Способ преобразования частоты в напряжение Советский патент 1992 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к технике преобразования частоты в напряжение.

Целью изобретения является расширение диапазона преобразования.

На фиг. 1 представлена структурная схема одного из вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 функциональная схема узла управления; на фиг. 3 - функциональная схема делителя напряжения; на фиг. 4 - временные диаграммы работы узла управления; на фиг. 5 и 6 - временные диаграммы работы устройства при осуществлении способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Сначала подсчить1вают количество импульсов входной частоты за период образцовой частоты. Если количество подсчитанных импульсов оказалось не м,енее заданного числа, определяющего необходимую точность преобразования, то с окончанием хронирующего интервала (он в этом случае равен периоду образцовой частоты и коэффициент умножения равен единице) прекращается подсчет импульсов, производится цифроаналоговое преобразование подсчитанного числа импульсов в напряжение. Это напряжение делится делителем напряжения, у которого коэффициент деления равен коэффициенту умножения образцового интервала. (В данном случае коэффициент деления равен единице).

Полученное после деления напряжение и будет являться результатом преобразования.

Если количество импульсов входной частоты оказывается менее заданного числа.

то в процессе подсчета изменяется величина хронирующего интервала времени сначала в два, потом в три, четыре и т.д. раза (коэффициент умножения равен 1, 2, 3,...) по сравнению с образцовым до тех пор, пока 5 количество импульсов входной частоты за измененный хронирующий интервал времени станет не менее заданного числа, обеспечивающего необходимую точность преобразования. После того, как закончил- 10 ся измененный хронирующий интервал времени, производится цифроаналоговое преобразование подсчитанного числа импульсов в напряжение. Это напряжение делится делителем напряжения на 15 коэффициент умножения, который изменяется при изменении хронирующего интервала времени. Полученное напряжение будет являться результатом преобразования.20

Устройство, реализующее предлагаемый способ преобразования частоты в напряжения, содержит формирователь 1 импульсов, генератор 2 образоцовой частоты, элемент И 3, узел 4 управления, рабочий 25 счетчик 5, счетчик 6 коэффициента.деления, первый 7 и второй 8 регистры памяти, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 9 и управляемый делитель 10 напряжения.

Выход формирователя 1 импульсов сое- 30 динен с первым входом элемента И 3, выход которого соединен со счетным входом рабочего счетчика 5. Выход генератора 2 образцовой частоты соединен с первым входом узла 4 управления, первый выход которого 35 соединен с вторым входом элемента И 3. Второй выход узла 4 управления соединен с входами обнуления рабочего счетчика 5 и счетчика 6 коэффициента деления. Третий выход узла 4 управления соединен с входа- 40 ми записи регистров 7,8 памяти. Четвертый выход узла 4 управления соединен со счетным входом счетчика 6 коэффициента деления. Второй вход узла 4 управления соединен с выходом старшего рабочего раз- 45 ряда счетчика 5. Разряды выхода рабочего счетчика 5 через регистр 7 памяти подключены к.управляющему входу ЦАП 9, разряды счетчика 6 коэффициента деления через регистр 8 памяти подключены к управляюще- 50 му входу делителя 10 напряжения, аналоговый вход которого соединен с выходом ЦАП 9.

Узел 4 управления содержит SR-триггер 11, инверторы 12 и 13, элементы 21/1-НЕ 14 и 55 15 и одновибраторы 16 и 17.

Выход инвертора 12 соединен с первым входом элемента 2И-НЕ 14, выход которого соединен с инверсным входом S SR-триггера 11 и входом инвертора 13. Второй вход

элемента 2И-НЕ 14 соединен с первым входом элемента 2И-НЕ 15 и является первым входом узла 4 управления, вход инвертора 12 соединен с вторым входом элемента 2ИНЕ 15 и является вторым входом узла 4 управления, инверсный выход SR-триггера 11 соединен с входом одновибратора 16, выход которого соединен с входом одновибратора 17. Прямой выход ЗВ-триггер 11 является первым выходом узла 4 управления, одновибратора17 - вторым выходом узла 4 управления, выход одновибратора 16 третьим выходом узла 4 управления, выход инвертора 13 - четвертым выходом узла 4 управления.

Временные диаграммы работы узла 4 управления .показаны на фиг. 4,

Делитель 10 напряжения (см. фиг. 3) выполнен на операционном усилителе 18, входном резисторе 19 и кодоуправляемой резисторной матрице 20.;

Отношение сопротивлений резисторов кодоуправляемой матрицы 20, которая подключается к операционному усилителю 18 разрядами управляющего кода, начиная от младшего, к сопротивлению входного резистора 19 равно соответственно 1, 1/2, 1/4, 1/81/п.

Реализацию способа рассматривают на примере работы устройства, схема которого приведена на фиг. 1.

Перед приходом очередного импульса генератора 2 образцовой частоты (см. фиг. 5 б и фиг. 6 б) устройство установлено в начальное состояние. При этом рабочий счетчик 5 обнулен (см. фиг.5 д и фиг.6 д), счетчик 6 коэффициента деления обнулен (см, фиг. 5

3и фиг. 6 з), элемент И 3 закрыт (см. фиг. 5 в и фиг. 6 в) и не пропускает импульсы входной частоты, сформированные формирователем 1 импульсов (см. фиг. 5 а и фиг. 6 а).

Очередной импульс с выхода генератора 2 образцовой частоты (момент ti на фиг.

4и 5) поступает в узел 4 управления. При этом узел 4 управления открывает элемент И 3 и импульсы входной частоты с выхода формирователя 1 импульсов поступают на вход рабочего счетчика 5 (фиг. 5 в, фиг. 6 в) и он начинает отсчет импульсов входной частоты (см. 5 д, фиг. 6 д). Одновременно счетчик 6 коэффициента деления начинает отсчет импульсов генератора 2 образцовой частоты (см. 5 з, фиг. 6 з), количество которых за хронирующий интервал времени численно равно коэффициенту деления делителя 10 напряжения. (Момент времени ti является началом преобразования).

Предположим, что регистр 7 памяти работает в режиме транзитной передачи сигнала. Тогда, напряжение на выходе

цифроакалогозого преобразователя 9, управляемого кодом с выхода счетчика 5 (см. фиг. 5 д), имеет ступенчатый вид (см. фиг. 5 е) и на линейном участке подчиняется зависимости;

Увых. ЦАП иоп n/N,

где Don - опорное напряжение цифроаналогового преобразователя 9;

п - число импульсов, поступивших на вход счетчика 5 с начала преобразования (момента ti);

N - число розможных состояний рабочего счетчика 5.

В момент времени, когда счетчик 5 заполнится на половину (момент ta), количество импульсов, поступивших на вход счетчика, становится достаточным для обеспечения заданной точности преобразования. Этот момент запоминается SR-триггером, входящим в узел 4 управления (см, фиг, 2). После чего, с приходом очередного импульса генератора 2 образцовой частоты, узел 4 управления закрывает злемент И 3 (моменты ta, te), одновибратор 16 (см. фиг. 2) дает команду регистрам 7 и 8 памяти запомнить информацию на счетчиках 5 и 6. Одновременно это означает конец преобразования, В этот момент напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 9 становится пропорциональным числу импульсов, поступивших на вход счетчика 5, а коэффициент деления делителя 10 напряжения - равным числу импульсов генератора 2 образцовой частоты, поступивших на вход счетчика б коэффициента деления через узел 4 управления. Напряжение на выходе делителя 10 напряжения и всего устройства будет равно напряжению на выходе цифроаналогового преобразователя 9, деленному на коэффициент деления.

Через интервал времени, обусловленный наличием одновибратора 17, узел 4 управления дает команду на сброс счетчиков и все устройство устанавливается в исходное состояние (момент t4, t). Причем период работы одновибраторов 16 и 17 должен быть меньше периода образцовой частоты. Это дает возможность начать следующий цикл измерения с приходом очередного импульса генератора 2 образцовой частоты, следующего после окончания хронирующего интервала времени (см. фиг. 5, Atxpi,A-txp2, фиг. 6 ).

Расширение диапазона преоб|3азуемых частот достигнуто за счет изменения величины хронирующего интервала времени с соответствующим изменением величины коэффициента деления выходного делителя напряжения.

Формула изобретения Способ преобразования частоты в напряжение, основанный на подсчете числа входных импульсов за хронирующий интервал времени и последующем цифроаналоговом преобразовании подсчитанного числа импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования, формируют образцовый интервал времени, а хронирующий интервал времени формируют путем умножения образцового интервала времени на коэффициент, равный 1,2,3 и т.д., причем число подсчитанных входных импульсов втечение хронирующего интерзала времени должно быть не менее заданного числа, а результат преобразования частоты в напряжение определяют путем деления величины напряжения, полученного в результате цифроаналогового преобразования подсчитанного количества импульсов, на коэффициент умножения.

. Sx..

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных измерительных преобразователях. Целью изобретения является расширение диапазона преобразования. Способ основан на подсчете числа входных импульсов за хронирующий интервал времени и последующем цифр^аналоговом преобразовании подсчитанного числа импульсов, введении в процессе подсчета импульсов (И) входной частоты (ВЧ), формировании хронирующего интервала (ХИ) времени путем умножения образцового интервала (ОИ) времени на коэффициент (К), равный 1, 2, 3 и т.д., при котором число И ВЧ на ХИ становится не менее заданного числа, определяющего точность преобразования, и корректировании напряжения, полученного в результате цифроаналогового преобразования подсчитанного количества И, в соответствии с К умножения ОИ. Это позволило расширить диапазон преобразования. 1 с.п. ф-лы, 6 ил.с/>&с

фигЛ

нб

/

к 4.

Старший разряд СЧР

д J

Q

//

В

яУб

-

К5

Фие.1

кО

Фаг.З

CSpoc счетчиков

a

f

on

.Itfjli

atrfi

cSpoc е етчикоВ

mm

} i M t I N I

ii.

ПППП

П П

At

f.&.

Фаг. 5 1 i i II I i I I i { I I

I i-n rn rn rn