Цифровой кодирующий преобразователь частоты

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик

О П И С А Н И Е (и)938402

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (51) М.. Кл.

Н 09 К 19/20. (22) Заявлено 28. 11.80 (21) 321 1597/18-2 1 с присоединением заявки М(23) Приоритет

9вудврвтиквй квинтет

СССР ао аевам пзвврвтеяяя и вткритяЯ

Опубликовано 23,06.82.. бюллетень №23

Дата опубликования описания27.06,82 (53) УДК 681. .325,9 (088.8) В. Э. Штейнберг и Ю. Л. Востряков (72) Авторы изобретения (71} Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ КОДИРУЮШИЧ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к эжктроизмерительной технике а именно к устройствам ..для преобразования частоты следования электрических импульсов, в цифровой код, и может найти цримененне в цифровай контрольно-регистрирующей апП аратуре.

Известно устройства для преабразования частоты в двоичное число, содержащее фармнраватель входнаго сигнала, генера о тор опорной частоты, нелинейный цифровой преобразователь, частоты и отсче%-— ное устройства, реализукецее нелинейнее кодирсаание периода 1).

Недостатком этого уетройства являет15 ся ограниченная точность нз-эа нриближенного. воспроизведения тмперболической функции.

Известен кодирующий преобразователь частоты в кад, содержащий вычнтаквщИ счетчик, преобразователь частоты в код, блок управления (2).

Однако данное устройство реализует лишь приближенное воспроиюе дение эави2 симости, связывающей частоту и период контролируемого параметра. его недостаткам также является ограниченная точность.

Наиболее близким к изобретению по . технической сущности является устройство, содержащее узел запуска, вентиль, генератор, счетчик, делитель шага кван« тавания, элемент задержки, счетчик участков,. первый н второй управляемые делители, регистр хранения, вычитакеций счетчик.

Устройство реализует принцип нелинейного «оцнрования периода, причем тре буемая нелинейность приближается путем полигональнай аппроксимации с совпадением узлов во всем диапазоне (3).

Недостатком преобразователя является ограниченная точность в области малых значений периода (высоких значений частоты}, обуславленная методом воспро изведения частоты. При этом в течение первых psyx участков отсчета шагов по времени изменение кода частоты в вычи-, 3 93840 тающем счетчике происходит более чем в 2 раза.

Цель изобретени - повышение точности коцнрования в .области ьысоких частот.

Поставленная цель достигается тем, что ь устройстьо, содержащее формирова» тель импульсов, выход которого поцключен к первому вхоцу перього вентиля, генервтор тактовых импульсоь, выход которого поцключен к второму вхоцу первого 10 вентиля, ьычитающий счетчик, два последовательно соединенные управляемые целители частоты, делитель шага квантования, atop которого поцключен непосредственно к управляющему вхоцу регистра 15 хранения и через элемент зацеркки — к вхогу счетчика участков» выходы которого соединены напосрецстьенно с информационными входами первого управляемого целителя частоты и через регистр хране- zo ния.- с информационными входами второго управляемого целителя частоты, ввецены счетчики периода и приращений периода, блок совпацения кодов, второй вентиль и триггер, выход которого соединен р с первым входом второго вентиля, второй ьжд которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выхоц — к вхоцам делителя шага квантования, вычитшощего счетчика и первого управляемого го целителя частоты, выход первого вентиля соединен с входом счетчика периода, выхоц последнего разряца которого ссецинен с 5 -вхоцом триггера, выхоц второго управляемого целителя частоты соеци)5 нен с входом счетчика приршцения периоца,. выходы счетчикоь периода и приращений периода соецннены соответственно с первой и второй группой вхоцов блока

° совпацения кодов, ьыхоц которого поцклю-. о чен к Я ходу триггера.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульссь, формирователь 2 импу льсов» цва вентиля 3 и 4, триггер 5, целитель 6 шага квантования, элемент 7 задержки, счетчик 8 участков, вычитающий счетчик 9, регистр 10 хранения, цьа упраьляемьк целителя 11 и 12 частогы, счетчик 13 периоца, блок 14 совпадения кодов, счетчик 15 приращений периода, шину 16 пуска и входную шину 17.

Узлы устройства связаны следующим образом.

Генератор l тактовых импульсов сьязвн с вторыми входами первого и второго вентилей 3 и 4, первый вход первого вентиля 3 подключен к выходу формирователя 2, входы которого соединены с шиной 16 пуска и входной шиной 17. Первый вход второго вентиля 4 соединен с ьыхоцом триггера 5, раздельные входы которого подключены к ьыхоцу счетчика

13 перноца и к выхоцу блока 14 совпацения кодов, разрядные вхоцы которого подсоединены к счетчику 13 периода и счетчику 15 приращений периоца. Выхоц второго вентиля 4 соединен с входами счетчика 15 через последовательно соединенные управляемые целитель 11 и

12 с входамн счетчика 9 частоты и делителя 6 шага квантовашгя, выхоц которого соединен с управляющим входом регистра 10 хранения и входом элемента

7 задержки, выхоц которого подключен к входу счетчика 8 участков, выходы которого соединены с разрядными входами первого управляемого деятеля 11 и че-, рез регистр 10 хранения с разрядными ьхоцами второго управляемого целителя

12. Выход первого вентиля 3 соегшнен со вхоцами счетчика 13 периода.

Устройство работает следующим образом

В исходном состоянии в счетчик 8 записывается число (гп-l), в регистр 10мах число щ, гце ьч = " » ь счетчик

Q ×

9 — начальное значение частоты, а в счетчик 13 — начальное значение периода

Я-Т„,;,„. При поцаче сигнала Т на входную шину 17 и шину 16 пуска формирователь 2 открывается и импульсы с часто.той Fc с выхода генератора 1 через первый вентиль 3 поступают на вход счетчика 13. При прохожцении на счетчик 13 числа импульсов Т„„„Рз ьырабатыьается управляющий сигнал цля установки триг гера 5 в единичное состояние, который ь свою очерець открывает второй вентиль 4.

Импульсы с юнератора 1 через открытый вентиль 4 поступают на входы делителя 6 шага квантования, счетчика 9 и через по сжцовательно соецнненные управляемые целители 11 и 12 на вход счетчика 15 приращений периоца. После окончания ьхоцного сигнала Т> на вхоцной шине 17 в счетчике 13 запишется коц (Т T„„„) ° F .

На вход счетчика 15 поступит количестьо импульсов, равное (Тг -Tt и ) Рг1 гце F 2- частота о, прошедшая через управляемые делители ll и 12. И момент совнацзния кодов счетчиков 13 и

15 блок 14 вырабатывает управляющий сигнал цля установки триггеров 5 в ис5 ходное (нулевое) состояние. Вентиль 4 закрывается.

Так как ус гройство реализует фиксиро; ванный шаг квантования частоты, шаг квантования периода является переменным и определяется из выражения а (ЬХ(e-.n)(m-n -1)

rpe ag - постоянное число, записанное в делителе 6 шага квантования, - наибольшее число участков

И - текущий номер участка.

938402 f„.- Y,= — """ = 1000 т„„„

К4

hX1 =—

10000 к„

800

600

42

238

178

139

Х„= Х„- 1+ Х

1250

1666

1428

11ll

Ф

Как видна из приведенного примера, шаг квантования периода увеличивается с номером участка аппроксимации, а проверка правильности работы устройства, осуществляемая путем подстановки знач зо ний Х. в выражение аппроксимнрукщей функции Ч= — — где К, = 10,показываКМ

Х ет, что аппроксимирующая функция интерполирует заданную в совпадающих узлах интерполяции с высокой точностью в об35 ласти высоких значений кодируемой част отые емого делителя частоты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности кодирования в области вьк:оких частот, в него введены счетчики периода и приращений периода, блок совпадения кодов, второй вентиль в триггер, выход которого соединен с первым входом второго вентиля, второй вход которого подклю чен к выходу генератора тактсвык импульсов, а выход:- к входам делителя шага квантования, вычитающего счетчика и первого управляемого делителя частоты, выход первого вентиля соединен с входом счетчика периода, вьасод последнего разряда которого соединен с S -входом триггера, выход второго управляемого делителя частогы соединен с входом счетчика приращений периода, выходы счетчиков периода и приращений периода соединены соответственно с первой и второй группой входов блока совпадения кодов, выход которого подключен к R-вход триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l Патент Франции N - 2237366, кл. Н 03 К 13j20, 1975.

2. Кирианаки Н. В., Дудыкевич В. Б.

Методы и устройство цифрового измерения низких. частот. Львов Вища школа", 1975, с. 108, рис. 3-12.

3. Авторское свидетельство СССР

М 573766, кл. G Ol Я. 23/00, 1977.

Ф ормула изобретения

Цифровой кодирующий преобразователь частоты, содержащий формирователь импульсов, выход которого подключен к пер4$ вому входу первого вентиля, генератор так-, товых импульсов, выход которого подклю» чен к второму входу первого вентиля, вычитающий счетчик, два последовательно соединенные управляемые деятели частоты, делитель шага квантования, выход о которого подключен непосредственно к уп» равляющему входу регисгра хранения и через элемент задержки - к входу счетчика участков, выходы которого соединены непосредственно с информационными Ы входами первого управляемого делителя частоты и через регистр хранения - с информацирнными входами второго управля6

Рассмогрим численный пример, Началь ное число в счетчике 9 частоты равно (=10 . Число, которое накапливается в

v 9 счетчике 15 приращений периода, равно

Хе10 . Для первых четырех участков гх аппроксимации значения частоты Ц, приращения пераопа Х, значения периода у, в суммарные коэффициенты деления уп равляемых делителей l l и 12, определя ющие угловые коэффициенты аппроксимируемой функции íà j-м участке интерполяции даны в таблице.

938402

Составитель Л. Плетнева

Редактор Г Ус Телред К.Мыцьо Корректор А. Дэятко

Заказ 4480/79 Тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственно о «омитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент,. r. жгород, ул. Проектная,