Устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов Советский патент 1980 года по МПК G06G7/18 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и мо жет быть использовано в цифро-частот«ых системах измерения и управления. Известно устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов, содержащее блок вычитания интервалов времени, блок возведения частоты в куб элемент И и счетчик результата i , Недостатком устройства является пониженная точность формирования производной частсггно-импульсного сигнала. Известно также устройсво для дифференцирования частотно-импульсных сиг-: налов, содержащее функциональный генератор, блок управления, генератор импу сов, регистр памяти и дешифратор, счет чики, делители частоты, элементы И и :реверсивный счетчик результата . Недостатком устройства является сло ность конструктивной реализации. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дифференцирова НИН,частотно-импульсных сигналов, содержащее частотно-импульсный функциональный преобразователь, подключенный входом к входной щине устройства и соединенный первым вьисодом с первым входом элемента И, второй аход которого подключен к выходу блока .вычитания интервалов времени, а вькод элемента И соединен с входом счетчика результата, причем вход блока вычитания интервалов времени подключен к входной шине уст- . ройства З . Недостатком устройства является пониженная точность формирования цифрового кода производной, обусловленная как наличием методической ошибки измерения, так и недостаточно высокой величиной .частоты следования импульсов заполнения счетчика результата с выхода функционального преобразователя. Цель изобретения - повыщение точности формирования цифрового кода производной. Цель дсютигается тем, что в устройство для дифференцирования частотно-ик пульсных сигналов, содержащее частотно-импульсный функциональный преобразо ватель, подключенный входом к входной шине устройства и соединенный первым выходом с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выход блока вычитания интервалов времени, а выход элемента И соединен с входом счетчика результата, дополнительно вве- д-ены сдвигающий регистр и триггер, под ключенный выходом к входу блока вычитания интервалов времени, причем первы вход триггера соединен с входной шиной устройства и информационным входом сдвигающего регистра, управляющий вход которого подключен к второму выходу ча тотно-импульсного функционального преобразователя, а выход сдвигающего регистра соединен с вторым входом тригге На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит блок 1 вычитан интервалов времени, элемент 2 И, сдвигающий регистр 3, триггер 4, частотноимпульсный: функциональный преобразова тель 5 и счетчик 6 результата. Входная шина устройства соединена с первым входом триггера 4, входом функ ционального преобразователя 5 и информационным аходом регистра 3, подключенного выходом к второму входу три1 гера 4. Первый выход функционального преобразоват-еля 5 соединен с первым входом элемента 2 И, второй вход которого подключен к выходу, блока 1 вычитания, соединенного входом с выходом триггера 4. Выход элемента 2 И подключен к входу счетчика 6 результата, а управляющий вход регистра 3 соединён со вторым выходом функционального преобразователя 5. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал с частотой F у (i) по тупает на вход частотно-импульсного функционального преобразователя 5, на первом и втором выходах которого обра зуются две последовательности импульс с частотами соответственно равными Ьк и гк 2и-1 где С и 0/2. - константы, т, е, частота с первого выхода преобразователя 5 обратно пропорциональна сумме двух соседних периодов () входного сигнала F (,-t , а частота со второго выхода преобразователя 5 пропорциональна текущему периоду Т входного сигнала. Этот функциональный преобразователь 5 может быть реализован при помощи блока управления, двух элементов И, двух счетчиков, двоичного умножителя и двоичного делителя, причем разрядные входы двоичньЕх делителя и умножителя должны быть соединены соответственно с выходом первого и второго счетчиков, на входы которых через соответствующие элементы И подаются последовательности имоульсов от генераторов опорных частот, С помощью первого элемента И преобразователя 5, который открьшается блоком управления на время равное сумме двух соседни-х периодов Ту следова; ния входной частоты F (.-t), в первом I счетчике формируется код пропорциональный сумме этих периодов входного сигнала. Второй элемент И преобразователя 5 открывается блоком управления на время, I равное текущему периоду входной поеле; довательности F- j в результате этого во втором счетчике формируется код пропорциональный текущему периоду . Блок управления по каждому импульсу входной частоты FX( производит опрос, а затем сброс второго счетчика, причем код, пропорциональный текущему периоду, переписьшается в регистр двоич-/ ного умножителя, а в счетчике начинает формироваться код, пропорциональный следующему периоду входной частотьи Аналогично, по каждому четному импульсу входной, частоты производится считывание кода, пропорционального сумме .двух соседни-х периодов, в регистр двоичного делителя,, сброс содержимого счетчика и формирование в нем кода суммы следующих двух периодов. Поскольку двоичный делитель и умножитель осуществляют деление и умножение частот от генератора опорной частоты на соответствующие величины кодов, то на выходе делителя образуются частота F , обратно пропорциональная сумме двух соседнах периодов частоты ) , а на выходе умножителя - частота F , пропорциональная текущему периоду частоты F W. Очередной к-ый импульс входной частоты устанавливает в единичное состояние триггер 4 и поступает на ипформа57ционный аход сдвигающего регистра 3, Сдвигающий регистр 3 вьполняет операцию задержки аходных импульсов на величину, зависящую от тактирующей частоты поступающей на его управ- Л1Пощий вход с второго вьксШа преобразователя 5. Поскольку величина определяется величиной периода, предшествующего к-му импульсу входной час тоты F)j tk), то величина задержки этого к-го импульса будет равна - -. где число разр5шов регистра 3. Импульс с выхода регистра 3 сбрасывает триггер 4, в результате на выхо де триггера 4 формируется положительный импульс, длительностью т логично, (К+1-)-й импульс образует на выходе триггера 4 интервал времени дли тельностью U, Блок 1 вычитания интервалов времени формирует импульсы д тельностью . tt /J /I Л . С, (Т V.JЭтот импульс открывает элемент И и на аход счетчика результата 6. проходит последовательность импульсов час- тоты F-iK с первого вькода преобразователя 5. В результате этого в счетчи 6 формируется выходной код N gj,,, рав . л V.V.V пропорциональный с коэффици- Т, е. I ентом . I-S: абсолютному значению V О - 1-ЛПТ1 ™ЧЧ.-, rvr п.. ws. производной входного сигнала Таким образом предлагаемое устройство позволяет повысить точность форм рователя кода пронзводной частотно им4пульсного сигнала за счет исключения методической ошибки дифференцироватгая повышения частоты следования импулье заполнения счетчика результата. Формула изобретения Устройство для дифференцирования час- тотно-импульсных сигналов, содержащее iiacTOTHo-импульсный функциональный преобразователь, подключенный входом к входной шине устройства и соединенный первым выходом с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока вычитания интервалов времени, а выход элемента И соединен с входом счетчика результата, отличающееся тем, «гго, с цепью повьинения точности формирования цифрового кода производной, в устройство дополнительно введены сдвигающий регистр и триггер, подключенный выходом к входу блока вычитания инггервалов времени, причем первый вход триггера соединен с входной шиной устройства и информационным входом сдвигающего регистра, управляющий вход которого подключен к второму выходу частотно-импульсного функционального преобразователя, а выход сдвигающего регистра со&динен с вторым аходом триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Мо 39986О, кл. Q 06 F 7/38, 1971. 2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 2492557/18-24, кл. G 06 G 7/18, 02.06.1977. 3,Авторское свидетельство СССР по заявке N9 2395060/18-24, кл, Q 06 Т 3/00, 1976 (прототип).

V

to

uT