Цифро-аналоговое дифференцирующее устройство Советский патент 1975 года по МПК G06J3/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для вычисления производной от частотно-импульсного сигнала по времени с пре ставлением результата в аналоговой форме. Известны диф(})еренцируютие устройст,-, ва, содержащие генератор тактовых импул сов, первым входом соединенный с входом схемы управления, и счетчики импульсов, счетные входы которых подключены к выходам схемы управления. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности вычисления. ...... Достигается это благодаря тому, что в устройство. дополнительно введены схеi ма синхронизации, вентили прямого и обратного кода, две схемы разности и преобразователь длительности импульсов в напряжение, соединенный своими входами с выходами схем разности; входы первой схемы разности соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов, вы ходом первого счетчика и выходом схемы синхронизации, входы схемы разности соединены с вторым выходом генератора тактовых импульсов, с выходом схемы управления и выходом второго счетчика, поразрядные входы которого через вентилИ прямого кода соединены с поразрядными выходами первого счетчика, поразрядные входы Последнего через вентили обратного кода соединены с поразрядными выходами третьего счетчика, причем управляющие, входы вентилей прямого и обратного кода подключены к выходам схемы. управления, соединенной входами с вторым выходом первой схемы разности и выходом схемы сннхронизацин.; Один вход этой схемы подключен ко второму выходу генератора тактовых импульсов, а второй в.ход. к выходу устройства; кроме того, выход схемы синхронизации подключен к входам обнуления первого и третьего счетчиков. В устройстве производная вычисляется при сравнении соседних периодов преоб|)а зуемой частоты, измеряемых количеством импульсов тактовой частоты, на два порядка превышающей максимальную преобразуемую частоту. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Цифро-аналоговое )ференцнрую1цее устройство содержит генератор тактовых импульсов 1, вырабатывающий две послеГ ,сдви довательности импульсов F и нутые по фазе на ISO , схему синхронизации 2,.обеспечивающую ввод импульсов частоты f на вход схемы управления синхронно с тактовой частотой. Р ; схему управления 3, обеспечивающую запуск устройства и обмен информацией, три нереверсивных счетчика импульсов 4, 5, 6. вентили 7 обратного кода, вентили 8 пря мого кода, цве схемы разности 9,10 и преобразователь 11 длительности импульс в напряжение постоянного тока. Работа устройства при неизменной час те состоит в следующем. Первый импульс частоты f , пройдя через схему синхронизации 2, поступает на вход схемы управления 3, которая раз решает поступление импульсов тактовой частоты F на вход счетчиков 4 и 5. С приходом второго кмпуль са f число, запирашгое в счетчике 4, определяющее текуидай период, переносится в счётчик 5 с помощью вентилей 7 в обратном коде, а счетчик 4 при этом устанавливается в нулевое состояние. По второму импульсу f схема управления 3 вырабатывает разрешение на заполнение счетчика 6 импульсами тактовой частоты. К приходу третьего импульса f в счетчике 4 вновь запишется число, соответстлующее текущему периоду, а счетчик 5 переполнится, .как в тгем было записано дополнение к числу, определяющек измеряемый период (при f,( COfiSt ). Импульс переполнения счетчика 5 воздействует на схему разности 9, но послед няя не срабатывает, так как ее удерживае импульс f , следующий непосредственно п не импульса переполнения счетчика 5 (в р жиме fj const ). Схема разности построена таким образом, что она не чувствует разность перио цогз меныне одного такта. Третий импульс помощью схемы управления 3 и вентилей прямого кода 8 осуществит перепись нулевого состояния счетчика 5 в счетчике 6 и содержимого счетчика 4 в счбтчике 5 (с помощь схемы управления 3 и вентилей обратного кода 7), а также сбросит в нем счетчик 4. С приходом сле.дующего импульса f описанный процесс повторится. В таком режиме работы устройства схема разности 1О также находится в нулевом состоянии и соответственно на выходе преобразователя 11 напряжение равно иулю. В случае уменьшения частоты f счетчики 4 и 5 заполняются импульсами J , как описано ранее, но так как период следования импульсов f увеличился, то счетчик 5 переполнится раньше и, включив при этом с.хему разности 9, будет оставаться в нулевом состоянии до прихода следующего импульса f , который возвратит схему разности 9 в исходное состояние и вновь разрешит поступление импульсов р на В.ХОД 5, Длительность импульса на выходе схемы 9, равная разности двух соседних периодов следования импульсов f , пропорциональна скорости изменения этой часто-, ты. С выхода схемы разности 9 импульс, длительность которого соответствует скорости уменьшения частоты f., поступает на вход преобразователя 11, где преобразуется в напряжение постоянного тока. В случае увеличения частоты f период следования импульсов становится меньше времени заполнения счетчика 5, следова- телыю, он не успевает переполниться до прихода следующего имггульса f,) схема разности 9 остаегся в нулевом состоянии. С приходом импульса f содержимое счетчика 5, соответствующее новому периоду, в прямом коде будет перенесено в счетчик 6 с помощью вентилей 8 и схемы управления 3, а счетчик 5 установится в ноль. При этом запускается схема разности 10, а счетчик 6 дополняется имщльсами тактовой частоты f . По переполнению счетчика 6 схема разности 10 возвращается в нулевое состояние. Таким образом, на вы.ходе схемы разности 10 появляется импульс, равный отрицательной разности текущего и предыдущего периодов. С выхода этой схемы импульс поступает на другой вход преобразователя 11, гае преобразуется в напряжение постоянного тока другого знака. Емкость счетчика 4 выбирается из условия, при котором счетчи;с не должен пееполниться импульсами тактовой частоты F, за время максимального периода повторения импульсов f (при fy). Ем кость счетчиков 5 и 6 должна бьтть рдвна емкости счетчика 4. Диапазон частот И f , в котором может работать устройство с заданной точностью, зависит от выбора тактовой частоты. Чем больше отношение i / f .X тел выше точность вычисления производной, и тем меньше диапазон частот

Предмет изобретения

, Цифроаналоговое дифференцирукнцее . устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, первым выходом соединен1Ш1Й с входом схемы управления, и счетчики импульсов, счетные входы которых подключены к выходам схемы управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродейс пвня р точности вычисления, в него дополнительно введены .схема синхронизации, вентили прямого и обратного кода, две схемы разности и преобразователь длительнсюти импульсов в напряжение, соединенный своими входами с выходами схем разности, входы пер: вой схемы разности соединены с первым выходом генератора тактовых импульсов,

выходом первого счетчика и выходом схемы синхронизации, входы второй схемы разности соединены с вторым выходом генератора тактовых импульсов, с выходом

. схемь управления и вьтходом второго счетчика, поразрядные входы которого через

; вентили прямого кода соединены с поразрядными выходами первого счетчика, пораз рядные входы которого через вентили обратного кода соединены с поразрядными выходами третьего счетчика, причем управляющие входы вентилей прямого и обратного кода подключены к выходам схемы упргш ления, соединенной входами с вторым выходом первойсхемы разности и выходом схемы синхронизации, один вход которор подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, а второй вход соеди: нен с входом устройства, кроме того, выход схемы синхронизации подключен к входам обнуления первого и третьего счетчиков.