Устройство для вычитания частот Советский патент 1983 года по МПК G06G7/14 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение, в частности, при обработке информации частотных датчиков в системах автоматического управления.

Известно устройство для измерения отклонения частот от номинального значения, содержащее реверсивный счетчик, дешифраторы состояний и биок управления l ..

Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как оно не позволяет опредеиять разностную частоту и оценивать знак этой разности и, кроме того, характеризуется циклическим характером режима допускового контроля,

Наиболее близким к предлагаемому является, устройство для вычитания частот, содержащее первый, второй, третий и четвертый элементы И и ИЛИ, .первый элемент ИЛИ подключен первым и вторым входами к выходам первого и второг элементов И, а второй элемент ИЛИ сое динен первым входом с выходом третьего элемента ИЛИ и с входом первого дифференцирующего элемента, -вторым входом с выходом элемента задержки и с входом второго дифференцирующего элемента, а выходом - с первым входом первого элемента И и через элемент НЕ - с первым входом первого триггера, подключенного Вторым входом к выходу первого злеме,нта ИЛИ, а выходом - к входу второго ; триггера, соединенного первым выходом с первым входом третьего элемента И, а вторым выходом - с выходом модуля разности частот устройства и с первым входом четвертого эле лента И, подключенного выходом к входу элемента задержки, а вторым входом - к второму входу третьего элемента И и через первый формирователь импульсов - к щине ввода первой частоты, причем шина ввода второй частоты соединена через второй формирователь импульсов с первым входом второго элемента И и с входом третьего дифференцирующего элемента, подключенного выходом к второму входу первого элемента Ни к первому входу четвертого элемента ИЛИ, соединенного выходом с выхоДом суммы частот устройства, а вторым входом - с вторым входом второго элемента И и с выходом третьего элемента ИЛИ, подалюченного входами к выходам первого и второго дифференцирукяцих элементов, причем входы триггера знака разности частот соединены с выходами первого и второго элементов И 2J .

Недостатком протот1}па являются ограничейные функциональные возможности, так как данное устройство не позволяет выполнять допусковый контроль разности частот и не позволяет повысить крутизну преобразования частоты.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности допускового контроля разности частот.

Цель достигается тем, что в устройство для вычитания частот, содержащее первый, второй, третий и четвертый элементы И и ИЛИ, первый элемент ИЛИ подключен первым и вторым входами к выходам первого и Второго элементов И, а второй элемент ИЛИ соединен первым входом с выходом третьего элемента И, цодогщительно ввёцены пятый, щестой, седьмой и восьмой элементы И и регистр сдвига, подключенный информационным входом к шине ввода первой частоты, тактовым входом - к щине ввода второй частоты, а прямым выходом первого разряда - к первым входам первого, третьего, шестого и восьмого элементов И, вторые входы которых соединены с прямым выходом третьего разряда регистра сдвига, подключенного инверсным выходом первого разряда к первым входам второго, четвертого, пятох и седьмого элементов И, соединенных вторыми входами с инверсным выходом третьего разряда регистра сдвига, подключенного прямым выходом второго .разряда регистра сдвига, подключенного прямым Шз1ходом второго . разряда к третьим входам первого, третьег пятого и седьмого элементов И, инверсным выходом второго разряда - к третьим входам второго, четвертого, Щестого и восьмого элементов И, прямым выходом четвертого разряда - к четвертым входам первого, четвертого,-шестого и седьмого элементов И, а инверсным выходом четвертого разряда - к четвертым входам третьего, пятого и восьмого элементов И, причем выход четвертого элемента И соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом разности частот устройства, выход1 1 пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ, выход которого является вторым выходом разности частот устройства, а выход седьмого и вось мого элементов И соединены с входами четвертого элемента ИЛИ, причем выходы первого и четвертого элементов ИЛИ яв,ляются соответственно первым и вторым выходами допускового контршя разности частот устройства. 3. 1 На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; фиг. § и 3 - временные диаграммь, поясняющие работу устройства. Устройство для вычитания частот содержит регистр 1 сдвига, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И 2-9 и . первый, второй, третий и четвертый элементйИЛИ 1О-13. Регистр 1 сдвига подключен информационным входом к шине 14 ввода первой частоты, тактовым входом - к шине 15 ввода второй частоты, а прямым Ы)1ходом первого разряда к первым входам первого, третьего, шеетого и восьмого элементов И 2. 4, 7 и 9, вторые входы которых соединены с пр мым выходом третьего разр51Да регистра сдвига. Инверсный выход первого разряда регистра 1 подключен к первым входам второго, четвертого, пятого и седьмого элементов И 3, 5, 6 и 8, соединенных вторыми входами с инверсным выходом третьего р.азряда регистра 1. Прямый вы ход второго разряда регистра 1 подклк чен к третьим входам первого третьего. пятого и. седьмого элементов И 2, 4, 6 и 8. Инверсный выход второго разряда регистра 1 соединен с третьими входами второго, четвертого, шестого и восьмого элементов И 3, 5, 7 и 9. Прямой выход четвертого разряда регистра подключен к четвертым входам первого, четвертого, шестого и седьмого элементов И 2, 5, 7 и 8| а инверсный выход четвертого разряда - к четвертым входам второго, третьего, пятого и восьмрго элементов И 3, 4, 6 и 9. Выходы первого и второго элементов И 2 и 3 соединены с входами первого элемента ИЛИ 1О, а выходы третьего и четвертого элементов И 4, 5 - с входами втот рого элемента ИЛИ 11, выход которого является первым выходом 16 разности частот устройства. Выходы пятого и шес того элементов И 6 и 7 подключены к входам третьего элемента ИЛИ 12, выход которого является вторым выходом 17 разности частот устройства. Выходы седьмого и восьмого элементов И 8 и 9 соединены с входами четвертого элемента ИЛИ 13, причем выходы первого и четвертого элементов ИЛИ 10 и 13 яв- ляются соответственно первым и вторым выходами 18 и 19 допускового контроля разности частот устройства. , Устройство для вычитания частот работает следующим образом. 864 С шины 14 на информационный вход регистра 1 поступают импульсы первой входной частоты 1,С, а на тактовый вход регистра 1 с шнны 15 - импульсы второй входной частоты i2, . .Скваядаость импульсов каждой из входных частот равна двум. При необходимости для получения такой формы импульсов можно на входах включить формирователи. В начальном состоянии длительности импульсов и пауз меандра первой частоты вдвое превышают период второй частоты. Регистр 1 сдвига осуществляет выборку и хранение этого меандра в моменты,соответствуклдие импульсам второй частоты. в том случае, когда вторая частота учетверенному значению первой tf. л. .... .частоты ( i2 ) длительность импульса и паузы меандра первой часто- ты составляет два периода второй часто-. ты и, следовательно, в регистр 1 сдвига записывается йоследовагельность значений меандра, состоящая из чередуюишхся пар единиц и нулей. При этом на выходах комбинации: OllQ. ООН vt 1001, 1100. Если частота 4 превышает частоту i, (на фиг. 2; а - импульсы вгорЫ часготъН б - импульсы первой частоты. в, г, д, е - прямые въ1ходы первого, второго, третьего и четвертого разрядов регистра 1 соответственно), то при фазовом набеге между ними, равном или бопьшем , в очередной импульс или паузу меандра попадает только один импульс частоты 1 т.е. на выходах разрядов регистра 1 по яшляется одна из следуклдих комбинаций: О10О или 1011. Если частота 4i -превышает частоту i2 более, чем в 1.33 раза (фиг. 3), то начинают появляться случаи, когда .один и только один импульс частоты попадает в два последовательных поиупери-.. ода меандра. В этом случае на выходах разрядов регистра 1 появляется кодовая комбинация 1О10 или 0101. Аналогичным образом при превышении частоты 4 i частотой f и фазовом набеге между ними, равном или большем ЗбО , в очередной импульс (илн паузу) меандра попадает три импульса частоты io , т.е. на выходах регистра 1 появляется одна из следуюших комбинаций: lllO, или 0001. Если частотаi превышает частоту 4 1 более, чем в 1,5 раза, начинают появляться случаи, когда в и myльc (или паузу) меандра 510 йопадут четыре импульса nacixtrbiij что соогвегсгвует появлению на вых&дах регистра 1 кму1бинаций 1111 или 0000, Выделение указанных комбинаций ко дов выполняется с помсяцью группы элементов И 2 - 9 (являющейс5% по существу, неполным дешифратором состояний регистра 1) и элементов ИЛИ 10-13, С помошью элементов И 2 и 3 и элемента ИЛИ 10 на выходе 18 фор мируется потенциал логической единицы при кодовых комбинациях 1111 или 0000 на выходах регистра 1, что соответствует случаю 12 , (4 Ig |, С помощью элементов И 4 и 5 и -ИЛИ 11 на выхЪде 16 формируются потенциал логических единиц при каждом появлении кодовых комбинаций 111О или 0001 на , выходах регистра 1, т.е. выделяется разностная 1аотота 2 , - t г.( ДЛЯ (случая i-i 4-f Аналогичным оробра 86 аом с помощью элементовИ 6 и 7 и ИЛИ 12 на, выходе 17 фргмщзуется разН(хггная частота 4 i, , ig , случая г i| i а с Ъомошью элементов И 8 и9 и ИЛИ 13 на выходе 19 формируются импульсы при 1,33{г 4 i Таким образом, на вь1ходах 1б и 17 появляются сигналы разностной частоты lil iil ® выходах 18 и 19 сигн(элы о выходе этой разностной частоты за пределы допуска, т.е. предлагаемое i/cipoScTBO по сравнению с прототипом эбпадает более широкими возможностями,, так как кроме формирования разностной частоты позволяет также осуществлять допусковый контроль этой разности, а также увеличить в 4 раза крутазну преобразования первой частоты (частота датчика) по отношению к второй (опорной) частоте. /

а jnjTJOJbJTJTJijTJiJTJiJiJT

Фиг.2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИТАНИЯ ЧАСТОТ, содержащее первый, второй, третий и четвертый элементы И и ИЛИ, первый элемент ИЛИ подключен первым и вторым входами к выходам первого и второго элементов И, а второй элемент ИЛИ соединен первым входом с выходом третьего элемента И,отлич ющ е е с Я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности допускового контроля разности частот, в него дополнительно введены пятый, шестой, седьмой и восьмой элементы И -регистр сдвига, подключенный, информационным входом к шине ввода первой частоты, тактовым входом - к шине ввода .второй частоты, а прямым выходом первого . разряда - к первым входам .первого, третьего, шестого иВОСЬМОГО элементов И, вторые входы которых соединены с прямым выходом третьего разряда регистра сдв:Ига, подключенного инверсным выходом первого разряда к первьпл входам второгоч четвертого, пятого и седьмого элементов И, соединенных вторыми входами с инверсным выходом третьего разряда регистра сдвига, подключенного npmvznbiM . выходом второго разряда к третьим входам первого, третьего, пятого и седьмого элементов И, инверсным выходом второго разряда - к третьим входам второго, четвертого, шестого и восьмого элементов И, прямым выходом четвертого разряда - к четвертым входам первого, четвертого, шестого и седьмого элеменi тов И, а инверсным выходом четвертого разряда - к четвертым входам второго, СО третьего, пятого и восьмого элементов И, причем выход четвертого элемента И соединен со вторым входом второго элементта ИЛИ, выход которого является первым выходом разности частот устройства, выходы пятого и шестого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ, 4 выход которого является вторым выхо- 00 дом разности частот устройства, а выходы . седьмого и восьмого элементов И соеди нены с входами четвертого элемента ИЛИ, 00 9 причем выходы первого и четвертого элементов ИЛИ являются соответственно первым и вторым выходами допусковгаго; контроля разнЪсти частот устройства.

а jnjnJOjnjnjTjnJTJTJiJ