Преобразователь период-частота

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

П И С А Н И Е (il) 7фф9

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву кт, 546102 (22) Заивлеио 01.12.77 (21) 2546791/18 21 с присоединением заявки,% (23) Приоритет

Опубликовано 30.06,80, Беллетеиь .% 24 (51) М. Кл.

Н 03 К 13/20

Государственный комитет до делам изобретений н открытнй (53) У,П,К, 621.317..7 (088.8 ) Дата опубликования описания 03.07ЯО (72) Автор изобретения

А, Н, Морозевич (71) Заявитель

Минский радиотехнический институт (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРИОД-ЧАСТОТА

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может иопользоваться для управления специализированных устройств, занятых обработкой аналоговых сигналов, а также в качестве измеритепьного прибора, позволяющего измерять период входных cHTналов и вырабатывать последовательность импульсов с частотой следования, обратно пропорциональной периоду входного сигнала.

По основному авт, св. М. 546102 известно устройство, содержащее последовательно включенные входной блок, первый элемент И, первый и второй счетчики, дешифратор, первый блок элементов И, вторые входы которого подключены к выходам делителя, а выходы — к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, второй вход входного блока подключен к пер- ® вому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход является выходом устройства и подключен к нулевым

2 входам старших триггеров делителя, установочные входы младших триггеров кото- . рого подключены к выходам второго блока элементов И, информационные входы которого подключены к выходам первого счетчика, а управляющий вход - к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к третьему входу входного блока, второй выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, а второй вход - к выходу триггера делителя, номер которого равен номеру старшего триггера в первом счетчике, Недостатком известного устройства является то, что в нем имеет место накопление ошибки Ь тт положения (во времени) входных импульсов относительно начальных точек отсчета входного сигнала, величина которой с течением времени (при прохождении нескольких периодов входного сигнала) может превысить допустимое значение Ь тт „. Так, например, предок

3 7449 образователь период-частота в идеальном случю преобразовывает период входного сигнала в частоту следования импульсов таким образом, что за время Т следования Одного (каждого) периода входного сигнала ВОзникает ВОсемь импу/льсов период следования которых T>>+. В реальных условиях иэ-за ограниченной разрядной сетки первого счетчика измерение периода входного сигнала происходит с некоторой погрешностью T<= Т - Т!„(Т -изх меренное значение. T )), При этом период следов ани я В ыхо дных импу льсОВ

T т„-ьт т,е. папе пение

Sblи g. Q — 15 каждого импульса во времени будет определено " некоторой ошибкой Ь

Таким Образом, по истечении нескольких, например К, периодов входного сигнала последний (восьмой) импульс на К-м периоде будет находиться от первого выходного импульса по Оси времени на расстоянии (К; K gb y — i )пп Т К т, а на (Т у, — 1 ) это должно быть в идеальном случае. Таким образом, ошибка положения В.п последнего из каждого

К -го периода > = В Т К, Ошибка

В известных преобразователях не учиTbIa ается и поэтому В случае испс льзОВ а 3О ния известных преобразователей период;частота (умножителей частоты} в качесч ве блока управления специализированных устройств, занятых обработкой сигналов, могут быть получены результаты с большой ошибкой.

Мелью изобретения является повышение точности преобразования за счет повышения точности задания временного расположения выходных импульсов, 11ель достигается тем, что в преобразователв период-частота, содержащий последовательно включенные входной блок, первый элемент И, первый и второй счетчики, дешифратор, первый блок элементов

И, вторые входы которого подключены к выходам делителя, а выход - к входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу первого элемента И, второй и третий элементы И, 50 второй блок элементов И и Второй элемент ИЛИ, второй выход входного блока подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход является выходом устройства и подключен к нулевым входам старших триггеров делителя, установочные входы младших триггеров которого подключены к выходам

72 ф второго блока элементов И, информационные входы которого подключены к выходам первого счетчика, управляющий вход — к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к третьему выходу входного блока, второй Выход которого подключен к первому Входу третьего элемента И, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, а aTQрой вход — к выходу триггера делителя, номер которого равен номеру старшего триггера в первом счетчике, дополнительно введены формирователь импульсов, два элемента И и последовательно соединенные счетчик, дешифратор., блок элементов И и элемент ИЛИ, причем входная шина устройства соединена через формирователь импульсов с первым входом первого дополнительного элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу вхпаного блока, выход первого дополнительного элемента И соединен со счетным аходом дополнительного счетчика и первым входом второго дополнительного элемента

И, второй вход которого подключен к выходу дополнительного элемента ИЛИ, установочный вход дополнительного счетчика соединен с выходом второго дополнительного элемента И и дополнительными входами первого и второго элементов ИЛИ, На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого преобразователя периодчастота; на фиг. 2, а,б - в яменные диаг раммы, поясняюшие необходимость введения корректирующей цепи.

Преобразователь содержит последов ательно включенные входной блок 1, первый элемент И 2, первый счетчик 3, второй счетчик 4, дешифратор 5, первый блок элементов И 6, вторые выходы которого подключены к выходам делителя 7 опорной частоты, а выходы — к входам первого элемента ИЛИ 8, выход которого подключен к второму входу первого элемента И.

Второй выход входного блока подключен к первому входу второго элемента И 9, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, в. выход является выходом устройства в целом и подключен к нулевым входам старших триггеров делителя опорной частоты, установочные входы младших триггеров которого подключены к выходам второго блока элементов И 10„информационные входы которого подключены к выходам первого счетчика, а управляющий вход — к выходу второго элемента ИЛИ 11, первый вход которого подключен к третьему выходу входного блока, второй выход которого подключен к первому входу третьего элемента И 12 н

5 ?449 выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, а второй вход третьего элемента И подключен к выходу триггера из делителя, номер которого равен номеру старшего триггера B первом

5 счетчике. Вход входного блока подключен к входу формирователя импульсов 13, выход которого подключен к первому входу первого дополнительного элемента И 14, второй вход которого подключен к второму выходу входного блока 1, а выход — к счетному входу дополнительного счетчика

15, выходы которого подключены к входам дополнительного дешифратора 16, выходы которого подключены к соответствующим первым входам каждого из элементов дополнительного блока э.пементов И 17, вторые входы которых подключены к соответствующим входным клеммам (е,е.„,е, ..., е, полнительного блока элементов И подключены к входам дополнительного элемента ИЛИ 18, выход которого подключен к первому входу второго дополнительного элемента И 19, выход которого подключен к дополнительным входам первого и второго элементов И и (установочному) входу дополнительного счетчика, а второй вход — к первому входу1 дополнительного счетчика. Кроме того, устройство содер30 жит блок управления БУ, обеспечивающий работу устройства.

По существу положительный аффект заключается в том, что дополнительно введенные блоки (дапее для краткости 35 цепь коррекции) обеспечивает определение величины, = РАТХ .К и сравнение текуи щего значения величины ошибки положения Ьп с ее допустимым значением й.и „,и . При выполнении условия

< п „цепь коррекции не влияет на работу собственно преобразователя период-частота. При п = п, п цепь коррекции вырабатывает сигнал, который устанавливает устройство в положение, 45 и сходное для генериров ания(формирования) выходных импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все счетчики находятся в нулевом положении, на выходах входного блока 1 — запрещающие потенциалы, на одной из входнь»х С„. клемм— разрешающий потенциал, Номер входной клеммы задается априорно из следующих соображений. Так как величина Aп = К не должна быть больше ÜE „, следодоп

72 6 вательно, 6 =аТ К т » :»»«, х вс кс п,с и

ТО«ae К„»,ц

Величина и зацается перед решением задачи (конкретная величина для каждого конкретного случая) . Величина 1 Т », определяется разрядностью счетчиков Э и 4, а поэтому для конкретного устройства постоянна и определена заранее. Поэтому для конкретной задачи можно заранее определить число К периодов входного сигнала, внутри которых ошибка положения выходных импульсов не превышает допустимую, Аппаратно задание величины в

»» ф,оп предлагаемом устройстве реализовайо следующим образом. Каждому значению ставится в соответствие номер 1 входной клеммы ь„.. Счетчик 15 производит подсчет числа периодов выходного сигнала,начиная с момента формирования выходных импульсов. Де».»»фратор 16 декадирует состоя»»ие счетчика 15 и пос»»едовательно (с увеличением кода в счетчике

15) открывает элементы И из блока элементов И 17. При достижении числа периодов величины К„. соответствующий элемент И из блока 17 формирует корректирующий сигнал, который устанавливает устройство в положение, исходное для генерирования (формирования) выходных импульсов. По сигналу "Пуск", вырабатываемому блоком управления (управляющие связи для упрощения чертежа не показаны), на вход делителя 7 поступают импульсы опорной частоты о. С выходов триггеров делителя 7 на вторые входы первого блока эпементов И 6 поступают импульсы частот ОИ1 о(4- В

При первом после сигнала "Пуск" переходе значения входного сигнала через нуль из отрицательных значений в положительные на первом выходе входного блока 1 появляется разрешающий потенциал, открыва»ащий» элемент И 2 по первому входу. В первый момент времени после сигнала "Пуск". код во втором счетчике 4 нулевой. На вход формирователя 13 поступает входной сигнал, по окончании каждого периода которого формируются сигналы, которые поступают на первый вход элемента И 14. Дешифратор

5 подает разрешающий потенциал на первый вход первого младшего элемента И из блока 6, а на остальные элементы И блока 6 — запрещающие потенциалы, Поэтому на первый элемент ИЛИ 8 будет поступать самая высокая частота Xoj, из набора выходных частот делителя 7 опорной частоты х . С выхода первого элемента

ИЛИ 8 через открытый элемент И 2 поо7 7449

?упа?от импульсы на вход счетчика 3, Игр»

ПОступлении на ВхОд счетч?(к а 3 )) и ми??ле-,—

coB c i BcTcт ??1 (?"} Выб ii? ае (:? я из условия ? остижения необхо?ц?(мо?} TG?1-ности измерения периодов в КB?(c(?G .. Под-= дивпазоне) происходит его пе .--.По;i= ?п(э

При переполнении счетчика 3 заносится

"+ 1 в счетчик 4, а в счет-11?к 3 при этОм заносится код, равный ЛОПНУВ?п"e его емкости. Последнее необходимо дпя учета части изме?)яемого периода, .раВной по величине N При кодс ОО...01 в счетчике 4- 1(а первом вход первого (м. Вдше? о)} и Во Всех Кроме Второго элементах И из ОПОка 6 появляется зап-ре?A BIO?iJ HN НГ- е нци ал, а .-? а пе pBGM Bto (le

Второго элемента Л из бпока 6 — раз?(вша?О?ци)? по : eH»èа()! - Вк;!i?i образ.. ?:). па в Од

??астота c!:e?!QBВ-;::H?i к .":-0) ьг вц; —,о(- ме);! ."

fIIe Щ.}ЗДЬ(ДУ?!?Е .":: (ас(a "-,: .. 1»l» «: ...:.((!?З ... очередном пере-:.-и-;-:еи)::? -)ч)э}ч) . а, -) код —.:; счетчике 4 увеличивает ч иа eq(;:::-(ц - а счетчик 3 "-.аносип с-.,-" код? равный )(- - -," =НЕ ЕГО ЕМКО СТИ А " (ИО)i .," — "-Z " З.-)1)00»- ;? . J ся единица в старший p - .-.çp»(I), и -?ас- ота импульсОВ, и ()уц(1?У на вход сч ет ?III:;1 B 3 уменьшается в два раза, Так ?(ооис,0,-1 ) до того момента в ?-::ени, когда ..;..—. —, --" сигньп BTорои })Be !)Э?ое}1}?e через и! Ль из

ОТРИ??Вт-;,(ЬПЫХ Э((а?-СИ И.,- В;10??сж(иис. »,Hb-Е, т.е. когда оконч»тсч пер!!од Т„. -::=::- еря емого сигнала. Ири это л -fe ) püe:., Вы-. хОДЭ Вь}хоецчого блокQ поя?)ится з:и;с)е)?1?

?о?ций потецциа?п! заир;,?ва-О)-; ., э-?:...;.: Нт

И 2. })?а это;.: e -!K!=,?)?(ив а топ -,;.,;;л

) ОТО 00-,:0 1-, С ?(; Т ??;,—.

3 и:(C I)opbf»рован - f, и"-) -"- - Р(-" -" нальный пео)?оду ) )f B.. о ??)!?го? - ?-- )- - причем код в счетч) ;,е 4 .Ок;з ва:(, ! какОм ПОД}дизпРЭО??е лэ: .!, период .А .! ри поддиапазОна, В этот )(се м?0".,}Зи. в -.. мени на третьем в?,010!le О.!:0(! . ..(фз g,,i);-. руется управля}?ои(ий сигна):., ко-.-;:Opb)?! -.." -рез элемент И,(?И(1 1 ?Gступает иа уп-TBB-. ля?0?ций вхОд Оп! „": а с.?г (;?з?«то» И " :, р) ер

Вые входь? блока э) —;-е?,.(е итог),". ) }(иодкл!(()-. че??ы к соотве!(иста?7)ощц,!} Вх! даi!f T!GH! ?е"ров счетчика 3,, Яким образОМ исо(?зв = дится запись доло,(нитель;:;ого кода. кoTO=рый содержится B счетчике 3, в младп?ие разряд?,1 ?пел)?леля 7, ?-(а втор?....;

Выходе Ол}ок а 1 в BTO;гке В го.? (я !) ) -?в,:(яеэт! разреша?оший поте??Пиал, Открыв а?оп(ИЛ эиеМЕНТ И 9 И Tp И?! Э(?еМ!а»??т И ) ? —;.0 Г?с

Вым Входам, причем ка?к??ый ??;?п}?-)?.г хода второго элемента И 9 уста))..—,;(()B?eт

cTQpU1H6 р?с)зг?)Я (сь1 делителя 7 в ?Г. л ?эв Ое состояние, а каждый сигнал с выхода h -го триггера делителя 7 перел»сbiBBBT в младшие разряды делителя 7 дополнительпь?й код счетчика 3„

?? .?коэффициент пересчета " младгцих триггеров делителя (. с учетом записанного в них дополнительного кода из счетчика 3 пропорционален содержимому счетчика 3, которое, в сво?о очередь, пропорционально периоду Ту входного сигнала, Возбужденный выход дешифратора 5 однозначно определяет частотный поддиап зон формируемой на выходе у-стройстве имг ульсной последовательности (груб ая шкала) . ?соэффициент пересчета 1 ) младших триг)еров делителя 7 опреде,пяет требуему?о частоту следования импульсов

Внут}?г(поддиапазона (точная )пе!.Вла) Раз ,",Ои:,ыо(ц)iif потенциап с BTîpîãî выхода бг(о.а 1 открывает = -е;:.(Си.—. )}, 1f(, с вы., ;-:,Да (Со Г?З.-.О Г!О Ца ПЕРВ?Ь)й В О СЧЕТ?и(К а

15:.(Осг, и (п?о(сигналы 06 оКончании кажг Ого послед--)0)()его периода входного сигнала, Р»?;.и (ооразо,,}, = -?ет?ик 15 подсчи)::лз.==. т -ч)?с((0 лериодов I }, -(рошедших с ,!)Омс)ит"-. появления разреша(о)пего потен.»аг(а::(я втором выхо}(е 6!101(Q 1, }(е(иифр,-гт-:p !, ; оследоватэиьно открывает тот из э„-емептов И блока 17, номер которого сос?: TñTâóeT коду в счетчике 15. При ,!Qстин<еи)(и чис))::} периодов величины К j соответс}ву?ощий э?(емент И из блока 17

:. .;;„.;:??e «эрректиру(0?ци)й сигнал, который

;-вливает устройство в положение, ис„:, ..-: —:: д.:я генерировачия (формирования)

)(мпульсов„Если, например, на

)) ?)(О! ".:.0 „)(3 ВХОДНI,IX КЛЕММ (} .. ° ° )

-э!) Пачаг(о)}(работы был поди разрешаH0 (!e?)Hиал, то нулевой (исходный ) код счетч;(ка 15 открь(вает нулевой зле;,:: )т И из блока 17, а поэтому (чо;:з э ?емеит lf!??}И 18) э,(е)?feHT И 19 открыт

И(И:-:! ?В С "f}! ВХОД В )ICXG(l(IOI". СО СТОЯН?(И.. -? (а гиз-р-;),:й ?)}е си}"иал, с?;ормироваиный op :-!IIp0BB!eлем 1 3, пройдет по второму входу }?ерез e-(?eìåíò И 19 и поступит на дог(0()1,(1 е) ьи(-?е вход}ь(элементов 8 и 11, а тшс," e:-)((установгчный вход счетчика

1 5, Ус-.: .. 0} .OTBî готово дпя дальнейшего фор-,)и!мвс};.))(я импугп сов. Fcли в исходном состоянии . Ос)}бу)((де?(а первая входная клем)ив Р.(,:?..0 кор)скт?(ру(с(ций сигнал выраба}ЫВВЭТС.,; В М МЕН: -(PIIXOna ВТОРОГО ИМПУЛЬ? са с }поГ»(::1)»0 г?"! Эп-"- 1 3 и т и

Т чс?1,?(образом„введение дополиител? нь(х функционапьнь?х блОКОВ и связей 1?GBb?» шает точность фупкц ?о»кров аиия преобразователя период-ч ?и ста, а . ледоватепьнорасширяет и область его использования.

Преобразователь период-частота по авт. св. N. 546102, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

5 преобразования, в него дополнительно введены формирователь импульсов, два элемента И и последовательно соединенные счетчик, дешифратор, блок элементов И и элемент ИЛИ, причем входная шина уст ройства соединена через формирователь импульсов с первым входом первого доdn = "

Äèà. Г

ЦНИИПИ Заказ 3682I15 Тираж 995 Подписное

Филйал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

9 744972 1О формул а изобретения полнительного элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу входного блока, выход первого дополнительного элемента И соединен со счетным входом дополнительного счетчика и первым входом второго дополнительного элемента

И, второй вход которого подключен к выходу дополнительного элемента ИЛИ, усгановочный вход дополнительного счетчика соединен с выходом второго дополнительного элемента И и дополнительными входами первого и второго элементов ИЛИ.