SU732904A1 - Устройство дл дифференцировани частотно-импульсных сигналов - Google Patents

Description

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифро-частотных системах измерения и управления.

Известно устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов, содержащее блок вычитания интервалов времени, блок возведения частоты в куб, элемент И и счетчик результата [Г] .

Недостатком устройства является пониженная точность формирования производной частотно-импульсного сигнала.

Известно также устройсво для дифференцирования частотно-импульсных сиг-: налов, содержащее функциональный гене- _JS ратор, блок управления, генератор импульсов, регистр памяти и дешифратор, счетчики, делители частоты, элементы Ии реверсивный счетчик результата И ·

Недостатком устройства является слож^° ность конструктивной реализации.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дифференцирова2 ния,частотно—импульсных сигналов, содержащее частотно-импульсный функциональный преобразователь, подключенный входом к входной шине устройства и соединенный первым выходом с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока вычитания интервалов времени, а выход элемента И соединен с входом счетчика результата, причем вход блока вычитания интервалов времени подключен к входной шине устройства [3] .

Недостатком устройства является пониженная точность формирования цифрового кода производной, обусловленная как наличием методической ошибки измерения, так и недостаточно высокой величиной частоты следования импульсов заполнения счетчика результата с выхода функционального преобразователя.

Цель изобретения — повышение точности формирования цифрового кода производной.

Цель достигается тем, что в устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов, содержащее частотно-импульсный функциональный преобразователь, 'подключенный входом к входной ₅ шине устройства и соединенный первым выходом с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока вычитания интервалов времени, а выход элемента И соединен с входом 10 счетчика результата, дополнительно введены сдвигающий регистр и триггер, подключенный выходом к входу блока вычитания интервалов времени, причем первый вход триггера соединен с входной шиной ¹⁵ устройства и информационным входом сдвигающего регистра, управляющий вход которого подключен к второму выходу частотно-импульсного функционального преобразователя, а выход сдвигающего ре- 20 гистра соединен с вторым входом триггера.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 вычитания интервалов времени, элемент 2 И, сдви- ²⁵ гающий регистр 3, триггер 4, частотноимпульсный' функциональный преобразователь 5 и счетчик 6 результата.

Входная шина устройства соединена с первым входом триггера 4, входом функ- ^?0 ционального преобразователя 5 и информационным входом регистра 3, подклю-. ченного выходом к второму входу триггера 4. Первый выход функционального преобразователя 5 соединен с первым ³⁵ входом элемента 2 И, второй вход которого подключен к выходу, блока 1 вычитания, соединенного входом с выходом триггера 4. Выход элемента 2 И подключен к входу счетчика 6 результата, ⁴⁰ а управляющий вход регистра 3 соединен со вторым выходом функционального преобразователя 5.

Устройство работает следующим образом. ⁴⁵

Входной сигнал с частотой Fу (t) поступает на вход частотно-импульсного функционального преобразователя 5, на первом и втором выходах которого образуются две последовательности импульсов ⁵⁰ с частотами соответственно равными ^и

-I Т +Т . К к-4 ^<^С2.^ТК-1’ где и С 2, - константы, т.е. частота с первого выхода преоб разователя 5 обратно пропорциональна сумме двух соседних периодов (Т_к + Т_к_₍) входного сигнала F* (АУ , а частота со второго выхода преобразователя 5 пропорциональна текущему периоду Т_к_^ входного сигнала.

Этот функциональный преобразователь 5 может быть реализован при помощи блока управления, двух элементов И, двух счетчиков, двоичного умножителя и двоичного делителя, причем разрядные входы двоичных делителя и умножителя должны быть соединены соответственно с выходом первого и второго счетчиков, на входы которых через соответствующие элементы И подаются последовательности импульсов от генераторов опорных частот. С помощью первого элемента И преобразователя 5, который открывается блоком управления на время равное сумме двух соседних периодов Т_к+ следования входной частоты F_x (4), в первом (счетчике формируется код_;пропорциональI ный сумме этих периодов входного сигнала. Второй элемент И преобразователя 5 'открывается блоком управления на время, (равное текущему периоду входной последовательности Ρχ(-Ι) _? в результате этого во втором счетчике формируется код пропорциональный текущему периоду Т_к_₄ .

Блок управления по каждому импульсу входной частоты Fy (1) производит опрос, а затем сброс второго счетчика, причем код, пропорциональный текущему периоду, переписывается в регистр двоич-/ ного умножителя, а в счетчике начинает формироваться код, пропорциональный следующему периоду входной частоты. Аналогично, по каждому четному импульсу входной, частоты производится считывание кода, пропорционального сумме .двух соседних периодов, в регистр двоичного делителя^сброс содержимого счетчика и формирование в нем кода суммы следующих двух периодов. Поскольку двоичный делитель и умножитель осуществляют деление и умножение частот от генератора опорной частоты на соответствующие величины кодов, то на выходе делителя образуются частота F_HK , обратно пропорциональная сумме двух соседних периодов частоты F< (Л) , а на выходе умножителя - частота F , пропорциональная текущему периоду частоты Fy (1).

Очередной к-ый импульс входной частоты устанавливает в единичное состояние триггер 4 и поступает на информа732904 ционный вход сдвигающего регистра 3.

Сдвигающий регистр 3 вьполняет операцию задержки входных импульсов на величину, зависящую от тактирующей частоты F 2 к > поступающей на его управляющий вход с второго выхбда преобразователя 5. Поскольку величина определяется величиной периода, предшествующего к-му импульсу входной частоты Ρχ (Λ), то величина задержки этого к-го импульса будет равна _ JL- —И—, f_2k СА-⁴ где й- число разрядов регистра 3.

Импульс с выхода регистра 3 сбрасывает триггер 4, в результате на выходе триггера 4 формируется положительный импульс, длительностью т_к . Аналогично, (Ч+1)-й импульс образует на выходе триггера 4 интервал времени дли-’ ' тельностью Блок 1 вычитания интервалов времени формирует импульсы длительностью.

П / А 4__\ ^<^τκ+Γ^τκ^ с2 (т_к Vj·

Этот импульс открывает элемент И 2 и на вход счетчика результата 6. проходит последовательность импульсов частоты с первого выхода преобразователя 5. В результате этого в счетчике 6 формируется выходной код равный ^N ВЫХ 1 P^aB_

Т*т (Г 7

К К-1 к-1 к η с

N ---ВЬК С_л

т. е. код, пропорциональный с коэффициентом -ft'· 7^· абсолютному значению' производной входного сигнала F χ (t)·

Таким образом предлагаемое устройство позволяет повысить точность формирователя кода производной частотщу-им пульсного сигнала за счет исключения методической ошибки дифференцирования и повышения частоты следования импульсов заполнения счетчика результата.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к области автоматики и вычислительной техники и мо жет быть использовано в цифро-частот«ых системах измерени  и управлени . Известно устройство дл  дифференцировани  частотно-импульсных сигналов, содержащее блок вычитани  интервалов времени, блок возведени  частоты в куб элемент И и счетчик результата i , Недостатком устройства  вл етс  пониженна  точность формировани  производной частсггно-импульсного сигнала. Известно также устройсво дл  дифференцировани  частотно-импульсных сиг-: налов, содержащее функциональный генератор , блок управлени , генератор импу сов, регистр пам ти и дешифратор, счет чики, делители частоты, элементы И и :реверсивный счетчик результата . Недостатком устройства  вл етс  сло ность конструктивной реализации. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  дифференцирова НИН,частотно-импульсных сигналов, содержащее частотно-импульсный функциональный преобразователь, подключенный входом к входной щине устройства и соединенный первым вьисодом с первым входом элемента И, второй аход которого подключен к выходу блока .вычитани  интервалов времени, а вькод элемента И соединен с входом счетчика результата, причем вход блока вычитани  интервалов времени подключен к входной шине уст- . ройства З . Недостатком устройства  вл етс  пониженна  точность формировани  цифрового кода производной, обусловленна  как наличием методической ошибки измерени , так и недостаточно высокой величиной .частоты следовани  импульсов заполнени  счетчика результата с выхода функционального преобразовател . Цель изобретени  - повыщение точности формировани  цифрового кода производной . Цель дсютигаетс  тем, что в устройство дл  дифференцировани  частотно-ик пульсных сигналов, содержащее частотно-импульсный функциональный преобразо ватель, подключенный входом к входной шине устройства и соединенный первым выходом с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выход блока вычитани  интервалов времени, а выход элемента И соединен с входом счетчика результата, дополнительно вве- д-ены сдвигающий регистр и триггер, под ключенный выходом к входу блока вычитани  интервалов времени, причем первы вход триггера соединен с входной шиной устройства и информационным входом сдвигающего регистра, управл ющий вход которого подключен к второму выходу ча тотно-импульсного функционального преобразовател , а выход сдвигающего регистра соединен с вторым входом тригге На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит блок 1 вычитан интервалов времени, элемент 2 И, сдвигающий регистр 3, триггер 4, частотноимпульсный: функциональный преобразова тель 5 и счетчик 6 результата. Входна  шина устройства соединена с первым входом триггера 4, входом функ ционального преобразовател  5 и информационным аходом регистра 3, подключенного выходом к второму входу три1 гера 4. Первый выход функционального преобразоват-ел  5 соединен с первым входом элемента 2 И, второй вход которого подключен к выходу, блока 1 вычитани , соединенного входом с выходом триггера 4. Выход элемента 2 И подключен к входу счетчика 6 результата, а управл ющий вход регистра 3 соединён со вторым выходом функционального преобразовател  5. Устройство работает следующим образом . Входной сигнал с частотой F у (i) по тупает на вход частотно-импульсного функционального преобразовател  5, на первом и втором выходах которого обра зуютс  две последовательности импульс с частотами соответственно равными Ьк и гк 2и-1 где С и 0/2. - константы, т, е, частота с первого выхода преобразовател  5 обратно пропорциональна сумме двух соседних периодов () входного сигнала F (,-t , а частота со второго выхода преобразовател  5 пропорциональна текущему периоду Т входного сигнала. Этот функциональный преобразователь 5 может быть реализован при помощи блока управлени , двух элементов И, двух счетчиков, двоичного умножител  и двоичного делител , причем разр дные входы двоичньЕх делител  и умножител  должны быть соединены соответственно с выходом первого и второго счетчиков, на входы которых через соответствующие элементы И подаютс  последовательности имоульсов от генераторов опорных частот , С помощью первого элемента И преобразовател  5, который открьшаетс  блоком управлени  на врем  равное сумме двух соседни-х периодов Ту следова; ни  входной частоты F (.-t), в первом I счетчике формируетс  код пропорциональный сумме этих периодов входного сигнала . Второй элемент И преобразовател  5 открываетс  блоком управлени  на врем , I равное текущему периоду входной поеле; довательности F- j в результате этого во втором счетчике формируетс  код пропорциональный текущему периоду . Блок управлени  по каждому импульсу входной частоты FX( производит опрос, а затем сброс второго счетчика, причем код, пропорциональный текущему периоду, переписьшаетс  в регистр двоич-/ ного умножител , а в счетчике начинает формироватьс  код, пропорциональный следующему периоду входной частотьи Аналогично, по каждому четному импульсу входной, частоты производитс  считывание кода, пропорционального сумме .двух соседни-х периодов, в регистр двоичного делител ,, сброс содержимого счетчика и формирование в нем кода суммы следующих двух периодов. Поскольку двоичный делитель и умножитель осуществл ют деление и умножение частот от генератора опорной частоты на соответствующие величины кодов, то на выходе делител  образуютс  частота F , обратно пропорциональна  сумме двух соседнах периодов частоты ) , а на выходе умножител  - частота F , пропорциональна  текущему периоду частоты F W. Очередной к-ый импульс входной частоты устанавливает в единичное состо ние триггер 4 и поступает на ипформа57 ционный аход сдвигающего регистра 3, Сдвигающий регистр 3 вьполн ет операцию задержки аходных импульсов на величину , завис щую от тактирующей частоты поступающей на его управ- Л1Пощий вход с второго вьксШа преобразовател  5. Поскольку величина определ етс  величиной периода, предшествующего к-му импульсу входной час тоты F)j tk), то величина задержки этого к-го импульса будет равна - -. где число разр5шов регистра 3. Импульс с выхода регистра 3 сбрасывает триггер 4, в результате на выхо де триггера 4 формируетс  положительный импульс, длительностью т логично, (К+1-)-й импульс образует на выходе триггера 4 интервал времени дли тельностью U, Блок 1 вычитани  интервалов времени формирует импульсы д тельностью . tt /J /I Л . С, (Т V.JЭтот импульс открывает элемент И и на аход счетчика результата 6. проходит последовательность импульсов час- тоты F-iK с первого вькода преобразовател  5. В результате этого в счетчи 6 формируетс  выходной код N gj,,, рав . л V.V.V пропорциональный с коэффици- Т, е. I ентом . I-S: абсолютному значению V О - 1-ЛПТ1 ™ЧЧ.-, rvr п.. ws. производной входного сигнала Таким образом предлагаемое устройство позвол ет повысить точность форм ровател  кода пронзводной частотно им4 пульсного сигнала за счет исключени  методической ошибки дифференцироватга  повышени  частоты следовани  импулье заполнени  счетчика результата. Формула изобретени  Устройство дл  дифференцировани  час- тотно-импульсных сигналов, содержащее iiacTOTHo-импульсный функциональный преобразователь , подключенный входом к входной шине устройства и соединенный первым выходом с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока вычитани  интервалов времени, а выход элемента И соединен с входом счетчика результата, отличающеес  тем, «гго, с цепью повьинени  точности формировани  цифрового кода производной, в устройство дополнительно введены сдвигающий регистр и триггер, подключенный выходом к входу блока вычитани  инггервалов времени , причем первый вход триггера соединен с входной шиной устройства и информационным входом сдвигающего регистра , управл ющий вход которого подключен к второму выходу частотно-импульсного функционального преобразовател , а выход сдвигающего регистра со&amp;динен с вторым аходом триггера. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Мо 39986О, кл. Q 06 F 7/38, 1971. 2,Авторское свидетельство СССР по за вке № 2492557/18-24, кл. G 06 G 7/18, 02.06.1977. 3,Авторское свидетельство СССР по за вке N9 2395060/18-24, кл, Q 06 Т 3/00, 1976 (прототип).

   V

   to

   uT