Способ преобразования частоты следования импульсов в код Советский патент 1976 года по МПК H03K13/02 H03K9/06 

1

Изобретение относится к измерительной и преобразовательной технике и может иопользоваться в частотно-импульсных преобразователях с Представлением выходного сигнала в виде напряжения, кода, другой частоты следования импульсоВ.

Известен способ преобразования частоты следования имоульсов 1 в пропорциональную ей щелич.ину выходного сигнала, основанный на гиперболическом преобразовании в каждом такте между импульсами.

Известен также способ преобразования частоты следования имлульсов в код 2, основанный на обратно-пропорциональном преобразовании в каждом интервале между импульсами, определении лриращения преобразованной величины в .предыдущем интервале, запоминании кода.

Известные способы преобразования обладают значительной динамической ошибкой при большом диапазоне изменения входного сигнала.

Цель изобретения- уменьшить динамическую ошибку преобразования.

Это достигается тем, -что приращение преобразованной величины определяют путем добавления половины -приращения, полученного на предыдущем интервале между импульсами, и приращения, полученного интегрированием яа текущем временном интервале производной входного сигнала, определенной в предыдущем такте.

На фиг. 1 показана диаграмма изменения модулирующего сигнала по времени; на фиг. 2-частотно-импульсный входной сигнал; на фиг. 3-изменение выходного сигнала согласно предлагаемому спОсобу; на фиг. 4- блоксхема варианта устройства, поясняющего реализацию предложевного способа.

По предлагаемому способу после преобразования временного интервала Т, в величину AV(j), к ней добавляют половину приращения АЛг72 в предыдущем такте, а затем изменяют полученную величи ну добавлением интеграла производной преобразуемой величины, полученной щ предыдущем такте с учетом ее знака.

Выходной сигнал в предлагаемом способе на временном интервале Tj+i будет равен:

ДАТ,

А(Г,+0 .(,)±

±ДЛ,(0. (1)

Производную в предлагаемом способе на текущем временном интервале Г,-+1 определяют путем вычитания увеличенных в /С .раз величин, полученных обратно пропорциональным преобразованием. временных интервалов между импульсами двух предыдущих временных интервалов Ti и Т,, с последующим умножением результата вычитания на уменьшенную iB К раз величи-ну, лолученную оре образованием временного интервала 7,. Как известно, пр« вычитании из .исходного сигнала Nx(t) задержанного Ns:(), получается величина, пропорциональная первой производной входного сигнала: F,(f)N(t)N(). Д. + ...,т.д + ; (2) где R - сумма отображенных членов ряда Тейлора, представляющая собой методическую ошибку способа и зависящая от величин производных высших порядков. Если принять величину запаздывания А равной величине периода Ti, а вычитаемые величины получать обратно-пропорциональным иреобразовапием временных интервалов и 1C последующим увеличением их в К раз, то после вычитания этих величин получим: AF.,(Ti+i)::--.F(t)-F(i-Ti} . (3) Ti T,i dt Эта величина пропорциональна первой производпой преобразованной величины на временном интервале Гг+i и величине временного интервала Г,- в предыдущем такте. Увеличение в К раз преобразованных величин позволяет увеличить точность дифференцирования. Чтобы на выходе дифференцирующего устройства получить величину, численно равную первой производной преобразованной величины, результат вычитания умножают на уменьшенную в К. раз величину, полученную преобразованием временного, интервала Г,-. Тогда после умножения получим: dN,, (T-j+i) dN, (Tf,) ( - K Если непрерывно (или дискретно) интегрировать Полученную величину па интервале Гг+1, то на выходе интегратора будет непрерывно (дискретно) во времени меняться приращение:,(5) N,(f). которым экстраполируется . изменение преобразованной величины, в интервале Tj+i, в соответствии со,знаком и величиной производ..пой входного сигнала.. - ., . . Выходная величина ; () в предлагаемом способе . показана на . фиг. 3, в виде .шлощных ступенек,-, при. представлении выходного сигнала интегратора в дискретном виде (например, частотно-импульсном). В случае представления выходного сигнала интегратора в аналоговом виде (например, в виде напряжения), преобразуемая величина внутри временного интервала Гг+i будет изменяться непрерывно, линейно. Как видно на графике, выходной сигнал имеет малую динамическую ощибку 1ПО отношению к модулирующему сигналу. На фиг. 4 изображена блок-схема варианта устройства, поясняющая реализацию предлагаемого способа. Устройство содержит блок управления 1, формирователь временного интервала 2, обратно-пропорциональный преобразователь 3, умножитель 4 на коэффициент К. преобразованной величины, блок памяти 5, вычитающее устройство 6, делитель 7 на коэффициент К преобразованной величины, умножитель 8, интегратор 9, делитель 10 на коэффициент 2/( и сумматор 11. Входной сигнал в виде последовательности импульсов, частота которых /х(0 изменяется во времени, поступает на блок упра1вления 1, который управляет последовательностью работы блоков 2, 3, 4, 5 .и 11. В формирователе временного интервала 2 из последовательности входных импульсов формируется временной интервал T(t), равный текущему периоду входного сигнала. В обратно-пропорциональном преобразователе 3 временной интервал преобразуется в обратно-пропорциональную величину/Vx{О ;;;-г- В умножителе 4 та величина умножается на коэффициент К и на выходе появляется величина F,(t) Величина, полученная преобразованием редыдущего временного интервала Tj-i, равF,(h,} аносится в блок памяти 5 и хранится в ней О окончания преобразования временного инервала Ti. В вычитающем устройстве 6 производится вычитание (величин, полученных преобразованием временных интервалов Г, и Г,, поступающих на его входы с блока памяти 5 и умножителя 4. На выходе вычитающего устройства 6 образуется разность др() , ропорциональная производной преобразоанного сигнала и временному интервалу,равому запаздыванию. В вычитающем устройтве 6 определяется также знак производной ходного сигнала signfx(t). Сигнал рассоглаования (ti) умножается в умножителе 8 а выходную величину делителя 7 Nx(t)/K, в отором сигнал преобразованной величины x(t) с выхода обратно-пропорционального реобразователя 3 делится на коэффициент .

На выходе умножителя 8 появляется сигнал

Р /,ч dNAtj) fy(tt) .

численно равный производной преобразованной величины.

Этот сигнал интегрируется в интеграторе 9, с выхода которого непрерывно в виде линейно изменяющейся величины (или дискретно в виде ступенек) приращения сигнал поступает на вход сумматора 11, на другие входы которого поступает сигнал Nx(ti) преобразованной величины с выхода обратно-пропорционального преобразователя 3, соответствующей моменту времени tf, сигнал знака производной signfx(t), поступающей с выхода вычисАЛ()

тающего устройства о и сигнал половины приращения преобразованной величины, поступающей с выхода делителя 10, в котором сигнал с выхода вычитающего устройства 6 делится на коэффициент 2/С, т. е.

АЛГЛ,-) F(ti) 22К

В сум1матор И по команде с формирователя 2 сначала записывается преобразованная величина Nx(ti), к ней добавляется в соответствии со знаком приращения (производной)

)

половина приращения и затем непрерывно (или дискретно) эта сумма меняет6

ся в соответствии со знаком производной на величину ANx(t, которая во времени меняется линейно. На выходе сумматора II появляется величина

(Ti+i) NAfi) ± )/2 ± АЛ/.Г W.

Изменение выходной величины продолжается до момента г+ь в которой операции по выработке вы.ходного сигнала повторяются.

Формула изобретения

Способ преобразования частоты следования импульсов в код, основанный на обратно-пропорциональном преобразовании в каждом

временном интервале между импульсами, определении приращения преобразованной величины в предыдущем интервале, запоминании кода, отличающийся тем, что, с целью уменьщения динамической ощибки,

приращение преобразованной величины определяют путем добавления половины приращения, полученного на предыдущем интервале между импульсами, и приращения, полученного интегрированием на текущем временном

интервале производной входного сигнала, определенной в предыдущем такте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе заявки:

1.Мельников А. А. и др. О некоторых путях построения быстродействующих преобразователей, «Автометрия, № 2, 1972.

2.Авт. свид. № 310386, кл. Н ОЗК 13/02, 1971 (прототип).

) игЛ