы «1» соответственно со входами схемы «И» сброса.

Формирователи импульсов З вЂ” Зз... состоят из соединенных с одним из входов устройства триггеров запоминания 8> — 8з..., схем «И»

20 9i — 9a... и триггеров формирования lOI — 103 при этом выход триггера запоминания соединен со входом схемы «И», а второй вход этой схемы подключен к выходу схемы «И» пуска 7

ФД. Установочные входы «0» и «1» триггера

25 формирования соединены с выходом схемы

«И» сброса 6 ФД и с выходом схемы «И» формирования соответственно. Выход «1» триггера формирования соединен с выходом устройства, а также со входом «0» триггера запомина30 ния, Все формирователи импульсов одинаковь и подключены к формирователю длительности параллельно.

Действие устройства поясняется временной диаграммой на фиг. 2.

35 Импульсы стабильной частоты Ро от генератора 1 поступают на счетный вход триггера сдвига 4.

Двоичный счетчик 5 импульсов необходим для выработки временного интервала; чем

40 больше триггеров в счетчике, тем большую часть периода повторения Т занимает полезный сигнал . Поскольку зависимость длительности временного интервала от числа триггеров нелинейна, то использование в счетчике

45 более трех или четырех триггеров неэффективно.

По мере поступления импульсов частоты Ро происходит последовательное переключение триггеров двоичного счетчика 5, т. е. заполне50 ние счетчика. При переключении триггера сдвига 4 в положение «О» выдается управляющий импульс на схемы «И» пуска 7 и сороса

6, а при переключении триггера сдвига в положение «1» выдается импульс на вход счет55 чика, сдвинутый относительно управляющего

1 импульса на врсмя т= —. Благодаря этому о сдвигу направляющие импульсы на входах схем «И» пуска и сброса всегда совпадают

60 либо с паузой, либо с плоской вершиной разрешающего импульса от триггеров счетчика.

Первый очередной импульс частоты Fo перебросит триггер сдвига в положение «1». При этом управляющие импульсы с его выхода «0»

65. поступят на оое схемы «И», однако разрешаю390662 щее напряжение от триггеров счетчика подается только на схему «И» пуска, поэтому управляющий импульс пройдет только через схему пуска. Второй импульс частоты Fq вернет триггер сдвига в положение «0».

Схемы «И» пуска и сброса подключены к выходам триггеров таким образом, что управляющий импульс от триггера сдвига может пройти через эти схемы только при наличии одновременно разрешающих сигналов на входах данной схемы от всех трех триггеров счетчика.

Как видно по фиг. 1, три разрешающих напряжения одновременно будут иметь место на входе схемы «И» пуска только до прихода nep ï вого импульса частоты —, а на входах схемы

«И» сброса только после прихода седьмого ï импульса частоты —. В промежуто тттьтх поло2 жениях обе схемы злкрьттьт. Восьмой импульс

Fn частоты — привоттит формирователь длитель2 ности ФД в исходное состояние (на схему пуска разрешение подано, л со схемы сброса— снято). Таким образом, 7/8 такта будут заполненьт полезным сигналом.

Рассмотрим действие формирователя импульсов ФИ.

Любой импулт-с входной частоты F„, (или

Рвх„Рв „.... F „) поступает на установочный вход «!» три гер", запоминания 8i и запоминается этим триггером. Первый после этого управляющий импульс с вт.тходл схемы «И» пуска ФД пройдет через схему «И» формирования ФИ на установочный вход «1» триггера формирования lOi. При этом пл выходе «1» триггера формирования появитс» ттлпряжение, соответств ющее началу формируемого выходного импульса. В момент переклю гния триггера формирования с его выхода;1» на установочный вход «0» триггера запоминания ппиходит импульс, который возвращает последний в положение «О», ттвпез семь периочотт частот-!

Fn

=-2 — управляющий импульс с триггера сдвига формирователя лительности ФД проттчет чепез схему «И» сбпосл нл вход «О» триггера формирования ФИ и возвратит его в положение «0», что будет соответствовать концу фопмипуемого выходного импульса.

Таким образом, длительность выходного импульса всегда строго равна; г — 1

Fo г

5 Устройство сохраняет точность при флюктуациях входных частот. Очевидно, что увеличение паузы между соседними входными импульсами не может повлиять на длительность выходного импульса, однако запаздывание или

10 опережение очередного входного импульса вызывает сокращение паузы между ним и предыдущим или последующим импульсом.

Схема защищена при этом как от сбоя входного импульса, так и от сокращения длитель15 ности выходного импульса следующим образом. а) с момента «пуска» выходного импульса триггер запоминания прибора ФИ находится в положении «О», т. е. подготовлен к запомина20 нию следующего входного импульса переключением в положение «1»; б) при наличии сигнала с выхода «1» триггера запоминания длительность выходного импульса определяется только интервалом вре25 мини.между сигналом «пуск» на входе схемы

«И» прибора ФИ и сигналом «сорос» на входе триггера формирования.

Предмет изобретения

Многоканальное устройство формирования длительности IIMIIvJII coB, содержащее генератор стабильной частоты, подключенный к триг. геру сдвига, один выход которого через диффепеннирующую цепо тку подключен к схеме «И»

35 сброса и к схеме «И» п скл. другой выход— ко входу двоичного с тетчнкл. тт левые выходы плзрядов которого подключены к схеме «И» пуска. единичные выходы плзрядов — к схеме

«И» сброса, в каждом клнлле — триггер запо40 минания, первый вход котопого подключен к соответств ющей входной клемме устройства, схема «И», триггер формипования, выход котопого подключен ко второму вхою триггера запоминания и к соответствующей выходной

45 клемме устройства. отличптошееся тем, что, с целью повышения точности. выход триггера запоминания каждого канала почключеH K первом входу схемы «И» своего т лттллл, выход схемы «И» соединен с пепвым входом тпигге50 ра Формирования, вторые RxOTIhI схем «И» всех каналов объединены и подключены к выходу схемы «И» п ска, вторые вхоттьт тпиггеров формирования всех каналов объеттиненьт и подклю тены к выходу схемы «И» сброса.

390662 шшшшшшшпшш шшшшшшш

i шшшшшш

"й!. шшшшшш.лшшшшшлплшшлппшшшшшшшшшшшшшшшшпшшш

Юшш Р шрыг.

iIUUUI

Вык. 0ирр I

I цепачка

Вых„/ mp0z аапамннани

Вых„/ mph. р0рмираВанар

guz 2

Составитель Э. Сечина

Техред Т. Курилко

Редактор Б. Нанкина

Корректоры: А. Дзесова и Н. Прокуратова

Типография, пр. Сапунова, 2

@ г

4м

Вык. club И пуска

Вых. симы„Ф"

СОРОСК

Заказ 3063/9 Изд. Ка 1761 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5