Устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов Советский патент 1986 года по МПК G06F7/64 G06G7/18 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в дискретных и цифровых системах автоматического управ ления различными объектами: и технологическими процессами Цель изобретения - расш-ipejme области применения за счет дифференцирования разности,астот двух частотно-импульсных сигналов при повышении быстродействия. На чертеже изображена блок-схема устройства для дифференцирования частотно-импульсных сигналов. Устройство содержит формирователь 1 интервала времени измерений, первый блок 2 анализа приращений, первый счетчик 3, дешифратор 4, генератор 5 импульсов, элемент НЕ 6, первый, второй, третий и четвертый элементы И 7-10, второй блок 11 анализа приращений, пятый и шестой элементы И 12 и 13, первый элемент ИЛИ 14, третий блок 15 анализа приращени второй счетчик.16, элемент 17 задерж ки, второй и третий элементы ИЛИ 18 и 19, регистр 20, цифроаналоговый преобразователь 21, четвертый и пятый элементы ИЛИ 22 и 23 и триггер 24. Каждый блок 2, 11 и 15 анапиза приращений содержит два элемента И 25 и 26, два элемента ИЛИ 27 и 28, два счетчика 29 и 30, узел 31 сравне ния кодрв, формирователь 32 импульсов, -два триггера 33 и 34 и имеет первый и второй счетные входы 35 и 3 первый и второй входы 37 и 38 разрещения счета, первьй и второй входы 39 и 40 импульсов дополнения, вход 41 разрешения сравнения и выходы Равно 42, Больше 43 и Меньше 44 Кроме того, на чертеже обозначены первый 45, второй 46 и третий 47выходы дешифратора 4, а также кнопка 48. Устройство работает следугацим образом. Нажатием кнопки 48 включается в работу формирователь 1 интервала t, времег-ш измерений, который выдает сигнал 1 и открывает по входам 37 и 38 элементы И 25 и 26 блока 2 анализа приращений для прохояодения дифференцируемых частот fj и f чкрез элементы ИЛИ 27 и 28 к счетчикам 29 и 30. Если количество импульсов , поступившее в счетчик 29 и п,., ,, поступившее в счетчик 30, одинаково, т узел 31 .сравнения сбрасывает эти счетчики импульсом с выхода формирователя 32. Если HjQ , то узел 31 сравнения определяет, в какой счетчик импульсов поступило меньше, и открьшает элементы И 7 или 8 сигналом с выходов Меньше 44 или Больше 43 блока 2 для подачи тактовых импульсов частотой fj (на два порядка больше f1 и f2) от генератора 5 в этот счетчик. Происходит операция перйого досчета импульсов в один из счетчиков 29 или 30 до их равенства. При этом импульсы досчета также поступают через элемент ИЛИ 14 в счетчик 29 блока 15 анализа приращений, в котором запом;инается разность rijg- Пад на первом интервале измерений. После окончания первого досчета импульсов сигналом с выхода Равно блока 2 счетчик 16 совместно с дешифратором 4 подключает вход 36 блока 15 для второго досчета (в конце второго интервала t) в счетчик 3D блока 15, и одновременно с этим импульсом с выхода Равно 42 блока 2 опять запускается в работу формирователь 1 интервала. На втором интервале измерений длительностью t опять определяются значения Поо и Пл. в счетчиках 29 и 30 блока 2 и их разность Пт и опять происходит досчет до равенства п , но количество импульсов досчета запоминается теперь в счетчике 30 блока 15 и счетчике 29 блока 11 (п29 ). Узел З сравнения блока 15 определяет,, в какой из счетчиков 29 или 30 блока 15 подать импульсы досчета, которые одновременно поступят через элемент ИЛИ 18 в счетчик 3. Таким образом, после второго интервала измер€ ний в счетчике 3 и регистре 20 появится первое значение Uj п,,,,. В конце третьего интервала t,, 1 с 3-го выхода 47 дешифратора 4 переключит вход 38 блока 11 на поступление импульсов досчета (до равенства Пгд ni,(j в блоке 2) в счетчик 30 . Узел 31 сравнения блока 11 определит, в каком из счетчиков (29„ или 30,,) меньше записано число импульсов и включит досчет до равенства Пг9,. этом импульсы досчета поступят одновременно в счетчик 29, где запишется значение Дп J. Так как после отсчета трех интервалов to счетчик 16 возвращается

1

в нулевое состояние, то весь рассмотренный цикл работы, включающий три интервала, повторится. Поэтому в конце каждого интервала измерений устрой

d()

ство вьщает значение dt

виде кода на выходе регистра 20 и соответствующее напряжение на выходе преобразователя 21.

Рассмотренные особенности работы показывают, что

(1)

29,. f. to ; (2)

30,

23,5 I fi -fa (3)

Пм, 1п29,ГПзо, () n,,i ln,9 -njpJ t,-A(f,-f2), (5)

где A(fi -fj ) - изменение разности частот fj и fj на двух интервалах имерений .

Если, например, выбрать С„ 1, то Лп будет равно разности частот в герцах, а величина производной

flfi:-ikl

(lu-r-aL .;..ej t

с размерностью Гц/с.

Знак производной фиксируется на триггере 24. При О триггер устанавливается в единичное состояние, а при.дп -i О обнуляется.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить дифференциал разности частот двух частотноимпульсных сигналов, что расширяет область его применения.

Формула изобретения

Устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов, содержащее генератор импульсов, триггер, первый счетчик, подключенный -входом начальной установки к первому выходу элемента задержки, а выходом к информационному входу регистра, соединенного входом разрешение записи с вторым выходом элемента- задержки, а выходом - с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого является выходом устройства отличающееся тем, что, с целью расщирения области применения за счет дифференцирования разности частот двух частотно-импульсны сигналов при повышении быстродействи в него дополнительно введены три бло674114

ка анализа приращений, второй счетчик, дешифратор, элементы И, ИЛИи НЕ и формирователь интервала времени измерений., подключенный первым вхо5 дом запуска к управляющему входу устройства, вторым входом запуска к вы- ходу Равно первого блока анализа приращений и счетному входу второго счетчика, а выходом - к входу элемен10 та НЕ и первому и второму входам разрешения счета первого блока анализа приращений, соединенного первым и вторым счетными входами с первым и вторым информационными входами уст15 роиства, первым входом импульсов дополнения - с выходом первого элемента И и первым входом первого элемента ИЛИ, вторым входом импульсов дополнения - с выходом второго эле20 мента И и вторым входом первого элемента ИЛИ, входом разрешения сравнения - с выходом элемента НЕ, выходом Больще - с первым входом второго элемента И, а выходом Меньше 25 с первым входом первого элемента И, подключенного вторым входом к выходу генератора импульсов, второму входу второго элемента И и первым входам третьего, четвертого, пятого и шесjQ того элементов И, при этом выход второго счетчика соединен с входом дешифратора, выход первого элемента Ш1И подключен к первым и вторым счетным входам второго и третьего блоков анализа приращений, а выход третьегси

элемента И соединен с первым входом импульсов дополнения второго блока анализа приращений и первым входом второго элемента ИЛИ, подключенного выходом к счетному входу первого счет

чика, вторым входом - к выходу четвертого элемента И и второму входу импульсов дополнения второго блока анализа приращений, третьим входом - к выходу пятого элемента И и первому

входу импульсов дополнения третьего блока анализа приращений, а четвертым входом - к выходу шестого элемента И и второму входу импульсов дополнения третьего блока анализа приращений,

50 соединенного выходом Равно с первым входом третьего элемента ИЛИ, выходом Больше - с BTOpbiM входом шестого элемента И и первым входом четвертого элемента ИЛИ, а выходом Мень55 ше - с вторым входом пятого элемента И и первым входом пятого элемента ИЛИ, подключенного вторьпу входом к выходу Меньше второго блока анализа приращений и второму входу третьего элемента И, а выходом - к единичному установочному входу триггера, выход которого является выходом знака производной устройства, а вход обнуления соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, подключе Чего вторым входом к второму входу четвертого элемента И и выходу Больше второго блока анализа приращений, соединенно го выходом Равно с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу элемента задержки и входу обнуления регистра, при этом втррой блок анализа прира щений соединен входом разрешения сравнения с первым выходом дешифратора к первым входом разрешения счета третьего блока анализа приращений, вхо разрешения счета которого подключен к второму выходу дешифратора и первому входу разрешения счета второго блка анализа приращений, соединенного вторым входом разрешения счета с третьим выходом дешифратора и входом разрешения сравнения третьего блока анализа приращений, причем каждый блок анализа приращений содержит два элемента И, два элемента ИПИ, два счетчика, узел сравнения кодов, два триггера и формирователь и;ш-1ульсов5 при этом первый элемент И соединен входами с первым счетным входом и

первьм входом разрешения счета блока .анализа приращений, а выходом с первым входом первого элемента ИЛИподключенного вторым входом к первоi-iy входу импульсов дополнения блока анализа приращений, а выходом - к счетному входу первого счетчика, соединенного выходом с первым входом узла сравнения кодов, подключенного вторым входом к выходу второго счет ика, выходом Равно - к входу форйирователя импульсов, а выходами Больше и Меньше - к информационным входам первого и второго триггеров соответственно, входы разрешения записи которЬЕС соединены с входом разрешения сравнения блока анализа приращений, входы обнуления с выходом формирователя импульсов, выходом Равно блока анализа приращений и входами обнуления счетчиков, а выходы - с выходами Больше и Меньше блока анализа приращений соответственно, причем счетный вход втрого счетчика под1:лючен к выходу второго элемента ИЛИ, соединенного первьп входом с вторым входом импульсов дополнения блока анализа приращения, а вторым входом - с выходом второго элемента И, входы которого подключены к второму счетному входу и второму входу разрешения счета блокаанализа приращений.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Устройство содержит формирователь интервала времени измерений, три бло-. ка анализа приращений, два счетчика, дешифратор, триггер, регистр, выходной цифроаналоговый преобразователь, генератор импульсов, элемент задержки и элементы И, ИЛИ и НЕ. Каждый блок анализа приращений содержит два элемента И, двауэлемента ИЛИ, два счетчика, узел сравнения кодов, два триггера и формирователь импульсов. В процессе работы каждый из блоков анализа приращений сравнивает количество импульсов дифференцируемых частот, поступивших на его первый и второй счетные входы, и сигналами со своих выходов Больше, Меньше и Равно управляет дополнением до равенства поступивших импульсов и сбросом накопленных приращений. При этом первый блок анализа приращений в каждом i-м такте измерений сравнивает приращения импульсов первой и второй дифференцируемых частот, второй и третий блоки анализа приращений сравнивают полученные разности приращений для I (i, i+1) и (i-1, i)-x тактов измере(Л ний соответственно, а в первом счетчике к концу каждого такта измерений фиксируется текущее значение разности приращений,определяющее значение производной по времени от тразности частот двух частотно-импульсных сиг налов. Таким образом, расширение обN ласти применения достигается за счет О дифференцирования разности частот -4 при одновременном повышении быстро4 действия вычислений. 1 ил.