Цифровой кодирующий преобразователь частоты следования импульсов

 

<»919080

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 04.09.80 (2!) 2976676/18-21 с присоединением заявки Ля (23) П риорнтет

Опубликовано 07.04 82 Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 09.04.82 (5! )М. Кл.

Н 03 К 13/20

Гасударственный кпмнтет па делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК681. .3 25 (088. 8) (72) Автор изобретения

B. Э, Штейнберг (7!) Заявитель (54) 11ИФРОВОЙ КОДИРУ1СШИЙ ПРГОБРАЗОВАТБЛЬ

ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИ Я ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для многоканального преобразования частоты следования импульсов в код и может быть использовано в качестве периферийного оборудования в многоуровне5 вых цифровых системах сбора и обработки информации.

Известен кодирующий преобразователь частоты в код, содержаший вычитаюший

10 счетчик, преобразователь частоты в код, блок управления )1 3 .

Это устройство реализует нелинейное кодирование периода, a его недостатком является ограни енная точность и узкий

f5 класс решаемых задач.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения низких частот, содержашее формирователь, вычитаюший счетчик, функциональный преобразователь (2) .

Известное устройство обладает повышенной точностью вследствие высокой степени точности реализации требуемой нелинейности при кодировании периода, а его недостатком является ограниченный класс решаемых задач, а именно невозможность многоканального кодируюшего преобразования час.готы..

Пель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности многоканального кодируюшего преобразования частоты на основе нелинейного кодирования периода.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержашее и .формирователей входных сигналов, генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом вентиля, выход которого подключен к входу первого управляемого делителя непосредственно и через последовательно соединенные делитель с фиксированным коэффициентом де ления и элемент задержки — к входу счетчика, выходы которого соединены с информационными входами второго управляемого делителя и регистра памяти, вход

919080 записи которого соединен с делителем с фиксированным коэффициентом деления, а выходы — с информационными входами первого управляемого делителя, выход которого соединен с входом второго управляемого делителя, выход которого подключен ко входу вычитаюшего счетчика, введены и триггеров, элементов

2И-ИЛИ, и реверсивных счетчиков,, дешифраторов нуля, и регистров хранения, 1р элемент И и блок управления, первый вход которого подключен к шине пуска устройства, второй вход блока управце ния соединен с выходом элемента И, . входы которого подключены к выходам формирователей входных сигналов, выход каждого формирователя входных сигналов соединен с первым входом соответствуюutего элемента 2И-ИЛИ и с прямым входом соответствующего триггера, инверсный вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего дешифратора нуля и входу записи соответствуюшего регистра хранения, одноименные входы регистров хранения объединены и под- 25 ключены к выходам вычитающего счетчика, вторые входы элементов 2И-ИЛИ объединены и подключены к второму входу вентиля и к первому входу блока управления, третьи и четвертые входы всех элементов ЗО

2И-ИЛИ объединены и подключены к выходу генератора опорной частоты, а пятые входы подключены к выходам соответствукицих триггеров и управляющим входам реверсивных счетчиков, счетные входы которых соединены с выхсдами соответствующих элементов 2И-ИЛИ, а выходы — с входами соответствующих дешифраторов нуля, второй выход блока управления подключен к управляюшим входам формирователей входных сигналов.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство включает формирователи 1 входных сигналов, триггеры 2 и элементы 3 2И-ИЛИ, реверсивные счетчики 4-, дешифраторы 5 нуля, регистры 6 хранения, элемент 7 И, блок 8 управления, генератор 9 опорной частоты, вентиль 10, де50 литепь 1 1 с фиксированным коэффициентом деления, элемент 12 задержки, счетчик 13, регистр 14 памяти, управляемые делители 15 и 16, вычитаюший счетчик

17„входные шины 18, шина 19 пуска.

Входные шины 18 подключены z nep55 вым входам формирователей 1, управляющие входы которых объединены и подключены к одному из выходов блока 8 управления, а выходы связаны с одними из выходов элементов 3 2И-ИЛИ, прямыми входами триггеров 2 и со входами элемента

7 И. Вторые входы элементов 3 2И-ИЛИ объединены с одним из входов вентиля

10 и подключены к первому выходу блока 8 управления, один из входов которого подключен к шине 1 9 пуска, а второй вход связан с выходом элемента 7 И.

Третьи и четвертые входы элементов 3

2И-ИЛИ объединены и соединены с первым входом вентиля 10 и с выходом генератора 9 опорной частоты. Пятые входы элементов 3 2И-ИЛИ объединены с управляющими шинами реверсивных счетчиков

4 и подключены. к прямым выходам триггеров 2, выходы элементов 3 2И-ИЛИ подключены к счетным входам реверсивных счетчиков 4, разрядные выходы которых подключены ко входам дешифраторов

5 нуля, выходы которых подключены к инверсным входам триггеров 2 и ко входам записи регистров 6 хранения, одноименные разрядные входы который объединены и подключены к выходам вычитающего счетчика 17. Выход вентиля 10 подключен ко входу делителя 11 с фиксированным коэффициентом деления и к счетному входу управляемого делителя 15, выход которо о свчзан со счетным входом управляемого делителя 16, выход которого связан со входом вычитаюшего счетчика 17. Выход делителя 11 подключен ко входу записи регистра 14 памяти и ко входу элемента 12, выход которого подключен ко входу счетчика 13, разрядные выходы которого подключены ко входам регистра 14 памяти и управляемого делителя 16. Выходы регистра 14 подключены ко входам управляемого делителя 15. Выходы регис;-ров 6 хранения могут подключаться к устройствам отображения и регистрации информации.

Устройство работает следующим образом.

При подаче команды пуска на шину 19 с одного из выходов блока 8 управления на управляющие входы формирователей 1 поступает сигнал, в результате чего на их выходах формируются интервалы времени, равные периоду частотно-импульсного сигнала, поступающего на шины 18 устройства. Поскольку данные входные сигналы между собой асинхронны, то с начала каждого из интервалов времени, появляющихся на выходах формирователя

1, в реверсивных счетчиках 4 начинает накапливаться число импульсов опорной

919080 частоты с выхода генератора 9, которые поступают на третьи входы элементов 3

2И-ИЛИ, первые входы которых отпира» ются выходным сигналом формирователей

1, а вторые входы отпираются разрешаюшим сигналом с первого выхода блока 8 управления. Процесс накопления импульсов опорной частоты в реверсивных счетг чиках 4 продолжается до тех пор, пока на последнюю шину 18 устройства не 10 поступит импульс преобразуемого сигнала. В этот момент времени на выходе элемента 7 И появляется сигнал, в результате чего на одном из выходов блока 8 управления снимается разрешаюший 15 сигнал, запираются элементы 3 2И-ИЛИ и отпирается по инверсному входу вентиль

lO. С этого времени реверсивные счетчики 4 запиоаются и устройство, вследствие открытия вентиля 10, начинает от- 2О рабатыват обратную зависимость, при этом осуществляется нелинейное кодирование периода, последнего из поступивших на шины 18. На чертеже приведен пример выполнения устройства для трех 25 каналов. Число в реверсивном счетчике

4 (например, третьего канала), на входную шину 1 8 которого импульс входного сигнала поступил последним, равно единице, вследствие однократного перепада потенциала из единицы в ноль на выходе третьего элемента 3 2И-ИЛИ. В момент окончания периода сигнала на третьей входной шине 18 "адним фронтом импульса с выхода третьего формирователя 1 третий триггер 2 устанавливается в единицу, отпирая третий элемент 3 2И-ИЛИ по пятому входу и устанавливая третий реверсивный счетчик 4 в режим вычитания, в результате чего первым же импульсом с выхода генератора 9 третий реверсивный счетчик 4 обнуляется, что приводит к появлению сигнала на выходе соответствующего дешифратора 5 нуля, который поступает на вход записи третьего регистра 6 хранения, осуществляя запись в него кода остатка из вычитаюшего счетчика 17, который численно равен значению частоты, соответствующей первому периоду сигнала на третьей шине

1 8 устройства. Одновременно импульсом с выхода третьего дешифратора 5 нуля третий триггер 2 устанавливается в нулевое состояние, блокируя соответствуюший элемент 3 2И-ИЛИ. Таким образом, 55 третий канал, на входную шину 18 которого преобразуемый сигнал поступил последним, обрабатывает его, фиксируя значения частоты в соответствующем регистре хранения. Поскольку импульсы входных сигналов на первую и вторую шины 18 устройства поступили раньше, то число в соответствующих реверсивных счетчиках

4 отличается от едтпщы и по окончании каждого из периодов и после установки соответствующих триггеров 2 в единичное состояние, происходит счет в обратном направлении в счетчиках 4, моменты обнуления которых сдвинуты относительно начала нелинейного кодирования (или момента отпирания вентиля 10) а величину, равную опережению начала соответствующего периода относительно периода па третьей шине 18, поступившего последним, т.е. поступление сигналов с соответствующих выходов дешифраторов 5 нуля происходит через интервалы времени, равные периоду входцот о сигнала v, каждом капале, отсчитанных от пачала последнего поступившего периода ца шипу 1 8 цлц отначала нелинейного кодирования, которое осушествляется следующим образом.

Поскольку угловыс коэффицисцты кривой, описывающей закон измоцеция частоты импульсов, поступающих па вычитатощий вход счетчика 17, в каждый цз мо— ментов времени равны 4=8 F, 31 = ", т.е. обратно пропорциональны квадрату текущего времспи, отсчитываемого от начала третьего псриода (или начала нелинейного кодировапия), ц являртся продель— ным выражением для Iiy, то в реальном устройство они реализуются при конечном значении с,, равном at и отрабатываемом делителем 11 с фиксированным коэффициентом деления. а эквивалент квадрата текущего времени отрабатывается делителями 15 и 1 G, коэффициенты которых отличаются на од ппщу: и,(1-1), -no позволяет реализовать полигональную аппроксимирующую функцию в виде интерполируюшей, узльi интерполяции которой расположены на исходной Г = 1/Т с фиксированным шагом ь =co

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает эффективное, в смысле быстродействия, кодирование требуемого числа частотно-импульсных сигналов, поступаюших по раздельным каналам, что расширяет его функциональные возможности и область применения. В случае использования предлагаемого устройства для преобразования по одному каналу, им7 91 90 пульс ца входе которого условно принимается за последний из поступивших, устройство упрощается за счет исключения узлов 2-5 в соответствующем канале.

Кроме того, на практике возможен случай, при котором моменты окончания периодов в каждом из канало- располагаются произвольно, однако на функционировании устройства это не отражается, так как считывание кода остатка из вычитаю- g щего счетчика 17 в соответствующий регистр 6 хранения происходит независимо.

При конкретной реализации устройства зависимости от диапазона изменения кодированных сигналов устройство может вктпо ить масц|табирующий узел, осущестi .,ëÿIoUIèé растяжку интервала времени, равного входному периоду, а также вариант, при котором производится осредне- 2О цие нескольких периодов в каждом из каналов.

Фор тула изобретения

Цифровой кодирующий преобразователь 25 :астоты следования импульсов, содержаний п формирователей входных с.п палов, гс IepaI ор опорной частоты, выход которо-.

-о соединен с первым входом вентиля, выход которого подключен к входу пер — M —..-.го управляемого делителя непосредст>:-:ппо и чер.»з последовательно соединен i цс: цепи ель с фиксированным коэффици .. том деления и элемент задержк1.: — к, .;:-,у счетчика, выходы которого соедине- З, с информационными входами второго ,правляемого делителя и регистра памявход записи кс.:.орого соединен с де:и: слем с фиксированным коэффициентом ,слсния, а вь.-ходы — с пнформацион пюли ..содами первого управляемого целителя, въпсоц которо о соединен с входом второто управлясмого делителя., BbIxog которот о подключен к входу вычитающего счетчика, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, 80 8 с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, в него введены и триггеров, и элементов 2И-ИЛИ, реверсивжах счетчиков, ц дешифраторов нуля, и регистров хранения, элемент

И и блок управления, первый вход которого подключен к шине пуска устройства, второй вход блока управления соединен с выходом элемента И, входы которого подключены к выходам формирователей входных сигналов, выход каждого формирователя входных сигналов соединен с первым входом соответствующего элемента

2И-ИЛИ и с прямым входом соответствующего триггера, тп версный вход каждого из которых подключен к выходу соответствукнцего дешифратора нуля и входу записи соответствующего регистра хранения, одноименные входы и регистров хранения объединены и подключены к выходам вычитающего счетчика, вторые входы элементов 2И-ИЛИ объединены и подключены к второму входу вентиля и первому входу блока управления, третьи и четвертые входы всех элементов 2И-ИЛИ объединены и подключены к выходу генератора опорной частоты, а пятые входы подключены к выходам соответствующих триггеров и управляющим входам реверсивных счетчиков, счетные входы которых соединены с выходами соответствующих элементов 2И-ИЛИ, а выходы — c входами соответствующих дешифраторов нуля, второй выход блока управления подключен к управляюц,*им входам формирователей входных сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кирианаки И. В., Дуцыкевич В. Б.

Методы и устройства цифрового измерения тп1зких часч От ° Виша школа ° Л1»ВОИ

1 975, с. 1 08, рис. 3-1 2.

2. Лвторское свидетельство СССР

Мо 573766, кл. " 01 2 23/00, 1977 (прототип).

9190 Е0

Составитель P. Матвеева

Редактор А. Власенко Техред М. Надь Корректор E. Рошко

Заказ 2161/39 Тираж 954, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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