Преобразователь период-частота Советский патент 1977 года по МПК H03K13/20 

1

Устройство относится к вычиспитепьной и измерительной технике, может быть использовано в качестве блока управления специализированных устройств, занятых обработкой аналоговых сигналов, а также в качестве измерительного прибора, позволяющего измерять период входных сигналов и вырабатывать последовательность импульсов с частотой следования, обратно пропорциональной периоду входного сигнала.

Известен преобразователь период-частота tl, содержащий генератор эталонной частоты, формирующее устройство, блок уп равления,, управляемые вентили, делители частоты, регистр и схему переноса.

Наиболее близок к предлагаемому преоб разователь период-частота 2j, содержащий последовательно включенные входной блок, первый элемент И , первый и второй счетчики, дещифратор, первый блок элементов

И , вторые входы которого подключены к выходам делителя, а выходы - ко входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И.

Это устройство обладает ограниченными функциональными возможностями.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства: получение возможности формировать последовательности импульсов с частотой следования, обратно пропорциональной периоду входного сигнала с постоянной относительной погрешностью.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь содержащий последователно включенные входной блок, первый элемен И,первый и второй счетчики, дешифратор, первый блок элементов И, вторые входы которого подключены к выходам делителя, а выходы - ко входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, введены второй и третий элементы И, второй блок элементов И и второй элемент ИЛИ, причем второй выход второго блока подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход является выходом устройства и подключен к нулевым входам старших триггеров делителя, установочные вхо ды младших триггеров которого подкшочены к выходам второго блока элементов И, информационные входы которого подключены к выходам первого счетчика а управляющий вход - к выходу второго элемента ИЛИ, пер вый вход которого подключен к третьему выходу входного блока, второй выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен ко второму входу второго элемента ИЛИ, а второй вход - к выходу триггера делителя номер которого равен номеру старшего триггера в первом счетчике. На фиг, 1 предстврлена структурная cxjsма преобразователя период-частота; на фиг, 2 - временная диаграмма основных сигналов. Устройство содержит последовательно включенные входной блок 1, первый элемеЮТ И 2, первый счетчик 3, второй счетчик 4j дешифратор 5, первый блок элементов И 6, вторые входы которого подключены к выходам делителя опорной частоты 7, а выходы - ко входам первого элемента ИЛИ 8, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И 2, Второй выход входного блока 1 подключен к первому входу второго элемента И 9, второй вход кото рого подключен к выходу первого элемента ИЛИ 8, а выход, являющийся выходом устройства, подключен к нулевым входам старших триггеров делителя 7, установочные входы младших триггеров которого подключены к выходам элемента И 1О, Информационные входы последнего подключены к выходам первого счетчика 3, а управляющий вход - к выходу второго элемента ИЛИ 11, первый вход которого подключен к третьему выходу входного блока 1, Второй выход блока 1 подключен к первому входу третьэго элемента И 12, выход которого подклю чен ко второму входу второго элемента ИЛИ 11, а второй вход элемента И 12 к выходу триггера делителя 7, номер которого равен номеру старшего триггера в первом счетчике. Устройство работает следующим образом В исходном состоянии счетчики 3, 4 находятся в нулевом положении, а на выходах входного блока 1 - запрещающие потенциалы. По сигналу Пуск (связи управления не показаны) на вход делителя 7 поступают импульсы опорной частоты f выходов триггерэв делителя 7 на вторые входы первого блока элементов И 6 поступают импульсы частот ij2,ij4,j8... При первом после слгнала Пуск переходе значения входного сигнала через нуль из отрицательных значений в иопожитепьные на первом выходе входного блока 1 (точка „с) появляется разрешающий потенциал, открывающий первый элемент И 2 по первому входу, В первый момент времени пост яе сигнала Пуск код во втором счетчике 4 нулевой. Дешифратор 5 подает разрешающий потенциал на первый вход первого (младшего) элемента И из блока б, а на остальные элементы И этого блока - запрещающие потенциалы. Поэтому на первые элементы ИЛИ 8 поступает самая высокая частота fg/2 из набора выходных частот де лителя 7 опорной частоты f , Импульсы с первого элемента ИЛИ 8 (точка е/ через открытый первый элемент И 2 поступают на первый счетчик 3, Когда на его вход поступает N импульсов с частотой f /2 ( N выбирают из условия достижения необходимой точности измерения периода в каждом поддиапазоне), он переполняется. При переполнении счетчика 3 во второй счетчик 4 заносится +1, а в счетчик 3 при этом заносится код, равный половине его емкости. Последнее необходимо для учета части измеряемого периода, равной N 2 / f , При коде 00, , , О1 во втором счетчике 4 на первом входе первого (младшего) и во всех кроме второго элементах И из блока б появляется запрещающий потенциал, а на первом входе второго элемента И из блока б - разрешающий потенциал. Таким образом, на вход первого счетчика 3 теперь nocTynaiDr импульсы, частота следования которых вдвое меньше предыдущей частоты, т.е, , При каждом очередном переполнении первого счетчика 3 код во втором счетчике 4 увеличивается на единицу, а в первый счетчик 3 заносится код, равный половине его емкости N (при в старший разряд заносится единица), и частота импульсов, идущих на вход первого счетчика 3, уменьшается в два раза. Так происходит до момента вторичного перехода входного сигнала через нуль из отрицательных значений в положительные, т,е, до окончания периода TX измеряемого сигнала. При этом на первом выходе выходного блока появляется запрещающий потеетднап, закрывающий первый элемент И 2. На этом заканчивается цикл измерения, в резульгатэ которого в очетчиках 3 к 4 формируегся код, пропорциональный периоду Т зходко: о сигнала. Код во втором счетчике 4 пока:; гвает, в каком поддиапазоне лежит период ,. , а код в первом счетчике 3 oпpeдe :;: г т. внутри поддиапазона, В этот же : - «;т вре мени на третьем выходе блока 1 (точка Ъ формируется управляющий сигнал, который через второй элемент ИЛИ 11 поступает на управляющий вход блока элемента И 1О Первые входы блока элемента И 10 подклк чены к соответствующим входам триггеров первого счетчика 3. Таким образом дополнительный код, который содержится в счетчике 3, записывается в Я младших разрядов делителя 7. На втором выходе блока 1 (точка d ) в это же время появляется разрешающий потенциал, открывающий второй элемент И 9 и третий элемент И 12 по первым входам, причем каждый им-пульс с выхода второго элемента И 9 ус-ч танавливает старщие разряды делителя 7 в нулевое состояние, а каждый сигнал с выхода П -ного триггера делителя 7 переписывает в п младщих разрядов делителя 7 дополнительный код счетчика 3. Коэффициент пересчета п младщих триг геров делителя 7 с учетом записанного в них дополнительного кода из счетчика 3 пропорционален содержимому счетчика 3, которое в свою очередь пропорционально величине периода Т входного сигнала. Возбужденный выход дещифратора 5 однозначно определяет частный поддиапазон формируемой на выходе устройства импульсной последовательности (грубая щкала). Коэффициент пересчета п младщих триггеров делителя 7 определяет требуемую частоту следования импульсов внутри поддиапазона (точная щкала). Формула изобретения Преобразователь период-частота, содержащий последовательно включенные входной блок, первый элемент И, первый и вгорой счетчики, дешифратор, первый блок эпеменгов Hf вторые вхо.цы которого подключены к выхода - делителя, а выходы - ко входам первого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу первого элемента И, отличающийся тем„ что, с целью расширения функциональных возможностей,в него дополнительно введены второй и третий элементы И,второй блок элементов И и второй элемент ИЛИ, причем второй выход входного блока подключен к первому входу второго элеме1-1та И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход является выходом устройства и подключен к нулевым входам старших триггеров делителя, установочные входы младщих триггеров которого подключены к выходам второго блока элементов И, информационные входы которого подключены к выходам первого счетчика, а управляюш.ий вход к выходу второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к третьему выходу входного блока, второй выход которого подключен к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен ко второму входу второго элемента ИЛИ, а второй вход - к выходу триггера делителя, номер которого равен номеру старшего триггера в первом счетчике. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Смеляков В.В. Цифровая измерительная аппаратура инфранизких частот. Энергия, М., 1975, с. 37, рис. 2-1. .2. Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры, Энергия, Л., 1973, с. 46, рис. 2-9.

s

Гг

kX

Vy V

X

fi

ПшпТтмТГГ

л/ л/ л//

N-емкость счетчика 3

J/2 г.г

/ -V/ Л/

.2