Часточно-импульсное дифференцирующее устройство

 

(72) Автор изобретения

Ю. В. Каллиников (7I) Заявитель (54) ЧАСТОТНОИМПУЛЬСНОЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮШЕЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в информа циойно»измерительных и управляюЪих системах для формирования в вице циф» рового кода производной частотно-им

3 пульсного сигнала.

Известно частотно-импульсное дифференцнрувщее устройство (1 1, содер жащее блок возведения s куб„блок вы деления разности периодов, элемент И и счетчик результата.

Недостатком такого устройства явля ется низкая точность дифференцирования сигналов.

Известно также диффереицируюаее

15 устройство (2 1, содержащее блок управ ленин, генератор ойорной частоты, управляемые делители частоты, неуправляемый де литель частоты, счетчик периода, группы элементов И, счетчик результата и блок приращения периода.

Недостатком этого устройства являет ся пониженное быстродействие..

Наиболее близким к данному изобрете» н йо является частотно -имц диффе ренцирующее устройство (3); содержащее генератор опорной частоты, подключенный выходом к входу делителя частоты и к счетному входу первого счетчика, соединенного разрядными входами с выхо дами элементов И первой группы„ цодклю» ченных первыми входами к выходу перво го счетчика и счетному входу второго счетчика, соединенного разрядными входами с выходами элементов И второй группы, подключенных первыми входами к выходу второго счетчика, счетному входу третьего счетчика, соединенного разрядными входами с выходами елемен тов И третьей группы, и счетному sxo ду четвертого счетчика, соединенного разрядными входами с выходами элементов И четвертой группы, подключенных первыми входами к выходу четвертого счетчика, выход третьего счетчика сое динен с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых

3 6918 подключены к вторым входам элементов

И первой и второй групп и к разрядным выходам пятого счетчика, соединенного счетным входом с выходом делителя час.тоты, причем разрядные выходы шестого счетчика подключены к первым входам элементов И пятой группы, соединенных выходами с разрядными входами ревер" сивного счетчика результата, разрядные выходы которого подключены к первым 10 входам элементов И шестой группы, а у становочные входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков, вторые входы элементов И пятой и шестой групп и входы обнуления делителя 15 частоты, реверсивного счетчика результата и шестого счетчика соединены с соответствующими выходами блока управления, подключенного входом к входной шине устройства.

Недостатком этого устройства является сложность конструктивной реализации, понижающая надежность работы и не обеспечивающая выравнивание коэффициентов пропорциональности составляющих кода в счетчике результата, Целью изобретения является упрощение устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены дешифратор, ре»

30 гистр памяти, дополнйтельная группа элементов И, дополнительный делитель частоты, два триггера и три элемента И, подключенные первыми входами к выходу первого триггера© соединенного пер: вым входом с выходом дешифратрра, подюиоченного входами к разрядным выходам пятого счетчика и к-первым входам, элементов И дополнительной груйпы, вы40 ходы которых через регистр памяти подО ключены к вторым входам элементов И четвертой группы, соединенных первыми входами со счетным входом второго триггера, подключенного выходом к второму

15 входу первого элемента И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика результата, подключенного вычитающим входом к выходу второго элемента И, соединенного вто50 рым входом с выходом третьего счетчика, счетный вход которого подключен через дополнительный делитель частоты к второму входу третьего элемента И, соединенного выходом со счетным входом

55 шестого счетчика, причем вторые входы элементов И дополнительной группы, второй вход первого триггера и входы обнуления регистра памяти и дополнитель91 4 ного делителя частоты подключены к соответствующим выходам блока управления.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства, которое содержит генератор опорной частоты 1, входную шину 2, первый 3, второй 4 и третий 5 счетчики, реверсивный счетчик 6 результата, делитель7 частоты, первую 8, вторую 9 и третью 10 группы элементов И, . четвертый 11, пятый 12 и шестой 13 счетчики, регистр памяти 14, дополнительный делитель 15 частоты, дешифратор 16, четвертую 17, пятую 18 и шестую 19 группы элементов И, дополнительную группу 20 элементов И, первый 21 и второй

22 триггеры, первый 23, второй 24 и третий 25 элеменшы И, блок управления

26, 27 35-:выходы блока управления.

Выход генератора 1 соединен со счетным входом счетчика 3. Выход счетчика

3 соединен со счетным входом счетчика

4 и подключен к первым входам элементов И первой группы 8, выходы которых соединены с поразрядными входами счетчика 3. Выход счетчика 4 подключен к счетным входам счетчиков 5 и ll, входу делителя частоты 15 и первым входам элементов И второй группы 9, выходы которых соединены с поразрядными входами счетчика 4. Выход счетчика 11 соединен с первыми входами элементов И четвертой группы 17, подключенных выходами к поразрядным входам счетчика

11 и подключен к счетному входу триггера 22. Первые входы элементов И группы 17 через регистр памяти 14 соединены с выходами элементов И дополнительной группы 20, первые входы которьгх подключены к поразрядным выходам счетчика 12 и входам дешифратора 16, выход которого соединен с первым входом триггера 21. Выход триггера 21 подключен к первым входам элементов И 23 24, 25.

Второй вход элемента И 24, соединенного выходом с вычитающим входом реверсивного счетчика результата 6, подклю« чен к выходу счетчика 5 и первым входам элементов И третьей группы 10. Вторые входы элементов И групп 8, 9„10 соединены с поразрядными выходами счетчика 12. Выход делителя частоты 15 под» ключен к второму входу элемента И 23, соединенному выходом со счетным входом счетчика 13, поразрядные выходы котороro подключены к первым входам элементов И пятой группы 18, соединенных выходами с поразрядными входами реверсив91 6 импульсами, рав)()ых текущим периодам

Т входной частоты „. В конце каждо.j Ь)( го периода входной частоты в счетчике

12 образуется код, пропорциональный заканчивающемуся периоду

f, Кт Т

К 1

Этот код перед установкой счетчика

12 в начальное положение переписывает» ся через группу элементов И 20 в предварительно очищенный регистр памяти

14, где хранится до окончания следую щего периода. Первый импуль частоты

{ вызывает переполнение счетчиков о

3, 4, 5, выходные импульсы которых . через соответствующие группы элемен тов 8, 9, 10 переписывают текущий код счетчика 12 в эти счетчики 3, 4, 5. При последующих переполнениях счет чиков 3, 4, 5 этот процесс повторяет, ся. На выходе счетчика 3 формируется частота ff

К

1, = —.)

t; обратно пропорцйональная времени прошедшему с начала текущего периода.

На выходе счетчика 4 формируется час» тота fg

К а

2 1

) обратно пропорциональная квадрату времени t.. .На выходе счетчика 5 форми

) руется частота f> g3 (= — °вЂ”

- 3 $3 Ъ у о обратно пропорциональная кубу времени

t;

Импульсы частоты 1 с выхода счет« чика 4 через делитель частоты 15 с коэффициентом деления К

« =2( ()(min пропорциональным минимальному периоду Т входной частоты, поступают че

Я! Q рез элемент И 23 на вход счетчика 13, где эти импульсы суммируются за время, на которое открывается элемент И 23.

Импульсы с выхода счетчика 4 поступают также на вход счетчика 11, ко« торый совместно с регистром памяти 14 и группой элементов И 17 образует управляемый делитель частоты с коэффи циентом деления, равным коду в регистре

14 и пропорциональным закончившемуся периоду входной частоты. Частота на выходе счетчика 11 равна

30 з

f=—

Qт

5 6918, ного счетчика 6, подключенного суммирующим входом к выходу элемента И 25, второй вход которого соединен с выходом триггера 22, и соединенного поразрядны» ми выходами с первыми входами элементов И шестрй группы 19. Выходы элементов И группы 19 подключены к выходной шине устройства. Выходы блока управления 26 соединенного входом с входной шиной 2 устройства, подключены следу- f0 ющим образом: выход 27 - к второму входу триггера 21, выход 28 — к вторым входам элементов И группы 19, выход 29 — к входу обнуления реверсивного счетчика 6, выход 30 — к вторым входам элементов И группы 18, выход

31 - к входу обнуления счетчика 13,: . выход 32 - к входу обнуления регистра памяти 14, выход 33 — к вторым вхо- дам элементов И группы 20, выход

34 — к установочному входу счетчика

11, выход 35 — к установочным входам счетчиков 3, 4, 5, 12 и входам обнуле ния делителей частоты 7 и 15.

Устройство работает следующим образом.

После поступления каждого импульса входной частоты в блоке управлейия 26 формируются сигналы, которые последовательно по выходу 27 устанавливают триггер 21 в положение, закрыйающее элементы И 23, 24, 25, по выходу 28 открывают группу элементов И 19 и код результата со счетчика 6 передается на вход устройства. Затем счетчик 6 сигна35 лом по выходу 29 обнуляется и в него через группу элементов И 18, открытую сигналом с выхода 30, заносится код из счетчика 13, после чего счетчик 13

40 обнуляется сигналом по выходу 31 блока управления. Затем сигналом йо выходу 32 обнуляется регистр памяти 14 и в него через группу элементов И 20, открытую сигналом с выхода 33, заносится

45 код из счетчика 12. После этого в счетчике 11 сигналом по выходу 34 блока управления устанавливается обратный код единицы (2 — 1, где П - число разряП дов счетчика). Сигналом по выходу 35

50 обнуляются делители 7, 15, в счетчике

12 устанавливается код единицы, а в счетчиках 3> 4, 5 - обратный код единицы. После этого импульсы высокой частоты f с выхода генератора 1, про о 55 шедшие через делитель частоты 7 с ко- эффициентом деления К, поступа)рт на вход счетчика 12, где они суммируются в промежутках времени между входными

918!31 8 который пропорционален производной по времени входного частотно-импульсного сигнала, При изменении знака производной код в счетчике 6 уменьшается до нуля и меняет свой знак. При этом срабатывает триггер знака счетчика 6 (на чертеже не показан), меняющий направление счета импульсов в этом счетчике на об10 ратное и выдающий знак минус на выход устройства. При этом импульсы частоты начинают суммироваться, а частоты вычитаться.

Одновременно с формированием кода в счетчике результата 6, в счетчике 1 2 формируется код Я.т, пропорциональ ный текущему периоду Т, а в счетчи ке 1 3 код., пропорциональный пройзведению максимальной частоты на раз- ность между максимальной и соответствующей текущему периоду 1 . Таким .образом, после окончания периода устройство готово к образованию нового значения кода в счетчике результата 6, которые будет происходить в последую щем периода.

Предлагаемое устройство благодаря объединению ряда операций, не исполь» зует в отличие от прототипа частото30 мер м1 новенных значений, блок измере ния лериода и блок формирования мини мального периода в блоке управления.

Это приводит к упрощению конструктив ной реализации частотно-импульсного дифференцирующего устройства. В частности, в предлагаемом устройстве исполь» зуются 1 О счетчиков импульсов вместо

1 7 счетчиков в прототипе.

М --0 Т

Tmп К min т, 4 4" 2Р п ак п1 К ) которйй пропорционален произведению максимальной частоты 1„ 1, следования входных импу>тьсов :на разность меж» ду максимальным и мгновенным текущим 40 значением входной частоты, соответствуюО щей предшествующему периоду. Этот код

К, после окончания предществую1цего пе риода переписывается через группу элементов И 1 8 в реверсивный счетчик 6, 45 в котором в течение интервала(Т -Т„„<)

1 равного разности между последующим

Т> и минимальным периодом входной частоты, будет проходить вычитание из кода Я, импульсов частоты f > н сумми50 рование импульсов частоты g . В кон це последующего периода 1 в реверсив ном счетчике результата будет сформирован выходной код Nqb1„

7 с

Импульсы частоты 1 с помощью трит -, гера 22 делятся на два и выходная частота (этого триггера через элемент И

25 поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика результата 6, на вычитаюший вход которого поступают импульсы с частотой 16 с выхода счетчика 5. Элементы И 23-25 открываются на временной интервал, равный разности (Т - Т„) между текущим. и яю и минимальным периодом входной частоты.

Этот интервал формируется с помощью триггера 21, который устанавливается в положение, при котором открываются элементы И 23 - 25, в момент време ни, когана код в счетчике 12 достигает величины и возвращается в исходное положение сигналом 27 блока управления по окон» чанию текущего периода и приходу следующего импульса входной частоты. Переключение триггера 21 по достижению кода счетчика 21 величины Ит осуФ ществляется дешифратором 16.

За время предйдущего периода Т в счетчике 12 формируется код, пропорциональный этому периоду, который переписывается в регистр 14, За время

Т< - Т в счетчике 13 сформируется

1 1 П! Р код N

1а 11 Ь

6® "1 L > >l 16dt, < (f ) T>1< о

Формула изобретения

Частотно-импульсное дифференцирующее устройство, содержащее генератор опорной частоты, подключенный выходом

r. входу делителя частоты и к счетному входу первого счетчика, соединенно го разрядными входами с выходом элементов И первой группы, подключенных первыми входами к выходу первого счет чика и счетному входу второго счетчика, соединенного разрядными входами с выходами элементов И второй группы, под ключенных первыми входами к выходу второго счетчика, счетному входу третьего счетчика, соединенного разрядными входами с выходами элементов И треть ей группы, и счетному входу четвертого

Источникй информации, прййятйе во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 39986Ц кл. G 067 7/38, 1971.

2. Эаявка М 2395060/24, ЗО кл. З 06 J3/Îá, 1976, по которой принято решейие о выдаче авторского свйдетельства.

3. Заявкй l4 2119484/24, кл. 6 0667/18, 1975, по которой" принято решение о выдаче авторского

; свидетельства.

69 счетчика, соединенного разрядными входами элементов И четвертой группы, под ключенных первыми входами к выходу. четвертого счетчика, выход третьего счетчика соединен с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых подключены к вторым входам элементов И первой и второй групп и к разрядным выходам пятого счетчика, соединенногр счетным входом с выходом делителя частоты, причем разрядные вы ходы шестого счетчика подключены кпервым входам элементов И пятой груп.пы, соединенных выходами с разрядными входами реверсивного счетчика результата, разрядные выходы которого подклю» чены к первым входам элементов И шес той группы, а установочные входы пер вого, второго, третьего, четвертого и пятого счетчиков, вторые входы цлемен- тов И патой к шестой групп и вй@ы обну ления делитела "чаотйча, рейерсиййго счетчика результата. и ййстюф счетчика соединены с сщтьетстйукнйийи Выходами "" блока управленйя;: тнЩилючекнМ о "Входом к входной шине устройства, о т л и ч а ю щ е е с я ..тем,"что, с далью упрощения устройства, в него введенй дешифратор, регистр памяти, дополйи чйьная группа элементов И, дополнительный: делитель частоты, два триггера и три эпемента И, подключенные первыми входами к выходу первого триггера, соеди . ненного первым входом с выходом дешифратора,, подключенного входами к разряд » ным выходам пятого счетчика и к пер

1891

10 вым входам элементов И дополнитель ной группы, выходы которых через регистр памяти подключены к вторым входам элементов И четвертой группы, 5 соединенных первыми входами со счетным входом второго триггера, подключенного выходом к второму входу первого эпе мента И, выход которого соединен с сум мирующим входом реверсивного счетчика о результата, подключенного вычитающим входом к выходу второго элемента И, соединенного вторым входоМ с выходом третьего счетчика, счетный вход кото рого: подключен через дополнйтельный

i 5 делитель частоты к второму входу треть

его елемента И, соединенного выходом . со счетньп4 входож шестого счетчика, : причем входы элемейтов И дополнитель ной группы, второй вход первого тригге»

20,ра и входМ обиулениа регистра памяти и дополнйтельйого делителя частотЫ ad» ключенм к союветству@щим выходам блока управления

691891

Составитель С. Казинов

Редактор Н, Каменская Техред 3. Фанта Корректор Н. Задерновская

Заказ 6219/41 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4