Умножитель частоты гармонических сигналов
Союз Советскик
Социалистические
Реснубпик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ.Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву N 843158 (22) Заявлено 19. 08. 80 (21) 2973928/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51}М. Кл.
Н 03 В 19/10
3ЪеуАаратеенные квинтет
СССР аю лелем нзебретеннй н етнрытнй
Опубликовано 23.05.82. Бвллетень тй 19
Дата опубликования описания 25,-05. 82 (53 } УДК 621. 374. . 4 (088. 8) -.1,.;, t
Г1 r.
Г. С. Жаунеров и Б. И. Минцерис
Вильнюсский филиал Экспериментального научноисследовательного института металлорежущих станков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для применения в качестве умножителя частоты, и может быть использовано, например, в устройствах внутривагового деления (интерполяторах) измерительных преобразователей перемещений.
По основномуавт.свМ 843158известен умножитель частоты гармонических сигналов, содержащий источник сигналов(в качестве которого может быть использован двухканальный измерительный преобразователь с выходными синусными и косинусными сигналами),. и-последовательно включенных каскадов умножения частоты, блоки суммирования, блок обработки, счетчик и инвертор, причем первый выход и-каскада умножения частоты подключен непосредственно к первым входам суммирующих элементов первого блока суммирования и к одному из входов блока обработки и через инвертор - к первым входам суммирующих ,элементов второго блока суммирования и к другому входу блока обработки, второй выход и-того каскада умножения частоты подключен ко вторым входам суммирующих элементов первого и второго блоков суммирования и к третьему входу. блока обработки, остальные входы .которого соединены с выходом суммирующих элементов первото
ro и второго блоков суммирования, а выход - ко входу счетчика. Это устройство обеспечивает получение коэфл фициента умножения равного 4К 2 или и
1$ (4К-2)2, т.е. при подключении к умножителю частоты синусно-косинусного измерительного преобразователя перемещений в качестве источника сигналов, оно функционирует, как устройство внутришагового деления сигналов перемещений. 1).
Однако в данном устройстве отсутствует возможность запускр или прекращения операции умножения от
930574 4
1О
f5
26 сигнала начала отсчета преобразователя перемещений, что необходимо для исключения неоднозначности измерения перемещений при реверсе, появления недостоверной информации при умножении, т.е. интерполяции сигналов преобразователя перемещений, что сужает функциональные возможности и снижает надежность.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей при одновременном повышении надежности работы. Поставленная цель достигается тем, что в умножитель частоты гармонических сигналов, содержащий источник сигналов последовательно соединенных каскадов умножения частоты, каждый из которых состоит из сумматоров и выпрямителей, блоки суммирования, блок обработки, счетчик и инаертор, причем первый выход и-ого каскада умножения частоты подключен непосредственно к первым входам суммирующих элементов первого блока суммирования и к одному из входов блока обработки, а через инвертор — к первым входам суммирующих элементов второго блока суммирования и ко второму входу блока обработки, второй вход и-ого каскада умножения частоты подключен ко вторым входам суммирующих элементов первого и второго блоков суммирования и к третьему входу блока обработки, остальные входы которого соединены с выходами суммирующих элементов первого и второго сумматоров, а выход— ко входу счетчика, введены компаратор, элемент И и соединенные последовательно(п+1)суммирующие ячейки, первый вход первой из, которых подключен к дополнительному выходу, второй и третий входы — к первому и второму выходам источника сигналов, второй вход каждого из остальных суммирующих ячееК соединен с выходом соответствующего каскада умножения частоты, а выход (n+1)-ой суммирующей ячейки через соединенные последовательно компаратор и элемент И, второй вход которого соединен с дополнительным выходом блока.логической обработки, подключен к дополнительному входу счетчика.
На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема умножителя частоты гармонических сигналов.
Умножитель содержит источник 1 сигналов (например синусно-коси\
55 нусный преобразователь перемещений) и-каскадов (2-1) †(2-n) умножения, каждый из которых состоит из сумматоров 3-6 и двухполупериодных выпрямителей 7-10,инвертор 11, блоки 12 и 13 суммирования, каждый из которых состоит из суммирующих элементов, число которых равно К-1, где К=1,2,3, 4..., каждый суммирующий элемент может быть выполнен, например,на усилителе, вход которого через масштабные резисторы является входом суммирующего элемента, блок 14 логической обработки, счетчик 15, и и+1 суммирующие ячейки 16- 1- 16-(n+!), первая из которых содержит однополупериодные выпрямители 17 и 18, трехвходовой сумматор 19 и вентиль 20, а остальные состоят из двухполупериодного выпрямителя 21, сумматора 22 и вентиля 23, компаратора ?4 и элемента И 25.
Умножитель частоты гармонических сигналов работает следующим образом.
Источник 1 сигналов вырабатывает даа ортогональных сигнала sinmt u
costa t. Выпрямители 7 и 8 выделяют модули этих сигналов sinw t u cosUlt
Далее сигналы суммируются в сумматоре 5, на его выходе напряжение имеет треугольную форму и больше по частоте в два раза. В сумматорах
3 и 4 образуются сигналы соответственно вида з1n(ugt-45 ) и cos ((6t-45 ). В блоках другой цепи осуществляются операции аналогичные описанным. На выходе сумматора 6 образуется треугольное напряжение удвоенной частоты, сдвинутое по фазе на 90 относительно треугольного напряжения на выходе сумматора 5.
Так производится удвоение частоты в каскаде умножения 2-1. Работа последующих каскадов умножения аналогична работе первого каскада. Поэтому общий коэффициент умножения п каскадов равен 2 Таким образом, после ряда преобразований входные сигналы источника 1 преобразованы умножителем частоты а два треугольных сигнала, сдвинутых по фазе на
90 . Далее эти треугольные сигналы поступают на соответствующие входы блоков суммирования 12 и 13, состоящие из К-1 суммирующих элементов, где К=2, 3, 4,... В каждом элементе происходит суммирование
930574 ких сигналов по авт, св. и 843158, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при одновременном повышении надежности в работе, в него
35 введены компаратор, элемент И и соединенные последовательно (и+1) суммирующие ячейки, первый вход первой из которых подключен к дополнительному выходу, второй и третий входы - к первому и второму выходам источника сигналов, второй вход каждой из остальных суммирующих ячеек соединен с выходом соответствующего каскада умножения час45 таты, а выход (и+1)-ой суммирующей ячейки через соединенные последовательно компаратор и элемент И, второй вход которого соединен с дополнительным выходом блока логической
50 обработки, подключен к дополнительному входу счетчика.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
55.И 843158, wa. Н 03 В 19/10, 27.02.79. с разными весовыми коэффициентами, соответствующих двум из трех треугольных сигналов: третий образуется на выходе инвертора ll. Весовые коэффициенты зависят от отношения 5 величин масштабных резисторов, которые должны равняться
1 где 1=1-(К-1) — номер следующего элемента. Например, при желании получить коэффициент умножения 80 при 10
n=2 выбираем К=5, т.е. в блоке суммирования 12 и 13 по 4 суммирующих элемента. Отношения величин масштабных резисторов зависят от порядкового суммирующего..элемента: в пер- !5 вом оно равно — = = — ; во вто1
a К-1 5-4 41m * 3 ром = — ; в третьем—
Ъ 4 в четвертом — =5-g 1
Места перехода ломаных линий через нуль фиксируются е компара- 20 торах блока 14 логической обработки и подсчитываются в счетчике 1 5. Таким образом обший коэффициент умножения равен 4К-21" или (4. (-2) ° 2, а это значит, что на выходе блока 14 имеет место последовательность коротких импульсов, период которых меньше периода входного гармонического сигнала в число раз, равное коэффициенту умножения.
Источник 1 сигналов, вместо которого использован преобразователь перемещений в электрический сигнал вместе с основными информационными сигналами (синусного и косинусного) формирует также электрический сигнал начала отсчета (обычно от какойлибо метки). Синусный и косинусный входные сигналы подвергаются однополупериодному выпрямлению в блоках
17 и 18 и вместе с сигналом начала отсчета суммируются в сумматоре 19.
После вентиля 20 остается лишь часть сигнала, этот сигнал поступает на суммирующую ячейку 16-2, куда так же подается сигнал треугольной формы удвоенной частоты с выхода первого каскада 2-1 умножения. В двухполупериодном выпрямителе 21 треугольный сигнал выпрямляется и суммируется с сигналом в сумматоре 22. Далее обработка повторяется в следующих ячейках 16-2-16-(и+1). Сигнал по мере обработки в суммирующих ячейках
16- 1- 16-(и+1) все время обостряется, т.е. длительность его относитель6 но периода основного сигнала уменьшается. После (и+1) -ой суммирующей ячейки 16-(и+1), сигнал поступает на компаратор 24, где на уровне срабатывания формируется в прямоуго". льный сигнал. Этот сигнал в блоке
25 совпадений сопоставляется с последовательностью коротких импульсов, имеющихся в блоке 14, и на выходе блока 25 образуется один импульс, который управляет счетчиком 15, обеспечивая возможность его запуска, или, наоборот, возможность прекращения счета с помощью сигнала начала отсчета источника сигналов (изме- . рительного преобразователя перемещений), что необходимо для исключения неоднозначности измерения перемещений при реверсе, появления недостоверной информации при умножении (инверполяции), Зти обстоятельства обеспечивают технико-экономический эффект, заключающийся в расширении функциональных возможностей устройства. формула изобретения
Умножитель частоты гармоничес930574
Составитель А. Дзюбенко
Редактор П. Коссей Техред A. Бабинец Корректор l0. Макаренко
Заказ 3 93/7 Тираж 954 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,
