Преобразователь частоты сигнала в цифровой код Советский патент 1986 года по МПК H03M1/50 

7

&

(Л

Ю

Од О)

О1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено Е; квантовых и ядерно-прецессионных магнитометрах для преобразования частоты сигнала в цифровой код.

Цель изобретения - расширение диапазона преобразования.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Преобразователь содержит счетчики 1 и 2 импульсов, накапливающий сумматор 3, эле.менты И 4 и 5, формирователь 6 временного интервала, генератор 7 эталонной частоты, счетчик 8 импульсов, преобразователь 9 кода, блок 10 элементов И, элемент ИЛИ 11, распределитель 12 импульсов, шину 13 установки исход ого состояния, шину 14 преобразуемой частоты и шину 15 запуска.

Формирователь 6 содержит счетчик 16 импульсов, элемент И 17, RS-триггер 18, а также 1К-триггер 19-. Распределитель 12 состоит из мультиплексора 20 и RS-триггера 21.

Накапливающий суммато) 3 содержит регистр 22, сумматор 23. Преобразователь 9 содержит дещифратор 24 и элементы ИЛИ 25-27. Блок 10 содержит элементы И 28-30. Преобразователь работает следующим образом.

Цикл работы начинается с установки счетчика 1 и триггера 21 в пулевое состояние при подаче импульса на шину 13. Формирователь 6 пересчитывает определенное число импульсов генератора 7 и формирует эталонный временной интервал. В исходном состоянии RS-триггер 18 находится в нулевом состоянии, удерживая в нулевом состоянии 1К-триггер 19, который, в свою очередь, удерживает в нулевом состоянии счетчик 16. Иосле нри.хода :ю шине 15 на S-вхЬд RS-триггера 18 импульса запуска последний опрокидывается и отпускает IK-TpHrrep 19. Формирователь 6 запускается одним из входных импу.пьсок. преобразуемой частоты, поступаюн1.им по шине 14 на динамический 1-вход lK-триггера 19. Триггер 9 устанавливается в единичное состояние, отпускает счетчик 16, который начинает считывать импульсы генератора 7. Благодаря этому достигается синхронизация начала временного интервала с началом периода преобразуемой частоты (с точностью до периода эталонной частоты.

На выходе элемента И 1.7 появляется импульс, соответствующий состоянию разрядов счетчика «все единицы. Этот импульс устанавливает как 1К-триггер 19 в нулевое состояние, прекращая тем са.мым формирование времепного интервала, так и RSтриггер 18 в то же состояние, который подтверждает нулевое состояние ,К-триггера 19 и удерживает его в нем до прихода cjieдующего импульса запуска по Н1ине 15.

С выхода формирователя 6 {единичный выход 1К-триггера 19) на входы элементов И 4 и 5 в течение временного интервала поступает открывающий их сигнал, а на вход установки счетчика В поступает сигнал установки.

Импульсы преобразуемой частоты проходят через элемент И 4 на счетный вход счетчика 1 и на установочные входы счетчика 2 и накапливающего сумматора 3

(второй вход регистра 22). В течение временного интервала счетчик 1 подсчитывает число поступающих на его вход импульсов преобразуемой частоты. После поступления на вход счетчика 1 последнего во временном интервале импульса преобразуемой час5 тоты состояние счетчика 1 остается неизменным и соответствует количеству полных периодов преобразуемой частоты, укладывающихся во временном интервале.

Импульсы эталонной частоты с выхода генератора 7 через элемент И 5 в течение временного интервала поступают на счетный вход счетчика 2 и пересчитываются им. Коэффициент пересчета счетчика 2 равен К где К - основание системы счисления, в которой работает преобразователь;

5 I - целое число. Причем Е выбирается с учетом быстродействия накапливающего сумматора 3 так, что последний отрабатывает по каждому выходному импульсу счетчика 2. Соединение входящих в накапливаюпхий сумматор 3 сумматора 23 и регистр

0 22 позволяет осуществить операцию умножения числа, поступающего на вход сумматора в параллельном коде с распределителем 12 на число импульсов эталонной частоты, нрон1едп1их на вход счетчика 2 за последний во временном интервале iie3aвертепный период преобразуемой частоты.

Это произведение вычисляется в два этапа.

На первом этане, который заканчивается одновременно с концом временного интервад л а, распределитель 12 подает выходы разрядов счетчика 1 на входы разрядов сумматора 23 со сдвигом на С-разрядов, т.е. так, что выходной сигнал i-ro разряда счетчика I поступает на вход (Е-|-)-го разряда сумматора 23.

5 С выхода старшего (1-го} разряда счетчика 2 через элемент ИЛИ 11 на третий вход сумматора 3 поступают импульсы, частота следования которых в К раз меньше эталонной частоты. Поскольку каждым выходным импульсом элемента 4 счетчик 2 и накапливаюнлий сумматор 3 устанавливаются в нулевое состояние, то по окончании временного интервала состояние накапливаю1цего сумматора 3 соответствует произведению содержимого счетчика 1 на число им пульсов, поступаюи их на третий вход сумматора 3 в течение промежутка времени между последним во временном интервале импульсом преобразуемой частоты и концом

временного интервала, поделенное на коэффициент К..

После окончания временного интервала счетчик 8 разблокируется (снимается запрещающий сигнал с входа установки) и начинает считывать импульсы генератора 7. Выходы разрядов счетчика 8, начиная с второго, поступают на преобразватель 9 кода. Для того, чтобы на выходах дещифратора 24 образовались импульсы, на его стробирующий вход заведены импульсы с выхода младшего разряда счетчика 8.

Преобразователь 9 сначала формирует сигнал на распределитель 12. По этому сигналу RS-триггер 21 распределителя 12 перекидывается.

Мультиплексор 20 сдвигает на входах сумматора выходы разрядов счетчика так, что выход i-ro разряда счетчика 1 оказывает ся соединенным с входом i-ro разряда сумматора 23. Затем преобразователь 9 вырабатывает группу импульсов опроса, число импульсов в каждой группе равно весу опращиваемого разряда счетчика 2. Каждая группа импульсов опроса по своей шине проходит на вход соответствующего элемента И 28-30 блока 10. Если разряд счетчика 2 находится в единичном состоянии, то соответствующая группа импульсов проходит через элементы И блока 10 и элемент ИЛИ 11 на третий вход накапливающего сумматора 3.

По окончании всех операций опроса состояние разрядов счетчика 2 и состояние накапливающего сумматора 3 соответствуют произведению содержимого счетчика 1 на число импульсов эталонной частоты, попавщих в промежуток времени между последним в эталонном временном интервале импульсом преобразуемой частоты и концом этого интервала.

В результате проведенных операций состояние разрядов счетчика 1 и накапливающего сумматора 3 (выходы разрядов регистра 22) в совокупности дают код преобразуемой частоты.

Формула изобретения

1. Преобразователь частоты сигнала в цифровой код, содержащий сумматор, генератор эталонной частоты, выход которого соединен с первыми входами первого элемента И и формирователя временного интервала, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого объединен с вторым входом формирователя временного интервала и является шиной преобразуемой частоты, а выход соединен со счетным входом первого счетчика импульсов и входом установки второго счетчика импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования, в него введены третий счетчик импульсов, блок эле.ментов И, элемент ИЛИ, преобразователь кода, распределитель импульсов, а сумматор выполнен в виде накапливающего сумматора, при этом первые входы распределителя импульсов соединены с соответствующими выходами первого счетчика импульсов, второй вход объединен с входом установки первого счетчика импульсов и является шиной установки исходного состояния, третий вход соединен с первым- выходом преобразователя кода, а выходы соединены с соответствующими первыми входами

Q накапливающего сумматора, второй вход которого объединен со счетным входом первого счетчика импульсов, а третий вход соединен с выходом элемента ИЛИ, первые входы которого соединены с соответствующими выходами блока элементов И, первая

5 группа входов которого соединена с соответствующимй выходами второго счетчика импульсов, первый вход первой группы входов блока элементов И объединена с вторым входом элемента ИЛИ, вторые входы блока элементов И соединены с соответствующими вторыми выходами преобразователя кода, входы которого соединены с соответствующими выходами третьего счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом генератора эталонной час5 тоты, а вход установки объединен с вторым входом первого элемента И и соединен с выходом формирователя временного интервала, третий вход которого является шиной запуска, причем выход первого элемента И соединен со счетным входом вто0 рого счетчика импульсов.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что распределитель импульсов выполнен на мультиплексоре и RS-триггере, R- и S-входы которого являются соответственно вторым и третьим входами распре5 делителя импульсов, а выход соединен с первым входом мультиплексора, вторые входы которого являются первыми входами распределителя импульсов, выходы которого являются выходами распределителя импульсов.

3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что накапливающий сумматор выполнен на сумматоре и регистре, первые входы которого соединены с соответствующими выходами сумматора, вторые и третьи

5 входы являются соответственно вторыми и третьим входами накапливающего сумматора, а выходы соединены с соответствующими первыми входами сумматора, вторые входы которого являются соответствующими первыми входами накапливающего

0 сумматора.

4.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что формирователь временного интервала выполнен на счетчике импульсов, элементе И, RS-триггере и 1К-триггере, Jвход которого является вторым входом фор5 мирователя временного интервала, R-вход соединен с выходом RS-триггера, К-вход 1К-триггера объединен с R-входом RS-триггера и соединен с выходом элемента И, 5fc

выход IK-триггера соединен с входом уста-первым входом формирователя, выходы счетновки счетчика импульсов и является вы-чика импульсов соединены с соответствуюходом формирователя временного интервала,щими вторыми входами элемента И, S-вход

счетный вход счетчика импульсов объеди-RS-триггера является третьим входом форминен с первым входом элемента И и являетсярователя временного интервала.

1266005

Изобретение относится к импульсной технике и может быть применено в квантовых и ядерно-прецессионных магнитометрах для преобразования частоты сигнала в цифровой код. Преобразователь имеет более широкий диапазон преобразования. Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий два счетчика 1, 2 импульсов, накапливающий сумматор 3, элементы И 4, 5 формирователь 6 временного интервала, генератор 7 эталонной частоты, введены преобразователь 9 кода, блок 10 элементов И, элемент ИЛИ 11, распределитель 12 импульсов, счетчик 8 импульсов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.