Преобразователь частоты в код Советский патент 1987 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к электроизмерениям в области низких и инфра- низких частот и может использоваться в качестве преобразователя частоты сигнала в код и цифрового часто- томер а.

Цель изобретения - повышение быстродействия за счет уменьшения времени преобразования кода периода в код частоты.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг.2 - временные диаграммы работы.

Преобразователь содержит последовательно соединенные формирователь 1 импульсов (ФИ), первый ключ 2 и первый счетчи1с 3 (РСИ), последовательно соединенные RS-триггер 4, второй ключ 5 и второй счетчик 6 импуль сов (СИ), а также генератор / образцовой частоты (ГОЧ), третий счетчик 8 импульсов (СИ), элемент И 9, элемент ИЛИ 10 и преобразователь 11 код - частота (ПКЧ).

Входы ПКЧ 11 подключены к выходам РСИ 3, а выход ПКЧ 11 через элемент И 9 соединен со счетным входом СИ 8 и вычитающим.входом РСИ 3. Второй вход элемента И 9 подключен к выходу RS-триггера 4, S-вхЬд которого соединен с выходом ФЙ Г, а R-вход - с выходом элемента ИЛИ 10. Выход ГОЧ 7 подключен к вторым входам ключей 2 и 5. Вход разрешения записи РСИ 3, управляющий вход ФИ 1, второй вход элемента ИЛИ 10, R-вход СИ 6 и Р-вход СИ 8 объединены с входом Установка устройства, выходом которого являются информационные выходы СИ 6. Первый вход элемента ИЛИ 10 соединен с выходом переноса СИ 8.

Преобразователь работает следующим образом.

При поступлении на преобразователь сигнала Установка в РСИ 3 заносится код числа , в СИ 6 и 8 записываются коды нуля. БЗ-триггер 4 через элемент ИЛИ 10 также устанавливается в нуль и отключает счетный вход СИ 6 от ГОЧ 7. Сигнал Установка поступает также на управляющий вход ФИ 1 и разрешает формирование из входного сигнала одиночного прямоугольного импульса (фиг.2,в) длительностью, равной периоду Т 1/f преобразуемого сигнала f - частота этого сигнала),.

Импульс, вырабатываемый ФИ, открывает ключ 2, и выходной сигнал ГОЧ 7 (фиг.2,б) проходит на выход ключа 2 в виде гребенки импульсов (фиг.2,г).

Код N(t) РСИ 3 (фиг.2,д) монотонно увеличивается во времени от значения NO и достигает величины 1 + + д/f к моменту окончания выходного импульса ФИ I, после чего ключ

2 закрывается (fj, - частота выходного сигнала ГОЧ 7).

Задним фронтом импульса ФИ 1 опрокидывает FS-триггер 4, открьшается ключ 5 и на счетный вход СИ 6 начинают поступать вькодные импульсы ГОЧ 7. Одновременно деблокируется элемент И 9 и выход ПКЧ 11 соеди- няется с вычитающим входом РСИ 3 и счетным входом СИ 8, который имеет

емкость 2 Ы,.Эпюра выходного сигнала элемента И 9 приведена на фиг.2,е. Содержимое N(t) РСИ 3 на данном этапе работы преобразователя изменяется во времени следующим образом:

dN(t)/dt + 66N(t) О,

где ОС - коэффициент передачи ПКЧ 11, Решение этого уравнения при началь- ных условиях N(t) .-Np+ при t О таково:

N(t) (NO+ fj,/f ) exp(-ai t).

В формулах за момент начала от- счета времени ,t О принят момент окончания импульса, формируемого ФИ 1 .

При переполнении СИ 8 (фиг.2,ж) в 7СИ 3 удерживается следующий код:

,,/ - 2 N f,/f-N.

Длительность временного интервала ut, в течение которого содержимое РСИ 3 уменьшается от значения fo/f до значения - N,

. J-(j / л ( ..t.t.fi. J-Q ,

находим из соотношения

50

f./f - N (fjf + NJ exp(-ol4t),

откуда

1

Ea/fi N fo/f- N«

Импульс переполнения СИ 8 (фиг.2, з) через эгпемент ИЛИ 10 возвращает ES-триггер 4 в исходное состояние, в результате чего закрьюается ключ

3

5 и СИ 6 прекращает работу, которая продолжалась лишь в течение интервала времени ut (фиг.2,и). За это время СИ 6 накопил следующий код: N fо Д t (фиг.2,л). Используя по лученное выражение для величины ut и разлагая его в ряд по степеням от- о, находим

ношения

2

N,.,f

1 +

-г - -..

В полученной формуле при 30 можно пренебречь вторым и пос- ледуюгдим слагаемыми суммы, стоящей в квадратных скобках (это приводит к погрешности разложения менее 0,04%). Тогда N 2Nof/o6.

Итак, с помощью преобразователя найден код, пропорциональный искомому значению измеряемой частоты f; Время ut вычисления кода N по предварительно определенному коду fg/f. периода it - 2 f . Если NO 30, lo и ОС 10 Гц/

/бит, то ut 60 МКС.

Формула изобретения

Преобразователь частоты в код, содержащий последовательно соединенные формирователь импульсов, ключ и счетчик импульсов, последовательно соединенные ES-триггер, второй

089234

ключ и второй счетчик импульсов, а также генератор образцовой частоты, третий счетчик импульсов, элемент И и элемент ИЛИ, причем выход с тора образцовой частоты соединен с вторьми входами первого и BTojj oro кЛйчей, S-вход триггера подключен к выходу формирователя импульсов, а R-вход - к выходу элемента ИЛИ, о т/0 личающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введен преобразователь код - частота, входы которого подключены к выходам первого счетчика импульсов,

/5 вьтолненного в виде реверсивного счетчика импульсов с предустановкой, причем выход преобразователя код - частота соединен ч ёрез элемент И с вычитающим входом первого счетчика

0 импульсов и счетным входом третьего счетчика импульсов, второй вход элемента И подключен к выходу тpиггepa а вход разрешения записи первого счетчика импульсов, управляющий вход

5 формирователя импульсов, R-входы второго и третьего счетчиков импульсов, второй вход элемента ИДИ объединены с входом: Установка, первый вход элемента ИЛИ соединен с выходом пе0 реноса третьего счетчика импульсов, а выходы разрядов второго счетчика импульсов являются выходом устройства.

Изобретение относится к электроизмерениям в области низких и инфранизких частот и может быть использовано в качестве преобразователей частоты сигнала в код и цифрового частотомера. Цель изобретения - повышение быстродействия достигается за счет уменьшения времени преобразования в код частоты. Устройство содержит формирователь 1 импульсов, ключи 2 и 5, счетчики 3,6 и 8 импульсов, ES-триггер 4, генератор 7 образцовой частоты, элемент И 9, элемент ИЛИ 10. Для достижения поставленной цели в устройство введен преобразователь код - частота 11, а первый счетчик 3 импульсов выполнен в виде реверсивного счетчика импульсов с предустанов- . кой. Это дает возможность с помощью предложенного устройства находить код, пропорциональный искомому значении измеряемой частоты. 2 ил. с & (Л Устанодна йынод

fl

Фиг,2