ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТА КОД Советский патент 1974 года по МПК H03M1/60 G01R23/00 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в качестве самостоятельного функционального блока, обеспечивающего предварительную обработку информации с датчиков, при стыковке их с ЦВМ, а также в составе вычислительных устройств, предназначенных для непосредственной обработки частотно-импульсных сигналов.

Известен функциональный преобразователь частота-код, содержащий реверсивный счетчик, выходы разрядов которого соединены со входами функционального преобразователя код-частота.

С целью повышения быстродействия в предлагаемый преобразователь введены схема коммутации частот, делители частоты, две схемы «И и две схемы «ИЛИ, причем один вход схемы сравнения соединен с входной клеммой преобразователя, а другой вход - с выходом первого делителя частоты, а выходы - со входами двух схем «И, вторыми входами подключенных к выходам схемы коммутации частот, а выходами - ко входам соответствующих схем «ИЛИ, второй вход одной из которых подключей к выходу второго делителя частоты, а выход - к вычитающему входу реверсивного счетчика, суммирующим входом соединенного с выходом другой схемы «ИЛИ,

вторым входом подключенной к входной клемме, при этом выходы разрядов реверсивного счетчика соединены со входами коммутации частот, выходы шии опорных частотных составляющих функционального преобразователя код-частота подключены ко входам схемы коммутации частот, а выходы результирующей частоты преобразователя соединены со входами делителей частоты.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - способ образования корректирующей функции Л- ф (7. ; и расчета элементов tga,- аппроксимирующей ломаной; на фиг. 3--схема

сравнения устройства; на фиг. 4-то же, временные диаграммы; на фиг. 5-схема коммутации частот.

Функциональный преобразователь частота-код состоит из функционального преобразователя код-частота (ФПКЧ) 1, реверсивного счетчика (PC) 2, схемы коммутации частот (СКЧ) 3, схемы сравнения (СС) 4, импульсно-потенпиальных схем «И 5 и «ИЛИ 6, делителей частоты (ДЧ) 7 и 8.

Преобразователь реализует зависимость

.,ЛО л-((1)

и основан на использовании схемы образования кусочно-ломаной кривой (ФПКЧ), аппроксимирующей обратную функцию f,,.V(0 r4.V Л01(2) в цепи обратной связи частотно-импульсной следящей системы. Каждый 1-ый участок функции (2) воспроизводится в соответствии с моделирующей зависимостью f.c(n P..i + ,,1 - l-.-i где Га,- Г -(f г/ Рл1, , Л ,., ,.. J- соответствеыио частоты и коды в начале и конце, участка. Выражение ошибки в результирующем параметре АЛ/ , (t) может быть определено из функции (3), полагая, что в установившемся режиме (1) -/х(), - .„.-f,{0-fo.c(t).4 Для повышения быстродействия, т. е. у.меньщения времени отработки ошибки AN, (/) в грубом канале устройства сравниваются периоды частот F (t) и Fo.(t). В этом случае выражение (4) удобнее представить в виде ДЛЛО « Т,-, (t) - Г, (7)1 . (t).Fj. где FJ - частота заполнения разности периодов ЛГ(/). Выражение (5) реализуется грубым каналом преобразователя; принцип действия его основан на сравнении периода входной частоты Т X (t) с периодом частоты обратной связи Го.с (t), начало которого синхронизируется импульса.мн частоты .F. (/). В случае их неравенства формируется коррекция ДЛг (t, уточняющая значение кода N , (t), накапливаемого в выходном регистреЧастоты F j (где / 1, 2... п, а п-количество разрядов РС2, определяются с учето.м гипер:болической зависимости Т, : и Кривизны воспроизводимой функции (1). Изменению кода в пределах N- -2N,- соответствует своя частота заполнения /, , что приводит к кусочно-линейной аппроксимации корректирующей зависимости (фиг. 2). Л ,-ф{Г,,)6 Узлы аппроксимации расположены в точках jV.. , 2Л-„, 4.V,,,,.., .г,., 2ЛГ ,, ... Л,. Значения частот Fj определяются как Р, ,(7) где ДЛ.уИ АГу - соответственно /-ые участки разбиения по осям и Т ,.. Подобная аппроксимация корректирующей зависимости позволяет реализовать выражение (5) с погретипостью , что приводит к отрабогке результируютцего кода (/) грубым каналом, точкость работы которого определяется наперед заданной погрешностью (например 0,1%), в течение нескольких пе риодов Т,, (t) (для 0,1% -(4-5) Г., (/). После отключения грубокого канала отработка кода jV- (/) осуществляется путем количественного сравнения частот Р. и F „-с (сДЧ7) на входе РС2. Импульсы входной частоты .F ,. (t) поступают через схему «ИЛИ 6 непосредственно на реверсивный счетчик 2 для осуществления количественного сравнения .-с импульсами частоты Fo(t) и на схему сравнения 4, где осуна;ествляется сравнение периодов измеряемой частоты Г д. (t) с периодами частоты обратной связи 7о.с (/). Периоды (О и частота F. (t) образуются путе.м деления импульсов неравномерной частоты с выхода ФПКЧ 1 делителями частоты 8 и 7, количество разрядом т которых определяется точностью работы грубого канала. Частота опорного генератора FQ ФПКЧ 1 при этом повышается в 2 -раз по сравнению с известным преобразователем. Это приводит к снижению динамической погрешности, пульсации в выходном параметре и ограничений на скорость изменения входного сигнала F (t). Необходимая при сравнении синхронизация периодом Т. и Го.с достигается путем начальной установки ДЧ 8 импульсами частоты F (t). Если Г. ФГо.с, то схема сравнения формирует соответствующий сигнал разности +АГ или -АГ, в течение времени существования которого на PC 2 со схемы коммутации частот 3 через одну из схем «И 5 поступают импульсы частоты , т. е. формируется коррекция АЛ, в соответствии с выражением (5). .Импульсы f о.с . совпадающие с и.мпульсами F ,.- изображены пунктиром-(фиг. 3 и 4), соответствуют моментам синхронизации («Сброс), т. е, началу сравнения периодов TX о-с (фиг. 3,6). Разность цериодов + АГ образуется на выходе потенциальной схемы «И 9, а разность периодов - АГ - на выходе цотенциальной схемы «И 10. Имнульсно-потенциальная схема «И 11 и «И-НЕ 12 участвуют в формировании исходного состояния триггеров перед сравнение.м (, ). Импульсно-потенциальная схема «И 13 запрещает прохождение импульсов F . (t) в мо.мент формирования - А7, которые могут иметь место при скачкообразном увеличении частоты Fj. (t) больше, чем в 2 раза. Сброс ДЧ 8 осуществляется положительным фронтом триггера 14 в момент установки его в исходное состояние. Схема сравнения предлагае.мого преобразователя включает в себя триггер 15. Участок аппроксимации (/), на котором находится значение N, (t), определяется старщим значащим разрядом реверсивного счетчика 2 (фиг. 2). Определение старшего значащего разряда осуществляется с полгощыо потекцпал1з11ых схем «И 16 и «И 17 каждого разряда (фиг. 5). 13 случае, если j-ый разряд PC является старшим значащим, на выходе схемы «И 17 этого разряда поЯвляется сигнал, разрешающий прохождение через импульсно-потенциальную схему «И 18 соответствующей частоты Fj , моделирующей тангенс угла наклона /-го участка ломаной, аппроксимирующей функцию Л - ср(Г ) (фиг. 2). Частоты F у формируются на соответствующих схемах «ИЛИ 19 из нескольких (3-4) двоичных частотных составляющих FJ-. (на фиг. 4 показано условно),

И р е д м с, т и 3 о б р с т с и и я

Функциональны преобразователь частота-код, содержащий реверсивный счетчик, выходы разрядов которого соединены со входами функционального преобразователя кодчастота, отличающийся тем. что, с целью повыщепия быстродействия, в него введены схема коммутации частот, делители частоты, две схемы «И п две схемы «ИЛИ, иричем один

вход схемы сравнения соедннеи с входной клеммой преобразователя, а другой выход - с выходом первого делителя частоты, а выходы - со входа.ми двух схем «И, вторыми входами подключеииых к выходам схемь коммутации частот, а выходами -т- ко входам соответствующих схем «ИЛИ, BTOpoii вход одной из которых нодключен к выходу второго делителя частоты, а выход - к вычитающему входу реверсивного ечетчшчл. суммирующим входом соединенного с выходом друго1 схемы «ИЛИ, вторым входом подключенной к входной клемме, при этом 1 ыходы разрядов реверсивного счетчика соединены со входами схемы коммутаци частот, выходы тин опорных частотных cocTai ляющих функционального преобразователя код-частота подключены ко входам схемы коммутации частот, а выходы результпрук гцей частоты преобразователя соединены со входами делителей частоты.

. F(t)

/лГ

ЛГ

V

NZ

1

r;gg

Фиг Ц

Сброс

db

гг-1

1 W

-i-i

-лГ

i