Устройство для суммирования частотно-импульсных сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 170877 (21) 2517414/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано и 5.0 1.80 Бюллетень М 1

Дата опубликования описания 080 180

СОюз Советских

СОЦиалистических

Республик

«»708361 (51)М. Кл г

G 06 Q 7/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 335. 4 (п88. 8) (72) Автор изобретения

Ю.В. Каллиников (71) Заявитель (54) Устройство т(Ля СуммирОВАНИй

ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к устройствам усуммирования частот в информационно-измерительных и управляющих системах с частотноимпульсной входной информацией, Известно устройство для алгебраического суммирования частотно-импульсных сигналов, содержащее генераторы опорных частот, блоки выделения периодов, блок формирования кода суммы, счетчики, управляемые делители частот и управляемый умножитель частоты (11. I5

Недостатком устрогства, обладающего высокой точностью при простоте конструктивной реализации, является наличие флуктуаций мгновенных значений выходной частоты., обусловленных неравномерным характером следования импульсов на выходе умножения частоты.

Известно также устройство для суммирования импульсных сигналов, содержащее логический блок, блок управления, счетчики импульсов, генераторы опорных частот, управляемые делители частоты и умножитель частоты на постоянный коэффициент (2).

Недостатком этого устройства является сложность конструктивной реализации умножителя частоты на постоянный коэффициейт при высоких требованиях к точности формирования суммарной выходной частоты устройства.

Наиболее близким по технической сущности к: предложенному изобретению является устройство для суммирования частотно-импульсных сигналов, содержащее логический блок, соединенный входами с входами устройства, первым выходом — с первым входом первого распределителя импульсов, а вторым выходом — с первым входом второго распределителя импульсов и первым входом блока управления, второй вход которого подключен к счетному входу первого счетчика и выходу делителя частоты, а третий вход соединен с выходом кода делителя первого управляемого делителя частоты, подключенного счетным входом к второму входу второго распределителя импульсов и выходу второго управляемого делителя частоты, установочным входом — к выходу первого блока элементов И, соединенного информационным

708361 входом с выходом первого счетчика, а выходом — к второму входу первого распределителя импульсов, соединенного выходами соответственно управляющими входами первого управляемого делителя частоты и первого блока S элементов И и входом обнуления первого счетчика, а выходы второго распределителя импульсов подключены соотВетственно к входу обнуления второго счетчика и к управляющим входам второго управляемого делителя частоI ты и второго блока элементов И, информационный вход которого соединен с выходом второго счетчика, а выход второго блока элементов И подключен к установочному входу второго управляемого делителя частоты, соединенного счетным входом с выходом генератора опорной частоты и входом делителя частоты, причем первый выход блока управления подключен к перво- 20 му входу элемента И, соединенного выходом со счетным входом третьего счетчика (3) .

Недостатком прототипа является наличие флуктуаций мгновенных значений частоты выходного частотноимпульсного сигнала преобразователя .код-частоты (выполненного на умножителе частоты), включаемого на выходе устройства для преобразователя ЗО выходного сигнала в частонно-импульсную форму.

Цель изобретения — уменьшение флуктуаций мгновенных значений частоты выходного частотно-импульсного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены блок элементов И, распределитель импульсов и управляемый делитель 4() частоты, подключенный выходом к счетному входу второго счетчика импульсов и первому входу дополнительного распределителя импульсов, счетным входом — к выходу генератора опорной частоты, а установочным входом — к выходу дополнительного блока элементов И, соединенного информационным входом с выходом третьего счетчика, причем управляющие входы дополнитель- 5О ных блока элементов И и управляемого делителя частоты и вход обнуления третьего счетчика подключены к соответствующим выходам дополнительного распределителя импульсов, соединенного вторым входом с вторим выходом блока управления, а второй вход элемента И подключен к выходу делителя частоты. Существо изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изобра- 60 жена блок-схема устройства, на фиг. 2 — принципиальная схема устройства. устройство для суммирования частотно-импульсных сигналов .(фиг, 1) содержит логический блок 1, блок управления 2, первый, второй и третий счетчики 3, 4, 5, генератор опорной частоты 6., делитель частоты 7, первый, второй и дополнительный расп- . ределители импульсов 8, 9, 10, первый, второй и дополнительный управляемые делители частоты 11 12, 13, элемент И 14 и первый, второй и дополнительный блоки элементов И 15, 16, 17.

Логический блок 1 (фиг. 2) состоит из узла вычитания импульсов 18, элементов И 19 т 22 и элементов

ИЛИ 23, 24. Блок управления содержит элемент задержки 25, триггеры 26, 27 вычитаюший счетчик 28, блок элементов И 29, узел управления счетчиком 30, элементы И 31, 32 и элемент

ИЛИ 33. Каждый из управляемых делителей частоты 11, 12, 13 содержит вычитающий счетчик 34, регистр памяти

35 и блок элементов И 36.

Входы устройства соединены с входами логического блока 1. Первый выход блока 1 подключен к первому входу распределителя импульсов

8, второй выход блока 1 соединен с первым входом распределителя импульсов 9 и первым входом блока управления 2, второй вход которого подключен к выходу делителя 7, второму входу элемента И 14 и счетному входу счетчика 3, Третий вход блока управления 2 соединен с выходом кода делителя (выходом регистра памяти 35) управляемого делителя частоты 11.

Первый и второй выходы блока управления 2 подключены соответственно к первому входу элемента И и второму входу распределителя импульсов 10.

Выход генератора 6 соединен с входом делителя частоты 7 и со счетными входами управляемых делителей частоты

12, 13. Выход управляемого делителя частоты 12 подключен к второму входу распределителя импульсов 9 и счетному входу управляемого делителя частоты 11. Выход управляемого делителя частоты 11 соединен с вторым входом распределителя импульсов

8 и выходом устройства. Выход управляемого делителя частоты 13 подключен к счетному входу счетчика 4 и первому входу распределителя импульсов 10. Выходы распределителя импульсов 10 соединены с управляющими входами делителя 13, блока элементов И 17 и входом обнуления счетчика 5, подключенного счетным входом к выходу элемента И 14. Выход счетчика 5 соединен с информационным входом блока элементов И 17, подключенного выходом к установочному входу делителя 13. Выходы распределителя

8 соединены с управляющими входами делителя 11, блока элементов И 15 и входом обнуления счетчика 3, под708361 ключенного выходом к инФормационному входу блока элементов И 15, соединенного выходом с установочным входом делителя 11. Выходы распределителя 9 подключены к управляющим входам делителя 12, блока элементов

И 16 и к входу обнуления счетчика 4, выход которого соединен с информационным входом блока элементов И 16, подключенного выходом к установочному входу делителя 12.

Работает устройство следующим образом.

Входные импульсные, последовательности с частотами f» и f поступают на входы логического блока 1, который независимо от соотношения частот всегда формирует на первом выходе

f< частотную последовэтельчость, имеющую меньший перид следования импульсов, а на втором выходе частотную последовательность, имеющую больший период следования импульсов. Логический блок 1 работает следуют им образом. Импульсы входных частот Е1 и Й поступают на входы узла вычитания 18, выполненного, 25 например, по общеизвестной схеме из двух триггеров и двух вентилей. Наличие сигнала на одном из выходов схемы указывает на превышение по величине частоты, поступающей на 30 соответствующий вход. Если f и то выходом узла 18 открываются элементы И 19 и 22.. При этом импульсы

Х» через элемент И 19 и элемент ИЛИ 23 поступают на выход й,» — болы ая 35 частота, а имп льсы f g — через элемент И ?2 и элемент ИЛИ 24 — на внход fм — меньшая частота . Если f>)f<,то узел 18 открывает элементй И 2п и 21. При этом импульсы

f через элемент И 20 и элемент ИЛИ

23 поступают на выход fg а импульсы f» через элемент И ?1 и элемент

ИЛИ 2 поступают на выход f . Г выхода генератора 6 импульсы высокой опорной частоты о поступают на вход 45 делителя частотн 7, имеющего постоянный коэААициент деления К, и счетные входы управляемых делителей частоты 12 и 13 с.переменннми коэффициентами деления, формируемыми соот- 50 ветственно в счетчиках 4 и 5..Импульсы с выхода делителя частоты 7 поступают на счетный вход счетчика

3, через элемент И 14 на счетный вход счетчика 5 и через элемент И 32 на счетный вход счетчика 28.

Работой счетчика 3 распределитель

8 управляет таким образом, что в нем суммируются импульсы на временном промежутке раВНоМ меньшему перио 6О ду Тм входных частот. Это осуществляется подачей импульсов с первого выхода логического блока 1 через распределитель 8 на вход обнуления счетчика 3. После окончания временного промежутка Тм в счетчике 3 образуется код числа, пропорционального периоду большей из входных частот „ Ха, Т K м

Этот код перед очередным обнулением счетчика 3 через блок элементов

И 15 записывается в предварительно обнуленный регистр памяти 35 делителя 11. Рассмотрим работу блока управления 2. Первый импульс меньшей частоты со второго выхода блока 1 поступает на вход триггера 26, который своим выходным сигналом через. первый выход блока 2 открывает элемент И 14. Триггер 27, установленный сигналом пуск или сигналом окончания такта измерения через элемент ИЛИ 33 в нулевое положение, снимает открывающий сигнал с элемента И 31. поэтому первый импульс Е„, через элемент И 31 не проходит, но пройдя через элемент задержки 25, устанавливает триггер 27 в положение при котором открывается элемент И 31, и второй импульс f,поступающий через время, равное периоду меньшей из входных частот, проходит через него и запускает узел управления 30, который последовательно закрывает элемент И 32, обнуляет счетчик 28, переписывает через блок элементов

И 29 из регистра памяти 35 через третий вход блока 2 обратный код числа, пропорционального меньшему периоду

Тм, и, наконец, открывает элемент

И 32, через который со второго входа блока 2 на счетный вход вычитающего счетчика 28 начинают поступать импульсы с выхода делителя 7. После поступления в счетчик 28 числа импульсов, равного записанному в него числу, через время равное. периоду большей из входных частот, на выходе счетчика 28 появляется импульс, переводящий триггер 26 в положение, закрнвающее элемент И 14. Этим же импульсом, поступающим на вход узла

30, закрывается элемент И 32 и обнуляется счетчик 28, а также через элемент ИЛИ 33 триггер 27 ус анавливается в нулевое положение. Блок 2 после этого подготовлен к новому такту измерения, который начинается с приходом íà его первый вход очередного импульса f с второго выхода блока 1. Время, на которое открывается элемент И 14, равно сумме периодов входных частот, т.е. Т=Т» +Т .

Работой счетчика 5 управляет распределитель 10, запускаемый сигналом со второго выхода блока 2 (с выхода счетчика 28) и в момент окончания такта измерения; По этому сигналу пре- дыдущий код числа в счетчике 5 переписывается через блок элементов И 1 7 в предварительно обнуленннй регистр памяти делителя 1 3, после чего счет708361 чик 5 обнуляется. За время Т = Т1 +Т, на которое открывается элемент И 14 в счетчике будет накоплен код

N= (Т„+T 1 пропорциональный сумме периодов входных частот. Этот код является коэффициентом деления управляемого делителя 13 и периодически обновляется после очередного такта измерения. На выходе делителя 13 образуются импульсы, следующие с частотой

К

7+T 2

Эти импульсы поступают на счетный вход счетчика 4. Работой счетчика 4 управляет распределитель 9, срабатывающий от сигнала со второго выхода блока 1. По этому сигналу распределителя 9 формируются сигналы управления последовательно переписывающие через блок элементов И 16 предыдущее значение кода из счетчика 4 в предварительно очищенный регистр памяти делителя 1? и затем обнуляющие счет-, чик 4. В интервале времени между двумя импульсами f равном периоду Т меньшей частоты, счетчик 4 заполняется импульсами с частотой с выхода делителя 13. К концу временного интервала Т в счетчике 4 будет заФиксирован код

К 7,у

Тб т+т

Этот код является коэффициентом деления управляемо го делителя 1 2, на счетный вход которого поступают импульсы с .выхода генератора 6. Ча выходе делителя 12 образуются импульсы, следующие с часто ой

1 (т,+т )

Р——

К Г, Эти импульсы поступают на вход управляемого делителя 11, коэффициентом деления которого является код N

/Ь числа в регистре памяти 35, пройорциойальный периоду большей из входных частот. Иа выходе делителя 12 появляются выходные импульсы устройства, следующие с частотой

T +T

ВЫХ Т Т 1 2.

2. численно равной сумме входных частот. Как видно.из принципа дейст-. вия устройства, оно позволяет получать выходную частоту без флуктуаций мгновенного значения при широком диапазоне изменения величин входных сигналов, Функциональные возможности устройства можно увеличить, если установить между выходом делителя 13 и входном счетчика 4 делитель частоты с коэффициентом деления А, а между выходом генератора 6 и входом делителя 11 делитель с коэффициентом деления В, тогда выходная частота устройства будет равна

А

ВЫХ Ъ (<1+ 121

Формула изобртения

Устройство для суммирования частотно-импульсных сигналов, содержащее логический блок, соединенный входами с входами устройства, первым выходом — с первым входом первого распределителя импульсов, а вторым выходом — с первым входом второго распределителя импульсов с первнм входом блока управления, второй вход которого подключен к счетному входу первого счетчика и выходу делителя частоты, а третий вход соединен с выходом кода делителя первого управляемого делителя частоты, подключенного счетным входом к второму входу второго распределителя импульсов и внходу второго управляемого делителя частоты, установочным входом — к выходу первого блока элементов И, соединенного информационным входом с выходом первого счетчика, а выходом к второму входу первого

,распределителя импульсов, соединенного выходами соответственно с управляю ими входами. первого управляемого делителя частоты и первого блока элементов И и входом обнуления первого счетчика, а выходы второго распределителя импульсов подключены соответственно к входу обнуления а второго счетчика и к управляющим входам второго управляемого делителя частотн и второго блока элементов 4, информационный вход которого соединен с выходом второго счетчика, а выход второго блока элементов И подключен к установочному входу второго управляемого делителя частоты, соединенного счетным входОм с выходом генератора опорной частотн и входом делителя частоты, причем первый выход блока управления подключен к первому входу элемента И, соединенного выходом с осчетным входом третьего счетчика, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения флуктуаций мгновенных значений частот выходного частотно-импульсного сигнала, в устройство дополнительно введены блок элементов И, распеределитель импульсов и управляеьый делитель частоты, подключенный выходом к счетному входу второго счетчика импульсов, и первому входу дополнительного распределителя импульсов, счетным . входом — к выходу генератора опорной частоты, а установочннм входом — к выходу. дополнительного блока элементов И, соединенного информационным входом с выходом третьего счетчика, причем управляющие вхо708361

10.Фиг. 2 ды дополнительных блока элементов И и управляемого делителя частоты и вход обнуления третьего счетчика подключены к соответствуюиим выходам дополнительного распределителя импульсов, соединенного вторым входом с вторым выходом блока управления, а второй вход элемента И подклЮчен к выходу делителя частоты, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 575650, кл. G 06 F 7/50, 1975.

2, Авторское свидетельство СССР

9 518768, кл. G 06 F 7/50, 1974, 3. Авторское свидетельство СССР по заявке Н 2394162/21, кл. G 06 G 7/14, 1976. (прототип).

И Заказ 8490/45

751 Подписное

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная,4