Частотный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G11B5/06 

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в телеметрических и других информационно-измерительных системах с записью информации на магнитный носитель.

Известны частотные аналого-цифровые преобразователи для магнитных регистраторов, содержащие последовательно соединенные преобразователь напряжения в ток, компараторы с генератором прецизионных импульсов в цепи обратной связи и счетчик с устройством управлешш на втором входе {.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь, содержащий источник управляющего напряжения, : выход которого соединен через управляемый мультивибратор и блок согласовагшя соответственно с информационным и управляющим входами перестраиваемого полосового фильтра, генератор меток времейй,вь1ход которого соединен через включенные последовательно расширитель импульсов и электронный ключ с управляющим входом управляемого мультивибратора, импульсный фазовый дектектор, входы

которого подсоединены к выходам генератора меток времени и перестраиваемого полосового фильтра, а выход - к блоку согласования, и последовательно соединенные счетно-рещающее устройство Н регистр выходного кода на выходе перестраиваемого полосового фильтра 2.

Однако у зтих устройств недостаточно высокое быстродействие преобразования за счет необходимости вычисления тем или иным способом частоты сигнала на выходе полосового фильтра (преобразование частота-код). Обычно это вычисление производатся одаим из двух известных методов. Первый предполагает вычисление частоты путем подсчета числа импульсов за фиксировашшй временной интервал и в принципе не является быстродействующим. Второй же, заключающийся в измерении периода колебания сигнала и преобразовании его в частоту с помощью простого вычислительного алгоритма f 1(Т, хотя и является более быстродействующим, имеет граничную частоту измерения на два порядка ниже, чем в первом методе и достаточно сложен в реализации. Кроме того, время измерения (преобразования) частоты в последнем методе затрачивается как на измерение периода колебания, так и на реали-. зацию упомянутого вычислительного „алгоритма определения частоты. Целью изббретения является повышение б,.1стродействия частотного аналого-цифрового преобразователя. Поставленная цепь достигается тем, что в преобразователь введены дифференцирующее устройство, N-канапьный регистр памяти и N-канальный .коммутатор, соединяющий каждый разряд N-канального регистра памяти с . соответствующим разрядом регистра выходаого кода, при этом выход дифференцирующего устройства подключен к N-канальному коммутатору и второму входу счетно-решающего устройства, а вход; - к выходу импульсного фазового детектора преобразования аналогового вход ного сигнала в выходной код. На фиг. 1 представлена функциональная схем частотного аналого-цифрового преобразователя для магнитного регистратора; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие работу преобразователя. Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 управляющего напряжения, управляемый мультивибратор 2, перестраиваемы полосовой фильтр 3, управляющий вход которо рого через блок 4 согласования соединен с выходом источника управляющего напряжения, счетно-решающее устройство 5 и регистр 6 выходного кода. Кроме того, ко второму входу управляемого мультивибратора подключены последовательно соединенные генератор 7 меток времени, рас1яиритель 8 импульсов и электронный ключ 9, при этом выходы генератора мето времени и перестраиваемого полосового фильтра подсоединены ко входам импульсного фазо вого детектора 10, связанного по выходу с бло ком согласования i входом дифференцирующего устройства 11, выход которого подключен ко второму входу счетно-решающего устройства и входу N-канального коммутатора 12,.соединя ющего каждый разряд N-разрядного регистра 1 памяти с соответствующим разрядом регистра выходного кода. При включении устройства в рабочий режим на выход полосового перестраиваемого фильтра 3 устанавливается начальное значение частоты Fj , соответствующее отсутствию информационного управляющего сигнала U(t), который преобразуется в код одним из известных способов счетно-решающим устройством 5 и заносится в регистр 6 выходного кода. В дальнейшем при включении управляющего сигнала и (t) работа предлагаемого преобразователя отличается от работы известных устройств и проиллюстрирована эпюрами, приведенными на фиг. 2. После окончания измерения начального значения частоты счетно-решающее устройство 5 переключается в арифметический режим, который заключается в вычитании или сложении определенного кода с содержанием памяти регистра 6 выходного кода. Этот код, соответствующий дискретности характеристики преобразования или частоте следования fjjj импульсов генератора 7 меток времени (что одно и тоже), известен заранее и содержится в памяти N-разрядного регистра 13 памяти. После вычисления начального значения частоты на выходе полосового фильтра 3 при изменении сигнала с выхода источника управля-. ющего напряжения по некоторому закону U(t), (фиг. 2л), частота на выходе полосового фильтра 3 изменяется по дискретному закону с шагом FOP (фиг. 26}, поскольку спектр выходного сигнала управляемого мультивибратора состоит из гармоник, частоты которых кратны вышеупомянутой опорной частоте в частоту. , При изменении информационного сигнала спектральные линии не изменяют своего положения, изменяясь только по амплитуде, что приводит к поочередному, захвату системой импульсной фазовой автоподстройки (ИФАП) необходимых информационных составляющих спектра, каждая из которых соответствует определенному уровню входного информационного сигнала . При этом на выходе импульсного фазового детектора 10 формируется сигнал в виде последо- . вательности пилообразных импульсов, полярность которых определяется знаком производной U (t) в моменты захвата системой ИФАП информационных спектральных составляющих (фиг. 2в). Подавая этот сигнал на вход дифференцирующего устройства 11, можно получить информацию о знаке приращения выходной частоты полосового фильтра 3 в виде, коротких разнополярных видеоимпульсов (фиг. 2г). Каждый из этих импульсов производит включение N-канального коммутатора 12. При этом в регистре 6 выходного кода происходит параллельное сложение или вычитание (в зависимости от полярности импульса с выхода дифференцирующего устройства 11) кодов, содержащихся в N-разрядном регистре 13 памяти и регистре 6 выходного кода, а результат записывается в последнем (фиг. 2д), Кроме того, первый импульс с выхода дифференцирующего устройства 11 переводит счетно-решающее устройство 5 в указанный арифметический режим. Таким образом в предлагаемом устройстве устраняется необходимость на каждом этапе измерения производить вычисление текущей частоты традиционными методами и в конечном итоге быстродействие преобразователя определяется лишь быстродействием системы ИФАП к интегральным микросхемам, на которых реализуются все основные функциональные узлы данной .схемы. 57 Введеше б частотный аналого-цифровой преобразоватепь для мапштногб регистратора дифференцирующего устройства N-канального коммутатора и N-разрядного регистра памяти значительно повышает быстродействие преобразователя за счет устранения необходимости вычисления значения частоты на каждом этапе измерения. Формула изобретения Частотный аналого-цифровой преобразователь для магнитного регистратора, содержащий источник управляемого напряжения, выход которого подклинен через управляемый мультивибратор к информационному, а через блок согласования к управляющему входам перестраиваемого полосового фильтра последовательно соединенные генератор меток времени, расширитель импульсов и электронный ключ, подключенный ко второму входу управляемого мультивибратора, импульсный фазовый детектор, выход которого . подсоединен ко второму входу блока согласо1вания, а входы - один к выходу генератора меток времени, другой - к выходу перестраиваемого ;полосового фильтра, соединенного через счетно-решающее устройствос регистром выходного кода, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены дифференцирующее устройство, N-канальный регистр памяти и N-канальный коммутатор соединяющий каждой раз ряд N-канального регистра памяти с соответствующим разрядом регистра выходаого кода, при этом вь1ход дифференцирующего устройства подключен к N-канальному коммутатору и второму вхо; счетногрешающего устройства, а вход к выходу импульсного фазсшого детектора. Источники информа1ЩИ, принятые во внимание при экспертизе 1. Бахтиаров Г. Д. и Дикий С. Л. Аналогоцифровые преобразователи.-| 3арубежная радиоэлектроника, N 1, 1975, с. 52-90. 2. Авторское .свидетельство СССР по заявке N 2617267/18-10,, кл. G 11 В 5/06, 1978 (прототип).

иг./