Цифровой функциональный преобразователь частоты следования импульсов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 436357

Союз Советскик

Социал истимеских Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 09.07.71 (21) 1680877/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.07.74. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 26.12.74 (51) M Кл G 06f 15J34

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам нэооретений и открытий (53) УДК 681 34(088 8) (72) Авторы изобретения

В. В. Соколов, А. Н. Смирнов и Г. В. Таранов

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к области преобразования аналоговой информации ее цифровым эквивалентом в определенной функциональной зависимости.

Известно устройство функционального преобразования аналоговых величин, основанное на использовании методов линейной и нелинейной аппроксимации требуемой функциональной зависимости с последующим превращением в цифровую форму.

Оно содержит два счетчика, первый вход первого из которых через первый ключ соединен с выходом генератора образцовой частоты и входом блока синхронизации, а выход через блок ключей, управляющие входы которых подключены к выходу блока синхронизации, соединен с выходным регистром.

Известное устройство требует большого количества участков аппроксимации для обеспечения заданной точности, что приводит к резкому увеличению количества оборудования; не совмещает операций функционального преобразования и кодирования на одном оборудовании, а также требует большой его перестройки при переходе на другие функциональные зависимости.

Предложенный преобразователь, с целью повышения точности и расширенного функциональных возможностей, содержит блок задания границ участков аппроксимации, блоки записи числа, второй ключ и управляющий триггер, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго ключей, его первый вход присоединен к выходу блока син5 хронизации, а второй вход — к выходу второго счетчика, первый вход которого через второй ключ соединен со входом преобразователя, а второй вход присоединен к выходу первого блока записи числа и через второй блок

10 записи числа — к выходу блока синхронизации; выход первого счетчика через блок задания границ участков аппроксимации соединен с первыми входами первого и третьего блоков записи числа, вторые входы которых подклю15 чены к выходу блока синхронизации; выход третьего блока записи числа соединен со вторым входом первого счетчика.

Блок-схема предлагаемого устройства при20 ведена на чертеже.

Преобразователь состоит из генератора 1 образцовой частоты, блока синхронизации 2, собранного по пересчетной схеме, первого ключа 3, второго ключа 4, управляющего триг25 гера 5, первого счетчика 6, второго счетчика 7, блоков 8, 9, 10 записи числа, блока 11 задания границ участков аппроксимации, собранного по схеме дешифратора и имеющего число выходов, равное числу участков аппроксимации, 30 блока ключей 12 и выходного регистра 13.

436357

NI, — — — + BN

/=!

3

Изменение аппроксимирующей функции может быть легко осуществлено изменением коммутаций в дешифраторах блоков 9, 10 записи числа и блока 11 задания границ участков аппроксимации.

Заданная функциональная зависимость код

N — частота Р„следования входных импульсов аппроксимируется набором участков, воспроизводящих ее с наибольшей точностью, выбираемых из гиперболических зависимостей, формируемых подсчетом в первом счетчике 6 импульсов образцовой частоты Fp за различное число Й периодов частоты следования входных импульсов. Каждая гиперболическая зависимость из этого семейства может быть рассчитана по формуле:

Fok

Np—

F, где Na — (код) число импульсов генератора образцовой частоты F, сосчитанное основным счетчиком.

Если выбранный для аппроксимации участок зависимости NA=f(F) повторяет с требуемой точностью заданную зависимость

N=f(F), но находится на другом уровне, то в первый счетчик 6 вводится код дополнения

ЛУ, постоянный для этого участка. Конец этого участка и его характеристики в виде чисел дополнения в оба счетчика фиксируются в блоках 11, 10, 9 соответственно. Выбор значений этих чисел производят, исходя из длины участка и точности аппроксимации заданной функциональной зависимости.

Можно показать, что заданная зависимость

N=f(F ) аппроксимируется набором участков гиперболических зависимостей воспроизводимых согласно формуле: и где и — число участков аппроксимации;

А; — число периодов частоты Р„на j-м участке;

ЛУ; — код дополнения. вводимый в первый счетчик 6.

Число участков аппроксимации определяется диапазоном изменения выходной величины и заданной точностью аппроксимации.

Устройство работает циклами следующим образом.

Блок синхронизации 2 последовательно вырабатывает три импульса команды: «начало цикла», «измерение», «передача и импульс»вЂ” команду «ключ», совпадающую по времени подачи с первыми двумя командами. По команде переключается управляющий триггер 5, который открывает ключи 3 и 4, пропускающие импульсы частоты F< на первый счетчик 6 и импульсы частоты F., на второй счетчик 7.

По команде «начало цикла» во второй счетчик 7 заносится постоянное число из блока 8 записи числа. Сигнал переполнения второго

4 счетчика 7 перебрасывает в исходное состояние управляющий триггер 5, который прекращает поступление импульсов частот Fp u F .

Сосчитанное на это время первым счетчиком 6 число (код) импульсов частоты F< сравнивается в блоке 11 с кодами концов участков аппроксимации и выбирается необходимый участок аппроксимации, заканчивающийся установлением в блоках 10 и 9 соответствующих этому участку чисел дополнения ЛЖ; и k

По команде «измерение» числа дополнения

ЛУ; и k; переходят (записываются) в счетчики 6 и 7 соответственно. Второй счетчик 7, сосчитав установленное для этого участка аппроксимации число (k;) периодов частоты Fx импульсом переполнения, поступающим на триггер 5, прекращает поступление импульсов частот Fo и Р„. Накопленное на это время в первом счетчике 6 число импульсов частоты

Fo и определяет код функционально преобразуемой величины F.„.

По команде «передача» код из счетчика 6 переписывается в выходной регистр 13 через блок ключей 12.

На этом цикл заканчивается, преобразователь переходит в исходное состояние и блок синхронизации 2 повторяет выработку команд и всей работы преобразователя.

Динамический диапазон цифрового функционального преобразователя, частоты следования импульсов лежат в пределах единиц миллисекунд и определяются в основном элементной базой, При ее улучшении время функционального преобразования может быть значительно сокращено.

Предлагаемый цифровой функциональный преобразователь позволяет совместить операции функционального преобразования и кодирования на одном оборудовании и получать выходную информацию (цифровой код) непрерывно с выходного регистра 13, значения кода в котором циклически изменяются и соответствуют в определенной функциональной зависимости входной информации, представленной частотой следования импульсов.

Формирование значений выходной информации не зависит от законов поступления информации во времени, так как в каждом цикле предусмотрен выбор участка аппроксимации.

Предлагаемый преобразователь позволяет совместить целый ряд операций по обработке входной информации, представленной частогой следования импульсов: вычисление начального значения (смещение шкалы), усреднение ряда значений, масштабирование (получение отсчета непосредственно в единицах измеряемого параметра) и линеаризацию. Для эгого программирование (ввод исходных данных в блоки 9 и 10 записи чисел, а также в блок 11 задания границ участков аппроксимации) следует производить с учетом всех перечисленных операций.

Предлагаемый цифровой функциональный преобразователь может быть использован в системах автоматизируемого управления, ис436357

Предмет изобретения

Составитель Н. Шелипова

Техред 3. Тараненко

Редактор Б. Наикииа

Корректор Л. Орлова

Заказ 3431/15 Изд. № 1832 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 пользующих средства вычислительной техники, а также в системах цифровой обработки информации.

Цифровой функциональный преобразователь частоты следования импульсов, содержащий два счетчика, первый вход первого из которых через первый ключ соединен с выходом генератора образцовой частоты и входом блока синхронизации, а выход через блок ключей, управляющие входы которых подключены K выходу блока синхронизации, соединен с выходным регистром, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, он содержит блок задания границ участков аппроксимации, блоки записи числа, второй ключ и управляющий триггер, выход которого подключен к управляющим входам первого и второ5 го ключей, его первый вход присоединен к выходу блока синхронизации, а второй вход — к выходу второго счетчика, первый вход которого через второй ключ соединен со входом преобразователя, а второй вход присоединен к

10 выходу первого блока записи числа и через второй блок записи числа — к выходу блока синхронизации, выход первого счетчика через блок задания границ участков аппроксимации соединен с первыми входами первого и третье15 го блоков записи числа, вторые входы которых подключены к выходу блока синхронизации, выход третьего блока записи числа соединен со вторым входом первого счетчика.