Устройство для суммирования частотно-импульсных сигналов Советский патент 1980 года по МПК G06G7/14 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к устройствам усуммирования частот в информационно-измерительных и управляюспих системах с частотноимпульсной входной информацией. Известно устройство для алгебраи ческого суммирования частотно-импуль ных сигналов, содержащее генераторы опорных частот, блоки выделения пери дов, блок формирования кода суммы, счетчики, управляемые делители частот и управляемый умножитель частоты 1 . Недостатком устроГства, обладающего высокой точностью при простоте конструктивной реализации, является наличие флуктуации мгновенных значений выходной частоты,, обусловленных неравномерным характером следования импульсов на выходе умножения частоты. Известно также устройство для сум мирования импульсных сигналов, содержащее логический блок, блок упра ления, счетчики импульсов, генератор опорных частот, управляемые делители частоты и умножитель частоты на постоянный коэффициент 2. Недостатком этого устройства является сложность конструктивной реализации-умножителя частоты на постоянный коэффициент при высоких требованиях к точности формирования суммарной выходной частоты устройства. Наиболее близким по технической сущности к: предложенному изобретению является устройство для суммирования частотно-импульсных сигналов, содержащее логический блок, соединенный входами с входами устройства, первым выходом - с первым входом первого распределителя импульсов, а вторьпи выходом - с первым входом второго распределителя импульсов и первым входом блока управления, второй вход которого подключен к счетному входу первого счетчика и выходу делителя частоты, а третий вход соединен с выходом кода делителя первого управляемого делителя частоты, подключенного счетным входом к второму входу второго распределителя импульсов и выходу второго управляемого делителя частоты, установочным входом - к выходу первого блока элементов И, соединенного ин(Тюрмационным входом с выходом первого счетчика, а выходом - к второму входу первого распределителя импульсов, соединенного выходами соответственно управляющими входами первого управляемого делителя частоты и первого блока элементов И и входом обнуления первого счетчика, -а выходы второго оас пределителя импульсов подключены соо ветственно к входу обнуления второго счетчика и к управляющим входам второго управляемого делителя частоты и второго блока элементов И, инфо мационный вход которого соединен с выходом второго счетчика, а выход второго блока элементов И подключен к установочному входу второго управляемого делителя частоты, соединенного счетным входом с выходом генератора опорной частоты и входом дели теля частоты, причем первый выход блока управления подключен к первому входу элемента И, соединенного выходом со счетным входом третьего счетчика (3). Недостатком прототипа является наличие флуктуации мгновенных значений частоты выходного частотноимпульсного сигнала преобразователя дсод-частотн ((выполненного на умножителе частоты), включаемого на выходе устроПства для преобразователя выходного сигнала в частонно-импульс ную форму. Цель изобретения - уменьшение флуктуации мгновенных значений час тоты выходного частотно-импульсного сигнала. Поставленная цель достигается тем что в устройство дополнительно введены блок элементов И, распределител импульсов и управляемый делитель частоты, подключенный выходом к счет ному входу второго счетчика импульсо и первому входу дополнительного распределителя.импульсов, счетным входом - к выходу генератора опорной частоты, а установочным входом - к выходу дополнительного блока элементов И, соединенного информационным входом с выходом третьего счетчика, причем управляющие входы дополнител ных блока элементов И и управляемого делителя частоты и вход обнуления третьего счетчика подключены к соответствующим выходам дополнительного распределителя импульсов, соединенного вторым входом с вторым выходом блока управления, а второй вход элемента И подключен к выходу делителя частоты. Существо изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг. 2 - принципиальная схема ус±рой ства. Устройство для суммирования частотно-импульсных сигналов (фиг. 1) содержит логический блок 1, блок управления 2., первый, второй и третий счетчики 3, 4,-5, генератор опорной частоты б-, делитель частоты 7, первый, второй и дополнительный расп- . ределители импульсов 8, 9, 10, первый, второй и дополнительный управляемые делители частоты 11, 12, 13, элемент И 14 и первый, второй и дополнительный блоки элементов И 15, 16, 17. Логический блок 1 (фиг. 2) состоит из узла вычитания импульсов 18, элементов И 19 т 22 li элементов ИЛИ 23, 24. Блок управления содержит элемент задержки 25, триггеры 26, 27 вычитающий счетчик 28, блок элементов И 29, узел управления счетчиком 30, элементы И 31, 32 и элемент ИЛИ 33. Каждый из управляемых делителей частоты 11, 12, 13 содержит вычитающий счетчик 34, регистр памяти 35 и блок элементов И 36. Входы устройства соединены с входами логического блока 1. Первый выход блока 1 подключен к первому входураспределителя импульсов 8, второй выход блока 1 соединен с первым входом распределителя импульсов 9 и первым входом блока управления 2, второй вход которого подключен к выходу делителя 7, второму входу элемента И 14 и счетному входу счетчика 3. Третий вход блока управления 2 соединен с выходом кода делителя (выходом регистра памяти 35) управляемого делителя частоты 11. Первый и второй выходы блока управления 2 подключены соответственно к первому входу элемента И и второму входу распределителя импульсов 10. Выход генератора 6 соединен с входом делителя частоты 7 и со счетными входами управляемых делителей частоты 12, 13. Выход управляемого делителя частоты 12 подключен к второму входу распределителя импульсов 9 и счетному входу управляемого делителя частоты 11. Выход управляемого делителя частоты 11 соединен с вторым входом распределителя импульсов 8 и выходом устройства. Выход управляемого делителя частоты 13 подключен к счетному входу счетчика 4 и первому входу распределителя импульсов 10. Выходы распределителя импульсов 1Л соединены с управляющими входами делителя 13, блока элементов И 17 и входом обнуления счетчика 5, подключенного счетным входом к выходу элемента И 14. Выход счетчика 5 соединен с информационным входом блока элементов И 17, подключенного выходом к установочному входу делителя 13. Выходы распределителя 8 соединены с управляющими входами делителя 1.1, блока элементов И 15 и входом обнуления счетчика 3, подключенного выходом к инАормационному входу блока элементов И 15, соединенного выходом с установочным вх дом делителя 11. Выходы распределителя 9 подключены к управляющим вхо делителя 12, блока элементов И 16 и к входу обнуления счетчика 4 выход которого соединен с информаци онным входом блока элементов И 16, подключенного выходом к установочно му входу делителя 12. Работает устройство следующим образом. Входные импульсные.последователь ности с частотами f и f поступают на входы логического блока 1, который независимо от соотношения часто всегда формирует на первом выходе fj частотную последовательность, имеющую меньший перид следовани импульсов, а на втором выходе f, частотную, последовательность, имеюболычий период следования импульсов. Логический блок 1 работа ет следуюрим образом. Импульсы вход ных частот f и f.2 поступают на вхо ды узла вычитания 18, выполненного, например, по обвтеизвестной схеме из двух триггеров и двух вентилей. Наличие сигнала на одном из выходов схемы указывает на превышение по величине частоты, поступающей на соответствующий вход. Если f то выходом узла 18 открываются эле.менты И 19 и 22.. При этом импульсы f через элемент И 19 и элемент ИЛИ поступают на выход fff - большая частота , а импульсы fa - через элемент И 22 и элемент ИЛИ 24 - на выход f ил, - меньшая частота . Ксли .TO узел 18 открывает элементы И 2 и 21. При этом импульсы f 2. через элемент И 20 и элемент ИЛИ 23 поступают на выход ff, а импульсы f через элемент И 21 и элемент ИЛИ 2 поступают на выход f. С выхода генератора 6 импульсы высокой опорь/ой частоты fo поступают на вхо делителя частоты 7, имеюшего постоянный коэЛЛигиент деления К, и счет ные входр-т уппавляемых делителей час тоты 12 и 13 с.переменными коэффици ентами деления, формируемыми соответственно в счетчиках 4 и 5..Импул сы с выхода делителя частоты 7 поступают на счетный вход счетчика 3, через элемент И 14 на счетный вход счетчика 5 и через элемент И 3 на счетный вход счетчика 28. Работой счетчика 3 распределител 8 управляет таким образом, что в не суммируются импульсы на временном промежутке, равном меньшему перио ду Тм входных частот. Это осуьчест ляется подачей импульсов с первого выхода логического блока 1 через распределитель 8 на вход обнуления счетчика 3. После окончания временного Промежутка Тм в счетчике 3 образуется код числа, пропорционального периоду большей из входных частот ... f о у TW 1 Этот код перед очередным обнулением счетчика 3 через блок элементов И 15 записывается в предварительно обнуленный регистр памяти 35 делителя 11. Рассмотрим работу блока управления 2. Первый импульс меньшей частоты со второго выхода блока 1 поступает на вход триггера 26, который своим выходным сигналом через первый выход блока 2 открывает элемент И 14. Триггер 27, установленный сигналом или сигнаитом окончания такта измерения через элемент ИЛИ 33 в Нулевое положение, снимает открываюьий сигнал с элемента И 31. Поэтому первый импульс f через элемент И 31 не проходит, но пройдя через элемент задержки 25, устанавливает триггер 27 в положение при котором открывается элемент И 31, и второй импульс f,поступающийчерез время, равное периоду меньшей из входных частот, проходит через него и запускает узел управления 30, который последовательно закрывает элемент И 32, обнуляет счетчик 28, переписывает через блок элементов И 29 из регистра памяти 35 через третий вход блока 2 Обратный код числа, пропорционального менычему периоду Тм, и, наконец, открывает элемент И 32, через который со второго входа блока 2 на счетный вход вычитающего счетчика 28 начинают поступать импульсы с выхода делителя 7. После поступления в счетчик 28 числа импульсов, равного записанному в него числу, через время равное.периоду большей из входных частот, на выходе счетчика 28 появляется импульс, переводящий триггер 26 в положение, закрывающее элемент И 14. Этим же импульсом, поступаюй им на вход узла 30, закрывается элемент И 32 и обнуляется счетчик 28, а также через элемент ИЛИ 33 триггер 27 устанавливается в нулевое положение. Блок 2 после этого подготовлен к новому такту измерения, который начинается с приходом на его первый вход очередного импульса fм с второго выхода блока 1. Время, на которое открывается элемент И 14, равно сумме периодов входных частот, т.е. Т-Т ч-Т. Работой счетчика 5 управляет распределитель 10, запускаемый сигналом со второго выхода блока 2 (с выхода счетчика 28)и в момент окончания такта измерения.По этому сигналу пре- дыдущий код числа в счетчике 5 переписывается через блок элементов И 17 в предварительно обнуленный регистр памяти делителя 13, после чего счетчик 5 обнуляется. За время , на которое открывается элемент И 14 в счетчике будет накоплен код

Нпропорциональный сумме периодов вхо ных частот. Этот-код является коэфЛициентом деления управляемого де лителя 13 и периодически обновляетс после очередного такта измерения. Н выходе делителя 13 образуются импул сы, следующие с частотой Эти импульсы поступаиют на счетный 1ВХОД счетчика 4, Работой счетчика 4 управляет распределитель 9, срабаты ваю1ций от сигнала со второго выхода блока 1, По этому сигналу распредел теля 9 формируются сигналы управления последовательно переписывающие через блок элементов И 16 предыдуще значение кода из счетчика 4 в предварительно очищенный регистр памйти делителя 12 и затем обнуляюшие счет чик 4, В интервале времени между двумя импульсами f g равном периоду Tjj меньшей частоты , счетчик заполняется импульсами с частотой выхода делителя 13. К концу временного интервала Т в счетчике 4 буде зафиксирован код Этот коя является коэффициентом дел ния управляемого делителя 12, на счетный вход которого поступают им111у. с .выхода генератора 6, На вы ходе делителя 12 образуются импульс следукаяие с частотой „(Т,) Эти иишульсы поступают на вход упра ляемого делителя 11, коэффициентом деления которого является код N Числа в регистре памяти 35, пропорциональный, периоду большей из входных частот. На выходе делителя 12 появляются выходные импульсы устрой ства, следующие с частотой численно равной сумме входных частот. Как видно.из принципа дейст ВИЯ устройства, оно позволяет по- лучать выходную частоту без (луктусщий мгновенного значения при широком диапазоне изменения величин входных сигналов. Функциональные возможности устро ства увеличить, если установить между выходом делителя 13 и входном счетчика 4 делитель частоты с коэффициентом деления А, а между выходом генератора б и входом делителя 11 делитель с коэффициенто

деления В, тогда выходная частота устройства будет равна

Bbix--r W Формула изобртения Устройство для суммирования частотно-импульсных сигналов, содержаmee логический блок, соединенный входами с входами устройства, первым выходом - с первым входом первого распределителя импульсов, а вторым выходом - с первым входом второго распределителя импульсов с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к счетному входу первого счетчика и выходу делителя частоты, а третий вход соединен с выходом кода делителя первого управляемого делителя частоты, подключенного счетным входом, к второму входу второго распределителя импульсов и выходу второго управляемого делителя частоты, установочным входом - к выходу первого блока элементов И, соединенного информационным входом с выходом первого счетчика, а выходом к второму входу первого 1распределителя импульсов, соединенного выходами соответственно с управляю1чими входами. первого управляемого делителя частоты и первого блока элементов И и входом обнуления первого счетчика, а выходы второго распределителя импульсов подключены соответственно к входу обнуления второго счетчика и к управляющим входам второго управляемого делителя частоты и второго блока элементов И, информационный вход которого соединен с выходом второго счетчика, а выход второго блока элементов И подключен к установочному входу второго управляемого делителя частоты, соединенного счетным входом с выходом генератора опорной частоты и входом делителя частоты, причем первый выход блока управления подключен к первому входу элемента И, соединенного выходом с осчетным входом третьего счетчика, отличаю iiieeс я тем, что, с целью уменычения флуктуации мгновенных значений частот выходного частотно-импульсного сигнала, в устройство дополнительно введены блок элементов И, распеределитель импульсов и управляемый делитель частоты, подключенный выходом к счетному входу второго счетчика импульсов, И первому входу дополнительного распределителя импульсов, счетным входом - к выходу генератора опорной частоты, а установочным входом - к выходу, дополнительного блока элементов И, соединенного информационным входом с выходом третьего счетчика, причем управляющие вхо