ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В ЦИФРОВОЙ КОД Советский патент 1966 года по МПК H03M1/60 G01R23/10 

Известны преобразователи частоты в цифровой код с автоматической установкой шкалы измерений, содержандие измерительные схемы со счетчиками длительности периодов и количества периодов, переключатель точности, логические схемы «Р1ЛИ, триггер признака заданной точности, вентили измерительных схем длительности периода и коли.г чества нериодов, инвертор и генератор квантуюш,их импульсов. Предложенное устройство отличается тем, что в ием счетчик длительности периода соедииеи через переключатель точности со схемой совнадения, связанной с триггером признака заданной точности, выход последнего через схему «ИЛИ соединен с первым веитилем измерительиой схемы длительности периодов, а выход схемы «РШИ через инвертор подключен к вентилю счетчика количества периодов и ко второму вентилю измерительиой схемы длительности периода.

На чертеже изображеиа блок-схема преобразователя частоты в цифровой код с автоматической установкой шкалы измереиия.

Преобразуемая частота поступает на вход усилителя-формирователя /, выход которого подключен ко входу вентиля 2. Па второй вход вентиля подключен «единичный выход триггера 3. Иа «единичный вход триггера 3 со входа «запуск через линию задержки 4

подается имнульс запуска, на «нулевой вход подключен выход схемы «ИЛИ 5. Выход вентиля 2 подсоединен ко входу вентиля 6 и ко входам вентилей 7, 8. На вход вентиля 6

подключен также выход схемы «ИЛИ 9, он

же соединен со входом инвертора 10, выход

которого подключен ко входу вентиля 8 и

венти.пя 7.

Иа вход схемы «ИЛИ 11 подключен выход

вентиля 6, а на выход - «нулевой вход триггера 12. Потенциал с «нулевого выхода триггера 12 поступает на управляюш,ий вход вентиля 13. Второй вход вентиля 13 соединен с выходом генератора 14 калиброваниой частоты. Выход вентиля 13 подключен ко входу счетчика 15 длительности периодов. Потенциалы с триггеров счетчика длительности периодов поступают на вход переключателя 16 точности. Выходы переключателя точности соединены со входами схемы совпадения 17. Выход схемы совпадения соединен с «единичным входом триггера 18 признака заданной точности. «Единичный выход триггера 18 подключеи ко входу схемы «ИЛИ 9. На

вход «Р1ЛИ 9 подключен выход схемы 19 совпадения, на входы которой поступают потенциалы с триггеров счетчика 20 количества периодов. Вход счетчика 20 соеднпен с выходом вентиля 8. «Единичный выход триггера 12 иодключеи ко входу формирующей цепочки 21, выход которой соединен со входом схемы «ИЛИ 5. Импульс запуска ноступает на входы линии задержки 4, схемы «ИЛИ 5, схемы «ИЛИ 11, на «нулевой вход триггера 18, на «нулевые -входы триггеров счетчика /5 длительности периодов и счетчика 20 количества периодов.

Иреобразователь частоты в код с автоматической установкой шкалы измерений работает следующим образом.

Перед началом измерений переключателем 16 точиости устанавливается необходимая точность измерений. При этом на входы схемы совпадения 17 подключаются выходы триггеров счетчика длительности периодов 15, указывающие код числа, при представлении которым измеряемой величины погрешность дискретности .буйе р-тягеТРбТре установленной.

Па вход -усшТ- тер формирователя / поступает синусоидальное напряжение преобразуемой частоты-.. Н«Г йых9Де- формируются импульсы, следующ и,е асготой входного напряжения. Эти импульсы юступают на вход вентиля 5.., . .4

Импульс зап..уска -вв-ачаЛе устанавливает в «О все триггеры и счетчики, а затем через время, определяемое линией задержки 4, устанавливает триггер 3 в «Ь.

Потенциал с «единичного выхода триггера 3 поступает на другой вход вентиля 2 п разрешает прохождение импульсов с усилителя-формирователя / на выход этого вентиля. Поскольку триггер 18 и триггеры счетчика 20 количества периодов в нулевом состоянии, через схему «ИЛИ 9 на вход веитиля 6 ноступает запрещающий потенциал; он же, инвертированный инвертором 10, поступает как разрешающий потенциал на входы вентиля 7 и вентиля 8.

Первый импульс с выхода вентиля 2 через вентиль 7 поступает на «единичный вход триггера 12 и останавливает его в положение «1. Потенциал с «нулевого выхода триггера 12 поступает на управляющий вход вентиля 13 и открывает его. Счетчик 15 длительности периодов начинает считать импульсы, поступающие на его вход с генератора 14 калиброванной частоты через вентиль 13.

Одновременно первый импульс поступает на вход веитиля 8 и проходит на выход, т. к. на его управляющем входе - разрешающий потенциал.

С выхода вентиля 8 нервый импульс поступает на вход счетчика 20 количества периодов и просчитывается им.

Если до прихода второго импульса с усилителя-формирователя на счетчик длительности периодов с генератора калиброванной частоты поступит количество импульсов, меньще числа, установленного переключателем точности, то на входах схемы совпадения 17 не произойдет совпадеиия разрешающих потенциалов; иа выходе схемы совпадения имнульс не возникает. Триггер 13 останется в «нулевом состоянии; па входе вентиля - запрещающий потенциал, а на входах вентилей 7, 6 - разрешающий.

Второй импульс с выхода усилителя-формирователя пройдет через веитили 2 и 7 на

«единичный вход триггера 12 и на вход счетчика количества периодов через вентиль 8. Триггер 12 не изменит своего состояния (останется в «1); счетчик 20 количества периодов просчитает второй импульс.

На счетчик длительности периодов будут поступать импульсы с генератора калиброванной частоты.

Если же до прихода /(-го импульса, количество импульсов, поступивших с генератора

калиброванной частоты на счетчик длительности периодов, будет больше числа, установленного переключателем точности, то в момент, когда эти числа будут равны, на выходе схемы совпадения возникнет импульс. Импульс с выхода схемы совпадения поступает на «единичный вход триггера 18 и устанавливает его в положение «1. При этом с «единичного выхода триггера 18 через ехему «ИЛИ 9 на вход вентиля 6 поетупает разрешающий потенциал, а на входы вентилей 7 и 5 - запрещающий потенциал с выхода инвертора 10.

/С-й импульс с усилителя-формирователя пройдет через вентиль 6 и схему «ИЛИ //

на «нулевой вход триггера 12, но не пройдет на счетчик 20 количества периодов. Он поставит триггер 12 Б положение «О. При этом вентиль 13 закроется и прекратится поступление импульсов с генератора калиброванной

частоты на счетчик длительности периодов. Па этом счетчике зафиксируется код, соответствующий длительности (/С-1)-периодов преобразуемой частоты, а на счетчике количества периодов - число (/С- 1).

При переходе триггера 12 из «1 в «О формирующая цепочка 21 формирует импульс конца преобразования, который через ехему «ИЛИ 5 поступает на «пулевой вход триггера 3 и устанавливает его в «О. Па вход

вентиля 2 поступает потенциал, запрещающий прохождение импульсов с усилителяформирователя. Работа преобразователя прекращается. Имнулье конца преобразования вырабатыБается также при заполнении счетчика количества периодов (все триггеры счетчика в состоянии «1), так как при этом на схеме совпадения 19 вырабатывается разрещающий потенциал, который через схему «ИЛИ 9

поступает па вход веитиля 6, {п -г 1)-й импульс (если емкость счетчнка количества периодов 20 п единиц) пройдет на «пулевой вход триггера 12 и установит его в «О. Вырабатывается импульс конца преобразования.,

На счетчике 15 длительности периодов зафиксируется код, соответствующий п периодам преобразуемой частоты, а на счетчике 20 количества периодов - число п.

до тех пор, пока не пройдет новый импульс запуска.

Все схемы преобразователя частоты в код с автоматической установкой шкалы измерений могут быть выполнены на любых элементах вычислительной техники, в частности на полупроводниковых приборах.

В качестве переключателя точности можно использовать любой переключатель, имеющий т направлений и Р положений (если число, установленное на схеме совпадения 17 переключателем точности 16, состоит из т разрядов, а количество требуемых значений точности Р).

Если нет необходимости производить пре-образования с различной точностью, потенциалы соответствующих выходов триггеров счетчика 15 длительности периодов подаются непосредственно на входы схемы совпадения 17.

Поскольку на счетчик 15 длительности периодов независимо от частоты входного сигнала с генератора 14 калиброванной частоты поступает число импульсов не меньще, чем 11ИСЛО, установленное переключателем точности, то погрешность дискретности во всем диапазоне частот будет не выше, определяемой этим числом.

Диапазоны преобразуемых частот можно определить из следующих формул:

f

ГН- д где /„ - нижняя граница диапазона преобразуемых частот, гц;

F - частота следования импульсов генератора калиброванной частоты, гц;

N - емкость счетчика длительности периодов, ед.

Емкость счетчика длительности периодов должна выбираться из следующего перавенства:

100

Л

где б - погрешность дискретности, задаваемая переключателем точности, %;

Верхняя частота:

FTK П f« 100

/g - верхняя граница диапазона преобгдеразуемых частот, гц; б - принятая погрещность дискретности, задаваемая переключателем точности, %;

f , - частота следования импульсов генератора калиброванной частоты, гц;

п - емкость счетчика количества периодов, ед.

Варьируя параметрами F, N, п, можно построить преобразователи, имеющие погрешность дискретности не более, установленной в щироком диапазоне частот. Имеется также возмол ность изменять погрешность дискретности от преобразования к преобразованию.

Для определения значения частоты (в гц) необходимо разделить показания счетчика количества периодов на показания счетчика длительности периодов и результат умножить на значение частоты следования импульсов генератора калиброванной частоты (в гц).

Предмет изобретения

Преобразователь частоты в цифровой код

с автоматической установкой шкалы измерений, содержащий измерительные схемы со счетчиками длительности периодов и количества периодов, переключатель точности, логические схемы «ИЛИ, триггер признака заданной точности, вентили, измерительных схем длительности периода и количества периодов, инвертор и генератор квантующих импульсов, отличающийся тем, что, с целью получепия максимального быстродействия

при заданной точности, в нем счетчик длительности периода соединен через переключатель точности со схемой совпадения, связанной с триггером признака заданной точности, выход последнего через схему «ИЛИ

соединен с первым вентилем измерительной схемы длительности периодов, а выход схемы «ИЛИ через инвертор подключен к вентилю счетчика количества периодов и ко второму вентилю измерительной схемы длительности

периода.