Устройство для преобразования суммы частотно-импульсных сигналов в код

 

Союз Соа®тсимх

Соцмалмстм чески «

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТВЛЬ СТВО »>657441 (6l) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.08.76 (21) 2394162/,18-21 с присоединением заявки № (23) ПриоритетОпубликовано15.04.79.бюллетень №14

Дата опубликования описания 18.04.79 (я) и. кР

G 06 G 7/14

Гееударетве««вй ««««п«т

СССР в д«лам «зебр«те«««

««тхрит«й (53) УДХ681. 335..4 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю. В. Каплиииков

Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промьаплениости (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СУММЫ

ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ В КОД

Изобретение относится к технике частотно-импульсного моделирования в автоматике, измерительной и вычислительной технике и может найти применение в цифровых системах управления и в информационно-измерительных системах с частот- 5 но-импульсной входной информацией.

Известно устройство, содержашее генератор опорной частоты, умножители частот, делители частот и логические элементы (1 j.

Однако известное устройство обладает ограниченным быстродействием и точносl тью, определяемыми предельным значением частоты опорного генератора.

Известно также устройство для преобразования суммы частотно-импульсных сигналов в код, содержашее генератор опорной частоты, вентиль, выход которого подключен к счетному входу счетчика результата, и блок управления, первый выход которого подключен к управляюше- ° му входу венгиля ) 2 j.

Так как блок управления надежно работает только при определенных фазовых соотношениях между входными сигналами и в узком диапазоне изменения входных частот, то устройство может быть готово к следующему такту измерения только %eрез сумму нескольких периодов входных частот, что ограничивает его быстродействие. Кроме того, использование функ ционального генератора, выполняемого на двоичных умножителях, обладающих флуктуациями выходной частоты по отношению к средней, приводит к появлению ошибок в результирующем коде, особенно если входные частоты быстроменякхциеся, что ограничивает точность устройства.

Цель изобретении - увеличение точности н быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для преобразования сум- ° мы частотно-импульсных сигналов в код, содержашее генератор опорной частоты, вентиль, выход которого подключен к счетному входу счетчика результата, и блок

657441 управления, первый выход которого подключен к управляющему входу вентиля, введены логический блок, умножитель двух частот и делитель частоты, причем входные клеммы устройства подключены. к у входам логического блока, выходы которого подключены к первому и второму входам умножителя, третий вход которого подключен к выходу генератора опорной частоты и входу делителя частоты, своим щ выходом подключенного к четвертому входу умножителя двух частот и к первому входу блока управления, второй вход этого блока подключен к первому выходу логического блока, а третий вход — к пер- И вому выходу умножителя двух частот, второй выход которого подключен к входу вентиля, второй выход блока управления подключен к входу обнуления счетчика результата, 20

Цель изобретения - увеличение точности и быстродействия устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема пред . лагаемого устройства; на фиг. 2 - то же, принципиальная схема. 25i

Устройство (фиг. 1) содержит логический блок 1, блок 2,управления, умножитель 3 двух частот, вентиль 4, счетчик результата 5, генератор 6 опорной частоты и делитель 7 частоты. 36

Ъ

Логический блок (фиг. 2) состоит из блока 8 вычитания, четырех вентилей

9-12, двух алементов ИЛИ 13, 14; блок

2 управления выполнен из алемента задержки 15, двух триггеров 16, 17, вы- 3$ читающего счетчика 18, двух вентилей

19, 20, блока управления счетчиком 21, группы вентилей 22 переноса кода и элемента HllH 23; умножитель 3 двух частот содержит два управляемых делителя

24, 25 частоты, каждый из которых выполнен иэ вычитающего счетчика 26 и регистра 27 памяти, и группы вентилей

28 переноса кода, два суммирующих счетчика 29, 30, две группы .вентилей 31, 4>

32 и два блока.,33, 34 управления.

Устройство работает следующим образом.

Йве импульсные последовательности с частотами f и f поступают на вхо

2 ды логического блока 1, который, независимо от соотношения входных частот всег да формирует на одном из своих выходов

"большую частоту а на другом - "меньшую частоту", что позволяет безошибочно работать блоку управления независимо от соотношения частот и фаэ входных сигналов.

Логический блок 1 работает следующим образом.

Импульсы входных частот 1 и f пос« тупают на входы блока 8 вычитания, выполненного, например, по схеме из двух триггеров и двух вентилей. Наличие сигнала на одном из выходов схемы указывает на превышение по величине частоты, поступающей на соответствующий вход.

Если f Ъ. f>, то выходом с блока 8 откры3 ваются вентили 9 и 12, при этом импульсы частоты .1 через вентиль 9 и элемент ИЛИ 13 поступают на выход большая частота, а импульсы частоты через вентиль 12 и,элемент ИЛИ 14 поступают на выход меньшая частота .

Если f ) 1, то блок 8 вычитания откры2 вает вентили 10 и 11, при атом импульсы частоты:f через вентиль 11 и алемент ИЛИ 13 поступают на выход большая частота", а импульсы частоты через вентиль 10 и элемент ИЛИ 14 поступают на выход меньшая частота .

Таким образом, независимо от того, какая из входных частот больше, на выходе алемента 13 всегда находится боль шая частота", а на выходе алемента

14 - меньшая частота .

Так как"блок 2 использует информацию от умножителя 3 двух частот, то рассмотрим сначала работу умножителя.

С выхода генератора 6 импульсы высокой опорной частоты поступают на счетные входы неуправляемого делителя 7 с постоянным коэффициентом деления К и управляемого делителя 24 с переменным коаффициентом деления Кг, установленм ным в регистре 27 памяти, На выходе делителя 7 образуются импульсы, следующие с частотой

Импульсы с атой частотой поступают на счетные входы суммирующих счетчиков 29, 30 и вычитаюшего счетчика 18 через вентиль 20. B счетчиках 29, 30 ати импульсы суммируются во временных промежутках, равных соответственно периодам "большей" и "меньшей частоты и формируемых сигналами управления с блоков 33 и 34 управления, поступаюших на входы обнуления счетчиков 29, 30. В счетчике 29 в конце счетного ин» тервала образуется код, пропорционалный периоду Т

657441 а в счетчике 30 образуется код, пропорциональный периоду Т

1;

К = — Т

K e

Эти коды сигналами управления переносятся через группы вентилей 31 и 32 в регистры 27 управляемых делителей

24, 25 и являются их коэффициентами деления. Каждым импульсом с выхода вычитаюшего счетчика 26, поступающим через блок 33, код из регистра памяти

27 через открытую группу вентилей 28 записывается в вычитаюший счетчик 26.

После списания записанного в счетчик числа на его выходе появляется импульс, повторяющий процесс деления.

Последовательностью работы узлов умножителя управляют блоки 33, 34, работающие аналогично. На входы блока 33 поступают импульсы "большая частота» с логического блока 1. В промежутках между импульсами "большая частота" импульсы с выхода делителя 24 открывают группу вентилей 28 и записывают в счетчик

26 код gь., хранящийся в регистре 27. При:

Тм

» поступлении очередного импульса большая частота" сигналом с блока 33 сначала обнуляется регистр 27, а затем через группу вентилей 31 переписывается новое значение кода,й.„из счетчика 29, который после этого оЪнуляется. Если ь импульсы, поступающие на вход блока уп- равления, совпадают во времени, то блок управления сдвигает процесс записи в регистр памяти нового кода во избежание ложной записи в счетчик 26 нулевого кода. Аналогично работает и блок управления 34, формируюший сигналы управления иэ импульсов меньшая частота" и импульсов с выхода управляемого делителя 25.

На выходе управляемого делителя 24 образуется частота = — =1

Hò

Импульсы этой частоты поступают на счетный вход второго управляемого делителя 25, на выходе которого образуется частота

Таким образом, выходная частота умножителя 3 пропорциональна произведе"нию входных частот. Такое построение умножителя позволяет получать выходную частоту эа один период меньшей из входных частот. Кроме того, применение промежуточной высокой частоты 1 позволя5 ет получить результат с высокой точностью и в широком диапазоне изменить входные частоты. Выходная частота умно жителя не имеет флуктуаций мгновенных значений. Все это увеличивает быстро16 действие, точность устройства и расшн ряет диапазон изменения входных частот.

Помимо этого, использование такого умножителя упрощает блок суммирования цериодов, так как часть необходимой для

15 его работы информации образуется в умножителе.

Рассмотрим работу блока 2.

Первый импульс меньшая частота, 20. . поступает на единичный вход триггера

17, открывающий вентиль 4. Триггер 16, установленный сигналом Пуск или сигналом окончания такта измерения через элемент ИЛИ 23 в нулевое состояние, не

25 пропускает первый импульс меньшая частота" через закрытый вентиль 19 на запускающий вход блока 21. Первый импульс меньшая частота, пройдя через элемент задержки 15, устанавливает триггер 16 в единичное состояние". Вентиль 19 открывается и второй импульс "меньшая частота" проходит через него и запускает блок 21, который последовательно закрывает вентиль 20, обяуляет счетчик 18, 35 открывает группу вентилей 22 переноса кода, переписывая через них значение кода .И пропорциональное периоду болипей, fthm частоты, из регистра 27 умножителя и; наконец, открывает вентиль 20, через

40 который на счетный вычитаюший вход, счетчика начинают поступать импульсы с выхода неуправляемого делителя 7 с чаототой Г . После поступления . N импульо

M сов через времяТ„, равное периоду большей частоты, на выходе счетчика 18

45 появляется импульс, переводящий триггер

17 в нулевое" состояние. Этим же импульсом, поступающим на блок 21,закрывается вентиль 20 и обнуляется счетчик

18 через элемент ИЛИ 23 триггер 16

» Р устанавливается в нулевое состояние и обнуляется счетчик 5 результата. Блок

2 подготовлен к новому такту измерения, который начинается с приходом очередного импульса меньшей частоты . Время, 55 на которое открывается вентиль 4, равно сумме периодов входных частот. За ! это время в счетчик 5 проходится,„, им- пульсов частоты Г с выхода умножите2

6574 фиксируется код ля 3, а в счетчике 5

Т Т х — - — (I+1 ) М

2 о

Формула изобретения

Устройство для преобразования суммы частотно-импульсных сигналов в код, содержащее генератор опорной частоты, вен щ

Щ пропорциональный сумме входных частот.

Изменением коаффициента деления К делителя 7 можно менять коэффициент передачи устройства. При К = выходной код

2 устройства численно равен сумме входных частот. Запаздывание устройства практически не превышает сумму периодов входных частот. Кроме высокого быстродействия устройство обладает высокой точностью преобразования, так как опре- щ деление суммы периодов и произведения входных частот осушествляется с высокой точностью.

4 } тиль, выход которого подключен к счетному входу счетчика результата, и блок управления, первый выход которого подключен к управляюшему входу вентиля, отличаюшееся тем, что, с целью увеличения точностя и быстродействия, в него введены логический блок, умножитель двух частот и делитель час» тоты, причем входные клеммы устройства подключены к входам логического блока, выходы которого подключены к первому и второму входам умножнтеля, третий вход которого подключен к выходу гене ратора опорной частоты ir sxony делителя частоты, своим выходом подключенного к четвертому входу умножителя и к первому входу блока управления, второй вход этого блока подключен к первому выходу логического блока, а третий вход - к первому выходу умножителя, второй выход которого подключен к входу вентиля, второй выход блока управления подключен к входу обнуления счетчика результата.

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Авторское свидетельство N 278233, кл. G 06 G 7/16, 1970, 2. Авторское свидетельство ¹ 377797, кл. G 06 Р 7/14, 26.04.71.