Преобразователь частота-код Советский патент 1976 года по МПК G01R23/02 H03K13/02 

1

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может найти применение для точного измерения частоты в течение одного или нескольких ее периодов.

Известен преобразователь частота-код I, используемый в цифровой измерительной технике в устройствах и приборах для преобразования и измерения частотных сигналов.

Известный преобразователь частота-код содержит реверсивный счетчик, два двоичных умножителя, управляющие входы которых соедииены с разрядами реверсивного счетчика, устройство сравнения, вентиль и генератор образцовой частоты. Частота следования импульсов на выходе первого двоичного умножителя пропорциональна числу, содержащемуся в реверсивном счетчике, частота на выходе второго двоичного умножителя - квадрату числа в этом счетчике. Импульсы с выхода второго двоичного умножителя поступают на вход реверсивного счетчика. Последний осуществляет интегрирование их частоты в течение интервала времени, определяемого периодом Т измеряемой частоты и начальным значением числа н реверсивном счетчике. Число, полученное в этом счетчике в конце периода Г., ироюрциопальио измеряемой частоте.

Однако такой преобразователь сложен. Он содержит три счетчика, из них одии реверсивный. Кроме того, быстродействие его сравнительно невысоко. При увеличении измеряемой частоты в преобразователе протекает переходный процесс, длительность которого равна нескольким циклам уравновешивания, каждый

из которых равен одному или нескольким периодам измеряемой частоты.

Известен также преобразователь частота- код 2, содержащий вычитающий счетчик, два двоичных умножителя частоты, управляемых этим вычитающим счетчиком, дополнительную группу схем совпадения и регистр памяти для переннсывания и хранения кода частоты и преобразователь код-аналог. Это устройство также является сложным,

поскольку содержит три счетчика, три группы схем совпадения, регистр памяти и преобразователь код-аналог, и имеет недостаточно высокое быстродействие.

Цель изобретения - упрощение преобразователя и повышение быстродействия.

Это достигается тем, что предлагаемый преобразователь частота-код снабжен второй группой элементов совпадения в составе двоичного умножителя частоты, а также вентилем и элементом совпадения, причем сигнальные входы первой группы элементов совпадения подключены к разрядам суммирующего счетчика, управляющие - к разрядам вычитающего счетчика, а выход - к одному входу

элемента совпадения и к одному из раздельных входов триггера, к второму входу которого подключен выход дополнительной группы элементов совнаденпя, унравляющне входы которых подключены к разрядам суммирующего счетчика, сигнальные - к разрядам вычитаюн его счетчика, к входу которого подключен выход элемента совпадения, второй вход последнего связан с выходом триггера, а к третьему входу через блок управления подключен выход суммирующего счетчика, второй выход блока управления подсоединен к входу вентиля, который вторым входом подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выходом - к входу суммирующего счетчика. На чертеже представлена схема предлагавмого преобразователя, Преобразователь состоит из формирователя 1, суммирующего ечетчика 2, вычитающего счетчика 3, групп 4, 5 элементов совпадения с элементами логического сложения на выходах, генератора 6 образцовой частоты, вентиля 7, блока 8 управления, трехвходового элемента 9 совпадения, триггера 10 с раздельными входами. Преобразователь работает следуюнщм об- 25 разом. В исходном состоянии вентиль 7 и элемент 9 совпадения закрыты, счетчики 2 и 3 находятся в нулевом состоянии. Блок 8 открывает вентиль 7 на время, равное одному или нескольким периодам Г. В течение этого времени имиульсы генератора 6 с частотой следования /о поступают на вход счетчика 2. Коэффициенты пересчета счетчиков 2 и 3 равны ;Vm 2 (л - количество двоичных разрядов счет- 35 чиков). При поступлении первых Лт импульсов на вход счетчика 2 в течение времени 7 происходит его переполнение и с блока 8 подается отпирающий потенциал на элемент совпадения 9. Счетчики 2 и 3, группа 4 элементов совпадения представляют собой двоичный умножитель частоты. Частота следования импульсов на выходе этого двоичного 45 умножителя равна f - / .f Гду-- fo, где jV/ - число, содержащееся в счетчике 3. Импульсы с выхода двоичного умножителя поступают на один из входов элемента совнадения 9 и на один из входов триггера 10. Средняя частота следования импульсов на выходе элемента 9 определяетея /ду и числом, содержащимся в счетчике 2. Из частоты /ду вычитается частота имиульсов обратной связи, юлучаемых путем их выборки из счетчика 3 при помощи группы 5 элементов совпадения, т. е. /вых ; ду/ОС Гос /вых ОС 55 60 65 где Кос - коэффициент обратной связи, который равен где Ат - число, содержащееея в счетчике 2. На основании выражений (1) - (4) получаютf - /дуЛ, ,,, 7V//0 «ых л, + л- - N,,, (N,,, + yV ) N,,,i- NT Всего на счетчик 2 с учетом первых Nm импульсов, приведших к его переполнению, к моменту времени поступает количество импульсовN, N,,,t. Окончательное выражение для /вых принимает вид f . /(0/0 Nf(t) Число в счетчике 3, который выполнен вычитающим, уменьщается с момента времени /i от величины Л ,„ в соответствии с выражением IVM) N,,,-{,, f г. ff Продифференцировав уравнение и разделив переменные, получают dN (t) Nf(t) t Проинтегрировав и подставив пределы изменения неременных, получают /ffl А N,,,i Таким образом, число, содержащееся в счетчике 3 после окончания периода Т, пропорционально измеряемой частоте . В нредлагаемом преобразователе, как и в прототипе, счетчик 3 производит интегрирование частоты, пропорциональной квадрату текущего значения числа N;(t). Однако предлагаемый преобразователь содержит меньщее количество счетчиков (два вместо трех). Следовательно, в предлагаемом преобразователе достигнуто упрощение по еравнению с прототипом, а также повышено быстродействие, так как преобразование может быть осуществлено в течение только периода измеряемой частоты.

Ф о р м у л а изобретен и я

Преобразователь частота-код, содержащий двоичный умножитель частоты, состоящий из счетчиков, групиы элементов совпадения, а также генератор опорной частоты, входной формирователь, триггер с раздельными входами, блок управления, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения быстродействия, он снабжен второй грунпой элементов совпадения в составе двоичного умножнтеля частоты, а также вентилем и элементом совпадепия, причем сигнальные входы первой группы элементов совпадения подключены к разрядам суммирующего счетчика, управляющие - к разрядам вычитающего счетчика, а выход - к одному входу элемента совпадения и к одному из раздельных входов триггера, к второму входу которого подключен выход дополнительной группы элементов совпадения, уиравляюиию входы которых подк;1ючсиы к разрядам суммирующего счетчика, сигнальные - к разрядам вычитающего счетчика, к входу которого подключси выход элемеита совпадения, второй вход последнего связан с выходом триггера, а к третьему входу через блок управления подключен выход суммирующего счетчика, второй выход блока управления подсоединен к входу вентиля, который вторым входом подключен к выходу геиератора образцовой частоты, а выходом - к входу суммируюп),его счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Авт. св. СССР ДГо 325702, кл. НОЗК 13/02, 11.05.70.

2.Патент США XQ 3801906, кл. 324-78D, 02.04.74 (нрототип).