Цифро-аналоговое дифференцирующее устройство

 

Союз Советских

Социалмстимесних

Республик

01) $g$g$g

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИДЬСТВУ (о1) Дополнительное к an. свид-ву (22) Заяв„ено 12.07.73(21) 1949808/18-24 (б1) M. Кл, С- 06) 3/00 с присоединением заявки №

Гасударственный комитет

6еввта Мнннатрае СССР не делам изобретений н еткрмтнй (23) Приоритет

\ (43) Опубликовано 25.08.75,Бюллетень _#_>1 (5$) УДК

681.34 (088.8) (4б) Дата опубликования описания 11.11.75 (72) Авторы изобретения В. М. ТРохин, Г. Б. Энтин, В. И. Энтина, А. М. БРодецкий и В. О. Радич (7}) Заявитель

Украинский заочный политехнический институт (.54) ЦИФРОАНАЛОГОВОЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено цля вычисления производной от частотно-импульсного сигнала по времени с представлением результата в аналоговой форме.

Известны цифференцируюшие устройст,-., ва, содержащие генератор тактовых импульсов, первым входом соединенный с входом схемы управления, и счетчики импульсов, счетные входы которых подключены к вы- . .ходам схемы управления..Бель изобретения — повышение быстроцействия и точности вычисления.

Достигается это благоцаря тому, что в устр йство. цополнительно введены схе, ма синхронизации, вентили прямого и обратного кода, две схемы разности и пре образователь длительности импульсов в напряжение, соединенный своими входами с выходами схем разности; входы первой схемы разности соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, вы- ходом первого счетчика и выхоцом схемы ) Ъ синхронизации, входы второй схемы разности соединены с вторым выходом генератора тактовых импульсов, с выходом схемы управления и выходом второго счетчика, поразрядные входы которого через вен тили прямого кода соединены с поразрядными выходами первого счетчика, поразрядные входы последнега через вентили обратного кода соединены с поразрядными

)0 выходами третьего счетчика, причем управляющие.входы вентилей прямого и обратного кода подключены к выходам схемы управления, соединенной входами с вторым выходом первой схемы разности и выходом

1Ь схемы синхронизации., Один вход этой схемы подключен ко второму выходу генератора тактовых импульсов, а второй вхоц к выходу устройства; кроме того, вы.ход схемы синхронизации подключен к вхо20 цам обнуления первого и третьего счетчиков.

В устройстве производная вычисляется при сравнении соседних периодов преобразуемой частоты, измеряемых количестИ вом импульсов тактовой частоты, на цва

481919 порядка превышающей максимальную преобразуемую частоту.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Иифро-аналоговое цифференцирую шее устройство содержит генератор тактовых импульсов 1, вырабатывающий две послецовательности импульсов У и У, сцви1. 2 о нутые по фазе на 180., схему синхронизации 2,.обеспечивающую ввод импульсов частоты f на вход схемы управления синхронно с тактовой частотой. Р ; схе2 му управления 3, обеспечивающую запуск устройства и обмен информацией, три нереверсивных счетчика импульсов 4, 5, 6, f вентили 7 обратного коца, вентили 8 прямого кода, цве схемы разности 9, 10 и преобразователь 1 1 длительности импульса в напряжение постоянного тока.

Работа устройства при неизменной часто те f „состоит в следующем.

Г ервый импульс частоты, пройця через схему синхронизации 2, поступает на вхоц схемы управления 3, которая разрешает поступление импульсов тактовой частоты ) на вход счетчиков 4 и 5.

С прихоцом второго импульса „число, запи,-.апное в счетчике 4, опрецеляющее текущий период, переносится в счетчик 5 с помощью вентилей 7 в обратном коде, а счетчик 4 при этом устанавливается в нулевое состояние.

По второму импульсу р схема управлех ния 3 вырабатывает "разрешение" на заполнение счетчика 6 импульсами тактовой частоты.

К приходу третьего импульса g в счетх чике 4 вновь запишется число, соответстnóêíuoå текущему периоцу, а счетчик 5 переполнится, так,как в пем было записано цополнение к числу, опрецеляющел.у изл еряемый периоц (при f = C08$3 ) ..

Х !!л пульс переполнения счетчика 5 возцействует на схему разности 9, но последняя не срабатывает, так как ее удерживает импульс f, слецующий непосредственно посх пе импум са переполнения счетчика 5 (в режиме f =СОпЗФ ). х

Схема разности построена таким образом, что она не чувствует разность периоцов меныне одного такта.

Третий импульс {, с помощью схемы управления 3 и вептйлей прямого коца

8 осуществит перепись нулевого состояния счетчика 5 в счетчике 6 и соцержимого счетчика 4 в счетчике 5 (с помощью схемы управления 3 и вентилей обратного

50 реполниться импульсами тактовой частоты

) за время максимального периоца повторения импульсов f (при F ). Емх Х мин

60 кость счетчиков 5 и 6 должна быть рав30

1б

ЗО

4 кода 7), а также сбросит в нем счетчик 4, С приходом следующего импульса f описанный процесс повторится.

В таком режиме работы устройства схел а разности 10 также находится в нулевом состоянии и соответственно на выходе преобразователя 1 1 напряжение равно нулю.

В случае уменьшения частоты f счетх чики 4. и 5 заполняются импульсами

1 как описано ранее, но так как период следования импульсов j увеличился, то счетчик 5 переполнится раньше и, включив при этом схему разности 9, буцет оставаться в нулевом состоянии до прихода следующего импульса „, который возвратит схел у разности 9 в исходное"состояние и вновь разрешит поступление импульсов на вход счетчика 5.

Длительность импульса на выходе схемы 9, равная разности двух сосецних периодов следования импульсов f пропорциональна скорости изменения этой часто-. ты.

С выхода схемы разности 9 импульс, длительность которого соответствует скорости уменьшения частоты f„., поступает на вход преобразователя 1 1, где преобразуется в напряжение постоянного тока.

В случае увеличения частоты j период х слецования импульсов становится меньше времени заполнения счетчика 5, следовательно, он не успевает переполниться до прихода слецующего импульса f и схел;а хразности 9 остается в нулевол состоянии.

С прихоцом импульса содержимое счетХ чика 5, соответствующее новому периоду, в прямом коде буцет перенесено в счетчик 6 с пол ощью вентилей 8 и схемы управления 3, а счетчик 5 установится в ноль. При этом запускается схема разности 10, а счетчик 6 дополняется импульсами тактовой частоты g . По

1 переполнению счетчика 6 схема разности

10 возвращается в пулевое состояние.

Чаким образом, иа выхоце схемы разности 10 появляется импульс, равный "отрицательной разности текущего и прецыцущего периодов. С выхода этой схеллы импульс поступает на другой вхоц преобразователя 11, гце преобразуется в напряжение постоянного тока другого знака.

Ел кость счетчика 4 выбирается из условия, при которол счетчик не цолжен пе 481919 о на емкости счетчика 4. Диапазон частот it

Г, в котором может работать устройство

x с заданной точностью, зависит от выбора тактовой частоты. Чем больше отношение У / f, тем выше точность вычисления х* производной, и тем меньше диапазон частот

1„

Предмет изобретения

Цифроаналоговое дифференцируммцее устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первым выходом соединенный с входом схемы управления, и счетчики импульсов, счетные входы которых подключены к выходам схемы управления, отличающееся тем,что,с целью повышения быстродействия и точности вычисления, в него дополнительно введены, схема синхронизации, вентили прямого и обратного кода, две схемы разности и преобразователь длительности импульсов в напряжение, соединенный своими входа-ми с выходами схем разности, входы пер вой схемы разности соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, выходом первого счетчика и выходом схемы синхронизации, входы второй схемы

5 разности соединены с вторым выходом генератора тактовых импульсов, с выходом ,схемы управления и выходом второго счетчика, поразрядные входы которого через вентили прямого кода соединены с пораз10 рядными выходами первого счетчика, поразрядные входы которого через вентили обратного кода соединены с поразрядными выходами третьего счетчика, причем управляющие входы вентилей прямого и обратно15 го кода подключены к выходам схемы управления, соединенной входами с вторым выходом первой схемы разности и выходом схемы синхронизации, один вход которой подключен к второму выходу генератора

20 тактовых импульсов, а второй вход соединен с входом устройства, кроме того, выход схемы синхронизации подключен к входам обнуления первого и третьего счетчиков.

481919

COCTBBHTeëь

Редактор E.I ОнчвР Texpåë И.Карвндащова Корректор З.Тараосва

Заказ gggg Изд. М g$(Тираж g у9 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 1 И035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24