Функциональный преобразователь частота - код Советский патент 1986 года по МПК H03M5/10 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в измерительно-вычислительных комплексах в качестве вычислителя функциональн зависимостей от частотно-импульсных сигналов, в том числе для компенсации нелинейных характеристик частотных датчиков.

Це ль изобретения - повьппекие точности преобразования за счет того, что кусочно-постоянное приращение приближения воспроизводимой функции представляется в виде обычного ряда Уолша, а сама функция получается в результате накопления во времени ее элементарных приращений.

На чертеже представлена структурная схема функционального преобразователя частоту - код.

Функциональньй преобразователь частота - код содержит первый элемент 1 И, первый счетчик 2, запоминающий блок 3, выполненный в виде матрицы, RS-триггер 4, второй элемент 5 И, регистр-сумматор 6, гене- ратор 7 тактовых импульсов, второй 8 и третий 9 счетчики, функциональный генератор 10, преобразователь 11 кода, вход 12 устройства, вход 13 Запуск, вход 14 Установка нуля, выход 15 устройства.

Алгоритм работы устройства основывается на преобразовании нелинейной зависимости & &({} в эквивалентную ей функциональную зависимость (t), где t - переменный временной интервал, прошедший с момента прихода управляющего импульса запуска устройства до момента, когда через счетчик 2 пройдет опредленное, заранее заданное число импульсов переменной частоты, кратное степени двух, которое вызовет его переполнение. Тем самым каждому значению нелинейной характеристики 6 9({), где f- частота входных им- пульсов, однозначно ставится в соответствие момент времени, сигнализирующий о заполнении счетчика 2, причем импульс переполнения может служить управляющим сигналом конца преобразования. Переменньм .интервал фиксируемый по этому сигналу может быть использован как база для накопления функции - суммы вида в (1.) .

Воспроизводимая функция 0(t) представляется в виде ряда по базисным интегральным кусочно-линейным функциям Уолша

n5

0 (5

;ю 5 зо

О

5

5

0

0((t)t0(o), к-о

i

гдeM|(t) LjJ(U)dU (uJ, - обычные ортогональные 1 :усочно-постоянные функции Уолша}

коэффициенты аппроксимирующего ряда.

В момент фиксации аргумента t величина S(t) тоже фиксируется в виде числа.

Устройство начинает работу после прихода импульса на вход 14, устанавливающего начальньй к од 9 (о) в регистр-сумматор 6 и нулевое состояние счетчиков 8 и 9.

При подаче на вход 13 импульса запуска триггер 4 устанавливается в состояние 1, в результате чего открываются элементы 1 и 5 И и тактовые импульсы от генератора 7 поступают на входы запоминающего блока 3 и счетчика 8, а входные импульсы переменной частоты - на вход счетчика 2. В счетчике 8 происходит накопление двоичного кода, пропорционального текущему значению времени. Он имеет два выхода: информационный выход в виде параллельного р-разрядного двоичного кода, соединенный с также р-разрядным входом генератора 10, и одноразрядньй выход переполнения, который соединен с входом счетчика 9 и на котором появляется импульс переполнения каждый раз после поступления на вход счетчика 8 очередной последовательности из п 2 тактовых импульсов.

В преобразователе 11 осуществляется преобразование по следующему алгоритму. если знаки коэффициента С. и соответствующей функции Уолша совпадают, то в регистр-сумматор 6 с выхода преобразователя 11 поступает модуль коэффициента а если знаки не совпадают, то поступает значение коэффициента с отрицательным знаком и в дополнительном коде. Все коэффициентов Уолша, поступающие со своими первоначальными знаками из блока 3 через преобразователь 115 должны быть просуммированы в регистре-сумматоре 6 с накоплением суммы за интервал л1 |+ ij , что обеспечивается синхронизацией блока 3 и счетчиком 8 (а через него - генератором 10) с помощью тактовых

iимпульсов генератора 7 и коэффициентом деления счетчика 8, равным rt .

Коэффициент деления счетчика 9 также равен п , в результате чего частота смены кодов на соответствующем входе шины первого входа генератора 10 в h раз меньше частоты смены кодов на его втором входе. .

После каждой серии из п операций слтэжения в регистре-сумматоре 6 образуется на его вьгходе, который-является выходом устройства., значение функции 0(t.), постоянное для текущего интервала времени от t. до-Ь.. Затем серия из h операций сложения коэффициентов снова повторяется с целью образования значения Q (t.,) на следующем интервале отi. до1. и т.д.

Таким образом, содержимое регистр сумматора 6 циклически изменяется по закону функциональной зависимости S(t) от текущего момента времени до момента, определяемого переполнением счетчика 2. При процесс преобразования заканчивается: импульс переполнения с выхода счетчика 2 поступает на R -вход триггера 4,- который устанавливается в состояние О, в результате чего закрываются элементы 1 и 5 И, прекращается поступление как входных импульсов в счетчик 2, так и тактовых импульсов в блок 3 и счетчик 8, заканчивается выработка функций Уолша в генераторе

10и поступление коэффициентов Уолша из матрицы 3 через гфеобразователь

11в регистр-сумматор 6, в последнем фиксируется код 0(t) как функция временного интервала, прошедшего с момента запуска устройства до момент переполнения счетчика 2. Эта зависимость однозначно определяет и зависимость 0() .

Структурная схема генератора 10 может быть представлена, исходя из аналитического выражения для функции Уолша, при диодном способе их упорядочения ,, , ,

cJJt) (-1,.) где скалярное произведение (К:,о ) двоичных р-элементных векторов k и j (а именно номера функции К ...Кр, м-омера двоичного от- резка-подинтервала j .-Jp которому принадлежит) берется на основе операции сложения элементов по модулю 2 и таким образом прини- .мает значения либо О, либо 1:

(к , J ) 2 К,J,... К

р- р

В качестве преобразователя 11, выполняющего операцию преобразования прямого кода в дополнительный, может быть использован типовой комбинационный сумматор-вычитатель на основе полных одноразрядных сумматоров, в котором один из операндов

представляется в, дополнительном коде, а управляющий сигнал типа сложить/вычесть формируется как логическая комбинация (операция ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ)- разряда знака, поступающего из блока 3, коэффициента С и двоичной цифры на выходе генератора 10.

20

Формула. изобретения

Функциональньй преобразователь част ота-код, содержащий запоминающий блок, выполненньм в виде матри- цы, первый и второй элементы И, рё- гистр сумматор, RS -триггер и пер- вьй счетчик, вход которого соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого является входом преобразователя частота-код, а второй вход соединен с выходом триггера, выход регистра-сумматора является выходом преобразователя частота- код, отличающийся тем, что, с целью повьш)ения точности пре- образования, в него введены второй и третий счетчики, функциональньой генератор, преобразователь кода к генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом- второго элемента И второй вход которого соединен с выходом триггера, S- вход которого соединен с входом Запуск устройства, аR-вход - с вы- хйдом первого, счетчика, входы запо- минающего блока и второго счетчика объединены и соединены с выходом второго элемента И, информационные входы второго счетчика соединены с соответствующими первыми входами функционального генератора, а выход переполнения соединен с входом третьего счетчика, выход которого соединен с вторым входом функционального генератора, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя кода, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами запоминающего блока, а выходы - с со512282866

ответствующими входами регистра-сум- тора объединены и соединены с вхо- матора, установочные входы второго и дом Установка нуля преобразователя третьего счетчиков и регистра-сумма- частота-код.

Редактор Н. Киштулинец

Составитель Б. Ходов Техред Н. Бонкало

Заказ 2298/59Тираж 8t6Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор А. Обручар

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в измерительно-вычислительных комплексах в качестве вычислителя функциональных зависимостей от частотно-импульсных сигналов. Изобретение позволяет повысить точность преобразования частоты в код. Преобразователь содержит два элемента И, три счетчика., запоминающий блок, выполненный в виде матрицы, триггер, регистр-сумматор, генератор тактовых импульсов, функ- циональньй генератор, преобразователь кода, входы Запуск и Установка нуля, вход и выход. 1 ил. ю to 00 to 00 О)