Устройство для умножения частотно-импульсных сигналов

 

(i ii813425

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социилистнчесинк

Республик 1 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.01.77 (21) 2439066/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет .Опубликовано 15.03,81. Бюллетень М 10

Дата опубликования описания 18.03.81

3 (51)M. Кл.

G 06 V 7/68

1Ьиулирстивиимй квинтет

СССР ° иo йвйа изебрвтеиий и иткрытий (53) УДК 681.325 (088. 8) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ ЧАСТОТНО

ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано в математических устройствах обработки информации автоматических;систем контроля. и управления.

Одной из трудностей, с которой приходится сталкиваться при математической обработке частотно-импульсной информации, является решение задачи масштабирования, позволяющее в значительной стеФи пени обеспечить оптимизацию и эффектив-. ность процесса вычислений.

Известны устройства для вынолнення операции умножения частотно-импульсных сигналов, использующие способ преобраSS зования одного иэ сомножителей в пропорциональный временной интервал или в последовательность временных интервалов (1) н (2), Недостатком этих устройств- является невозможность обеспечения оптимальных значений точности и быстродействия вычислений в широком диапазоне изменения частот входных сигналов.

Наиболее близким к предложенному является устройство для умножения частотно-импульсных сигналов, содержащее формирователь эталонной частоты, ключи, счетчик результатов, блок вычитания (реверсивный счетчик), счетчик и управляющий триггер (3)

Однако это устройство не обеспечивает оптимальных значений точности н быстродействия вычислений в широком днаназоне измерения частот входных сигналов.

Цель изобретения — обеспечение оптимальных значений точности и быстродействия в широком диапазоне частот вхою ных сигналов.

Для достижения поставленной цели устройство для умножения частотно-импульсных сигналов, содержащее формирователь образцовых интервалов времени и частот, ключи, блок вычитания, п -разрядный де- сятичный счетчик и счетчик результата, причем первый и второй выходы формирователя образцовых интервалов времени н частот подключены к управляющим вхо3 81342 дам первого ключа, вход которого соеди-нен со входом первого сомножителя устройства, а выход — c первым входом блока вычитания, выход которого подключен ко входу десятичного счетчика, выход ко5 торого соединен с первым управляющим входом второго ключа, другой управляющий вход которого подключен ко второму выходу формирователя образцовых интервалов времени и частот, вход — ко входу второго сомножителя устройства, а выходко входу счетчика результата, вход ключа опорной частоты подключен к выходу опорной частоты формирователя образцовых интервалов времени и частот, первый выход которого подключен к первому управляющему входу ключа опорной частоты, . содержит дополн и тел ьн о элемент ИЛИ, ключи кратных частот, т элементов И и и триггеров (и — целое число, tn

«=го (к=1,..., rn -1) элемента И подключен к выходу (к+1)-го триггера, второй управляющий вход ключа опорной частоты

1 подключен к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом десятично- 45 го счетчика и выходами элементов И, выходы ключей кратных частот и ключа опорной частоты объединены и подключены ка втарому входу блока вычитания.

На фиг. 1 представлена схема устрой- s0 ства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство содержит фсрмирователь 1 образцовых интервалов времени и частот! ключ 2, ключ 3, счетчик 4 результата, блок 5 вычитания, десятичный счетчик

6, состоящий из и декад 7, триггеры 8, 5 4 элементы И 9, ключ 10 опсрной частоты н ключи 11 кратных частот формирователь 1 образцовых интервалов времени и частот запускается импульсом начала операции (НО) и формирует образцовую опорную частоту %0, семейство кратных частот f0/10 -целое положительное число), а также импульсы начала эталонного временного интервала (НИ), и конца эталонного временного интервала (КИ). Импупьсом НИ открываются ключи 2 и lU, на входы блока 5 вычитания начинают поступать импульсы частоты f „ ïåðBîãî сомножителя и образцовой частоты f . При этом для нормальной работы всегда должно соблюдаться условия ., (f0, Импульс КИ закрывает входной ключ 2 и открывает ключ

3, с выхода которого нмпульсы частоты начинают поступать на счетчик 4 результата.. Число импульсов Ир разности частаты Ер, поступивших на вход счетчика 6 за время между импульсами

НИ и КИ, определяется вьюажением

Б счетчике 6 декады, начиная с 7 по 7, имеют дополнительные выходы, с которых на протяжении временного интервала 6Э снимается дискретная информация а степени „п заполнения счетчика 6, имеющего емкость На, импульсами разнастной частоты %0, при этом величина " п определяется выражением

Цп,=НО(1- — и ) (2)

Сигнал с дополнительного выхода последней декады 7 счетчика 6, поступая на один из входов триггера 81, переводит его в противоположное состояние (запуск

его был произведен импульсом НИ). Сигнал с BbIxoAB триггера 8„открывает элемент И 9 по первому входу и, кроме того, осуществляет запуск следующего триггера 8> . Если @след за этим появляется сигнал на дополнительном выходе предпоследней декады 7 счетчика 6, то он переводит во второе устойчивое состояние второй триггер В, сигнал с выхода которого откроет по первому входу второй элемент И 9 2 и прапзведет запрет первого элемента И 9.1 . Аналогично происходит работа схемы при появлении сигналов на дополнительных выходах последующих декад 7 счетчика 6.

Импульс КИ с выхода формирователя 1 проходит только через один из элементов

И 9 и открывает толька один из и ключей 11 с одновременным запиранием

4$

5 81 ключа 10. Если за время 1э сигнал не появится на дополнительных выходах декад 7 —,:7, ключи 11„-11„„останутся закрытыми, а ключ 10 открытым. Следовательно, в интервале времени между импульсом КИ и импульсом KQ, который формируется сигналом переполненйя счетчика 6, счетчик 6 будет заполняться импульсами одной из частот а, Ер„р ..., fä/ 0, а число этих импульсов N определится из выражения

Еа (3)

Если емкость счетчика 6 еыбр,ать иэ условия ее заполнения импульсами частоты fg за время t>, т.е.

"0= a э 1 (4) то пр и совместн ом решен и и (1 ), (3) и (4) относительно получим

Ф

K„10

=1

:(5)

Тогда результат вычислений, И„, равный числу импульсов частоты +> прошедший через ключ 3 за время +и определится из следующего выражения

m С$ рЮ Ю,,=10 . Х„1

О

Таким образом, на . нижнем краю диапазона значений частоты, когда становится малым время tr увеличивается относительная статическая погрешность измерения пропорциопального результату измерений количества импульсов частоты Е, автоматически уменьшается в 10п раз частбта импульсы которой заполняют счетчик 6 в интервале времени С> между импульсами КИ и КО. При этом в 10 раз будут увеличиваться время С и, следовательно, во столько же раз уменьшается относительная статическая погрешность измерения результата вычисления.

На протяжении времени 6> пересчетная схема будет заполняться импульсами частоты с выхода ключа 10 при с Х. Еа — с выхода ключа 111 при < 4 0

МО

Еа — fo (о с выхода ключа 11 при — х <—

106 хааа 00 Π— с выхода. ключа 11 при — у а

tf 10п " 0

Относительная статическая погреш» ность вычисления d" может быть найдена из выражения (6) для наихудшего случая, когда измеря тся количество импульсов частоты ." при ее минимальном значении 1ю н о 1

<О t,t t,,„ а, (7)

Подставляя в (7) значения% и К для каждого поддиапазона, получим

1 10

tt . У8

9 2ьин СуС п

Таким образом, вместо монотонного увеличения относительной статической погрешности вычислений > с уменьше- . нием значений частот. входных сигналов п олучается циклическая закономерность изменения д" в рабочем диапазоне входи ых част от.

Учитывая, что максимальное значение относительной статической погрешности должно быть меньше ее допустймого значения бд, т.е. о

Э ЕВИм и решая олученное выражение относительно 1$, ползучим

С

Полученное значение

Необходимое количество ttr находится иэ выражения Ед п 6а

f2 п.1и

При этом полученное значение ю должно быть округлено в большую сторону до ближайшего целого числа.

3$ Приведенная на чертеже временная ди. аграмма дана для случая, когда сигнал на перестройку структуры множительного устройства поступает с дополнительного выхода декады 7w пересчетной схемы 6.

46 Формула изобретения

Устройство для умножения частотноимпульсных сигналов, содержащее формирователь образцовых интервалов времени и частот, ключи, блок вычитания, п-раз.— рядный десятичный счетчик и счетчик результата, причем первый и второй выходы формирователя образцовых интервалов времени и Частот подключены к управляющим входам первого ключа, вход которого соединен со входом первсго сомножи$0 теля устройства, а выход — с первым входом блока вычитания, выход которого подключен ко входу десятичного счетчика, выход которого соединен с первым yapasляющим входом второго ключа, другой управляющий вход которого подключен ко второму выходу формирователя образцо вых интервалов времени и частот„входко входу второго сомножителя устройст813425

sa, а выход — ко входу счетчика результата, вход ключа опсрной частоты подключен к выходу опорной частоты формирователя образцовых интервалов времени и частот, первый выход которого подключен к первому управляющему входу ключа опорной частоты, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения оптимальных значений точности и быстродействия и широком диапазоне частот входных сигналов, устройство содержит дополнительно элемент ИЛИ, ключи кратных частот, и элементов И и m триггеров (т -целое число, ю c.n ), причем первый установочный axon -го триггера (i =1„...vn) соединен с; дополнительным выходом соответствующего разряда десятичного счетчика, второй установочный вход первого триггера подключен к первому выходу формирователя образцовых :. интервалов времени и частот, вто-. рой установочный вход j -го триггера (3! =2,...,rn) соединен с выходом (j -1)-го триггера, выход j -го триггера подключен к первому входу i -го элемента И, второй вход которого соединен со вторым. выходом формирователя образцовых интервалов времени и частот,, а выход подключен к первому управляющему входу -го клкча кратной частоты, второй управляющий вход которого

5 соединен с выходом десятичного счетчи, ка, а вход - с соответствующим выходом кратной частоты формирователя образцовых интервалов времени и частот, третий вход к-го .(к=1,..., и-1) элемента И подключен к выходу (к+1)-го триггера, второй управляющий вход ключа опорной частоты подключен к выходу элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходом десятичного счетчика и выходами элемен15 . тов И, выходы ключей кратных частот и ключа опорной частоты объединены и подключены ко второму входу блока вычитания.

Источники информации, 26 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 234004, кл. 5 06 F 7/44, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

N217047,,кл. G 01 8 23/10, 1965.

3. Авторское свидетельство СССР

Ма 251932, кл. С 06 F 7/52, 1968 (прототип).

Йа2

Составитель В. Березкин Редактор Т. Beceaoaa Texpea Н.Майорош Корректор Н. Бабинец

Ф.

Заказ 773/62 Тираж 745 .Подписное

ВНИИ11И Государственного ко итета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

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