ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ «ЧАСТОТА-КОД» Советский патент 1971 года по МПК H03M1/60 

Изобретение относится к области автоматики и вь1числите.л№ой техники.

Известны преобразователи «частота-код, содержащие входной формирователь, ключи, счетчики и задатчик калиброванного временного интервала, принцип действия которых основан на подсчете числа импульсов преобразуемой частоты, прошедших на счетчик за калиброванный интервал времени.

Недостаток подобных устройств - их невысокая точность при преобразовании низких частот, обусловленная заданным конечным временем преобразования, увеличение которого в ряде случаев неприемлемо.

Используемые для повышения точности методы преобразования частоты в код, основанные на растягивании части периода преобразуемой частоты, отсекаемой концом калиброванного временного интервала, сложны в реализации и требуют растягивания этой части в 10 и более раз, что трудно осуществить с высокой точностью в щироком диапазоне преобразуемых частот.

Предлагаемый преобразователь «частотакод позволяет при сохранении высокого быстродействия производить с высокой точностью преобразование частоты в код в щироком диапазоне ее значений.

формирователи импульсных последовательностей и схемы совпадения. При этом выход входного формирователя через расширители импульсов соединен с одним из входов схем

совпадения каждого младщего разряда, второй вход каждой из схем совпадения через формирователь импульсной последовательности подключен ко входу расширителя импульсов своего разряда и через общий селектор периода преобразуемой частоты - к выходу входного формирователя. Выход каждой из схем совпадения соединен с запирающим входом ключа своего разряда, а запускающий вход каждого формирователя импульсной последовательности - к отпирающему входу ключа предыдущего разряда.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя, на фиг. 2 - временные диафрагмы работы устройства.

Преобразователь содержит входной формирователь /, ключ 2, счетчик 3, задатчик 4 калиброванного временного интервала, селектор 5 периода измеряемой частоты и набор

отдельных схем для оценки каждого дополнительного разряда преобразуемой частоты, каждая из которых состоит из расширителя 6 импульсов, формирователя 7 импульсной последовательности, схемы 8 совпадения, ключа Принцип действия предлагаемого устройства удобно рассматривают совместно с временными диаграммами его работы. Первый импульс преобразуемой частоты fx, поступающий с выхода формирователя /, запускает задатчик 4 калиброванного временного интервала, открывающий на время Т ключ 2, через который импульсы частоты fx проходят на счетчик 3. Длительность интервала времени Го выбирается достаточной для оценки лишь старшего разряда, т. е. не более 10 периодов максимального значения преобразуемой частоты. За время То счетчвк фиксирует число По импульсов, соответствующее значению старшего разряда преобразуемой величины. Селектор 5 выделяет /х период преобразуемой частоты и выдает на управляющие входы расширителей 6 импульсов и формирователей 7 импульсных последовательностей сигнал, пропорциональный значению Гх, где это значение запоминается. В момент времени о импульс, соответствующий конну временного интервала То, закрывая ключ 2, запускает формирователь 7 импульсной последовательности первого дополнительного разряда и открывает ключ 9 этого разряда, через который в счетчик 10 начинают поступать импульсы с частотой fx- Формирователь 7 в соответствии со значением Гх выдает серию импульсов с пернодом повторения Г1 0,9Гх(1) Эти импульсы поступают на один из входов схемы совпадения 8, на второй вход которой расширитель 6 выдает имнульсы частоты fx,35 расширенные до длительности „,„,,„, ,l Гх(2)

На диаграммах 11-14 показаны импульсы на входах схемы совпадения 8 в отрезок времени, близкий моменту /о- На диаграммах 15, 16 показаны те же импульсы в увеличенном временном масштабе. При выполнении условий 1 w. 2 один из первых девяти импульсов формирователя 7 совпадает во времени с каким-либо расширенным импульсом частоты fx. При совпадении Лгного импульса схема 8 закроет ключ 9 и, таким образом, в счетчике 10 зафиксируется число П, соответствующее значению первого дополнительного разряда преобразуемой величины fx. Одновременно в момент времени ti (диаграммы 17-19) сигнал с выхода схемы совпадения 8 откроет ключ 9 и запустит формирователь 7 импульсной последовательности второго дополнительного разряда. Через открытый ключ 9 на счетчик 10 поступают импульсы с частотой fx, а формирователь 7 выдает на один из входов схемы совпадения 8 серию импульсов с периодом повторения

7-2 0,99 Гх(3)

т. е. число, зафиксированное в счетчиках преобразователя, прямо пропорционально значению преобразуемой частоты.

Время Гпр преобразования частоты fx не превышает величину

7прх 7о + 7х(й1 + /гг + «з)

Очевидно, что число дополнительных разрядов преобразователя может быть легко увеличено путем каскадирования ряда идентичных схем, служащих для оценки отдельного разряда. При этом период повторения выходных импульсов формирователя в каждом разряде определяется из выражения:

Г, 7х (1-10-),(7)

где i - номер дополнительного разряда.

Длительность импульсов частоты fx, поступающая с выхода расширителя импульсов каждого i-ro дополнительного разряда, должна удовлетворять условию

Ti 10-i Т

(8) Т2 0,01 Гх При совпадении в момент времени tz двух импульсов на входах схемы 8, последняя закроет ключ 9, и счетчик 10 зафиксирует число п, соответствующее значению второго дополнительного разряда преобразуемой неличины (здесь nz - номер имнульса с выхода формирователя 7, совпавш:его с одним из раеширенных импульсов частоты /х). Одновременно схема 8 открывает ключ 9 и запускает формирователь 7 импульсной последовательности третьего дополнительного разряда. Этот разряд работает аналогично первым двум, причем период Гз повторения импульсов на выходе формирователя 7 выбирается из условия7з 0,999 Гх(5) а длительность Тз выходных импульсов расширителя 6 - из условия тз 0,001 Гх Из рассмотрения фиг. 2 можно записать основное уравнение шкалы описываемого преобразователя:Т,-п, + ,+ , + Гх«з Т,п, + , + + Т,п, + Г„ Отсюда, после преобразований, учитывая выражения 1, 3, 4, а также соотношение Тх - Л получим г / , . f, п ш , л, fx -(«о + 0,1/г1 + 0,01/га + 0,001«з) (б

ствительные значения отличались от номинальных, определенных из выражения, (8), в меньшую сторону не более, чем на единицу дискретности самого младшего оцениваемого разряда. С другой стороны (см. фиг. 2) видно, что увеличение значений TJ ио сравнению, с номинальным может цривести к совпадению с одним из расширенных импульсов частоты /X. например, не Прного импульса после довательности первого разряда, а («i-1)-ного импульса. Это же может наблюдаться и во всех остальных разрядах, что вызовет ошибку в оценке значения i-ного дополнительного разряда и приведет к сбою в работе устройства, так как в этом случае ни один из первых девяти импульсов последовательности следующего разряда не совпадает с pacniHренными импульсами преобразуемой частоты. Этот недостаток легко устраняется введением системы поправок, заключающейся в незначительном увеличении числа, импульсов свыше девяти в последовательности каждого дополнительного разряда и в последовательном соединении счетчиков дополнительных разрядов для осуществления переноса возможной единицы переполнения из более младшего дополнительного разряда в более старший. Увеличение числа импульсов на 1, 2 и т. д. позволит поддерживать длительность Тг импульсов С ТОЧНОСТЬЮ соответстввнно +10%; +20% и т. д. При этом значения Тг должны быть не меньше номинальных, определенных из условия (8).

Описанный преобразователь «частота-код может быть использован для высокоточного преобразования в код частоты в относительно широ.ком диапазоне ее значений при времени измерения порядка 10 периодов измеряемой частоты на оценку каждого десятичного разряда.

Предмет изобретения

Преобразователь «частота-код, содержащий вхрдной формирователь, ключи, счетчики, задатчик калиброванного временного интервала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит общий

селектор периода преобразуемой частоты, рдсщирители импульсов, формирователи импульсных последовательностей и схемы совпадения, причем, выход входного формирователя через расширители импульсов соединен

с ОДНИМ из входов схем совпадения каждого младшего разряда, второй вход каждой из схем совпадения через формирователь импульсной последовательности подключен ко входу расширителя импульсов своего разряда и через общий селектор периода преобразуемой частоты - к выходу входного формирователя, выход каждой из схем совпадения соединен с запирающим входом ключа своего разряда, а запускающий вход каждого формирователя импульсной последовательности подключен к отпирающему входу ключа своего разряда и к запирающему входу ключа предыдущего разряда.