Преобразователь частоты в код Советский патент 1980 года по МПК H03K13/20 G01R23/10 

Изобретение относится к технике преобразования информации и может быть использовано в дискретных системах контроля и- управления. Известны преобразователи частоты в код, использующие метод развертывания фазы преобразуемой частоты по линейному закону. Работа таких преобразователей происходит в два этапа/ на первом из которых осуществляется линейное развертывание фазы преобраз емой частоты (равномерное квантование ее периода), а на втором - преобразование результата квантования в код, пропорциональный преобразуемой частоте 1 . Общими недостатками -подобных устройств являются ухудшение точности преобразования с ростом преобразуемо .частоты,что обусловлено увеличением погрешности дискретности при кванто.вании периода, а также ухудшение быс тродействия с ростом преобразуемой частоты, что обусловлено увеличением длительности второго этапа преобразо вания. Известен такэте цифровой частотоме содержгиций формирователь, ко входам которого подключены входная шина и выход блока, управления. Выход формирователя связан со схемой ИЛИ и блоком управления задержки, выход которого соединен с другим входом схемы ИЛИ, связанной со входом ключа, другой вход ключа соединен со входом счетчика, разрядные выходы которого рвязаны с блоком управляемой задержки 2 . Однако это устройство отличается недостаточно высокой точностью и быстродействием. Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь частоты в код, содержащий два формирователя, ко входу первогЪ из которых подключена входная шина, а его выход соединен с установочным входом счетчика и выходом первой схемы И. Ко второму входу этой схемы подключен выход генератора стабильной частоты, -а выход первой схемы И соединен с информационным входом преобразователя кодчастота, выход которого через второй формирователь связан с установочным входом преобразователя код-частота и входом второй схемы И, к другому входу которой подключен выход генератора, а выход этой схемы соединен со счетаым входом счетчика. При этом выход генератора связан также с тактовым входом преобразователя код-частота,3 Погрешность квантования периода в этом устройстве определяет ся выражениемгде F} - преобразуемая fg - эталонная частота генератора с ростом преобразуемой частоты растет по линейному закону. Быстродействие известного устройства может характеризоваться суммарным выражением двух этапов . VVl /f Vi/V v/fo.i где К - постоянный коэффициент; Т - период преобразуемой частоты Из последнего выражения очевадно, что, начиная со значения г с ростом преобразуемой частоты Р увеличивается и Т. . Цель изобретения - повышение точности и быстродействия в области высших частот. , Поставленная цель достигается тем, .ЧТО в известное устройство, со держа 7 шее генератор эталонной частоты, .выхо которого соединён с тактовым входом преобразователя код-частота и первым входом первого элемента И, выход.которого соединен со счётнымвходом основного счетчика, второй элемент И и два формирователя, выход первого из которых соединен с установочным входом основного счетчика, выход преобразователя код-частота через второй формирователь подключен ко второму входу первого элемента И, дополнитель но введены генератор эталонного времени, два коммутатора, элемент ИЛИ,счётч ик, регистр, компаратор кодов и коммутатор кодов, причем входная шина соединена с информационным входом первого коммутатора, первый выход которого непосредственно, а.второй - че рез формирователь соединены со входами элемента ИЛИ,выход которого пЪдкдю чен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен со счетHHiM входом дополнительного счетчика, разрядные выходы которого соединены с информационными входами преобразователя код-ча.стота и первыми группами входов коммутатора кодов и компаратора кодов, выходы регистра подключены ко второй группе входов крмпаратора кодов, выход которого соединен/с управляющими входами коммутатора Кодов, первого и второго коммутаторов, к первому и второму информационным входам последнего подключены соответственно выходы генераторов// эталонной частоты и эталонного време ни выход второго коммутатора соедине со вторым входом- второго элемента И, выходы генератора эталонного времен и второго формирователя подключены к первому и второму установочным входам дополнительного счетчика соответственно, а выходы основного счетика соединены со второй группой вхоов коммутатора кодов. Структурная схема преобразователя частоты в код приведена на чертеже. Устройство содержит коммутаторы 1 и 2, элемент ИЛИ 3, формирователи 4 и 5, элементы И 6 и 7, генератод 8 эталонного времени, генератор 9 .этаонной частоты, дополнительный счетик 10, компаратор 11 кодов, преобразователь 12 код-частота, коммутатор 13 кодов, регистр 14, основной счетик 15. Устройство работает следую1чим образом. Пусть в исходном состоянии выходной сигнал компаратора 11 кодов то- i ков, что коммутатор 1 подключает входную шину Fj( к элементу ИЛИ 3 через формирователь 4, а коммутатор 2 подключает генератор 9 ко входу элемента И 7. При этом навыходы коммутатора 13 кодов подключаются выходы счетчика 15. Поступающие по шине F импульсы подаются через коммутатор 1 на формирователь 4, где выделяется период этих импульсов. Таким образом, элемент И 7 оказывается открытым в течение интервала TX и через него на счетчик 10 поступают импульсы генератора 9 эталонной частоты f. По окончании интервала код в счетчике 10 имеет значение Предположим, что преобразуемая ч йстрта в рассматриваемый мрмент такова, 4ToM.|.7NpV где NP - число, записанное в регистре 14. При указанном соотношении между N и Np компаратор 11 кодов остается в прежнем состоянии, при котором к одному входу элемента И 7 подключен выход формирователя 4,к другому его входу - гене ратор 9, а ко входным шинам коммутатора 13 - выходы счетчика 15. Код счетчика 10 преобразуется в частоту преобразователя 12, при этом частота на выходе последнего равна F-. I Формирователь 5 выделяет период той же частоты и через элемент И 6 и счетчик 15 поступает N ,. импульсов-частоты fg. в силу указанного состояния коммутатора 13 код счетчика 15,пропорциональный преобразуемой частоте РХ передается на выходы коммутатора 13. В дальнейшем при выполнении условия ( , т.е. при относительно низких частотах Я , описанный процесс повторяется. ПриНИЗКИХ значениях F;; устройство обладает такими же характеристиками как и известное. , , (1) ,lC-F,/f, Положим теперь, что значение возросло настолько, что :fo/Fi NT Np в этом случае на выходе компаратор 11 кодов появляется такой сигнал, что к одному входу .элемента И 7 подключается непосредственно шина f , а к другому - генератор 8 эталонного вре мени То Одноверменно к выходным шинам коммутатора 13 кодов подключаются выходы счетчика 10. Это означает, что теперь в течение интервала TQ в счетчик 10 поступают Импульсы Г)( , т.е. код счетчика 10 теперь равен NrFx -Та , Т.е. также пропорционален частоте F Теперь уже этот код : присутствует на выходах коммутатора 13, а счетчик 10 периодически обнуляется сигналами генератора 8. В этом режиме времени .преобразования постоянно (3), а погрешность дискретности выражаетс в виде . I/FX-TO (4) , т.е. с ростом FX уменьшается Настоящее устройство целесообразн использовать в цифровых системах с частотными датчиками параметров, изменяю1шхся s широких пределах. Особенно эффективным является при менение устройства в таких системах, где с точки зрения точности важны ре жимы малых и больших значений параметров (зона средних значений являет ся нерабочей). Формула изобретения Преобразователь частоты в код, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого соединен с тактовым входом преобразователя код-часто та и первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом основного счетчика, второ элемент И и два формирователя, выход парвого из которых соединен с установочным входом основного счетчика, выход преобразователя код-частота че рез второй формирователь подключен ко BTopofiy входу первого элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия в области высших частот, в него дополнительно введены генартор эталонного . времени, два коммутатора, элемент ИЛИ, счетчик, регистр, компаратор кодов и коммутатор кодов, причем входная шина соединена с информационным входом первого коммутатора, первый выход которого непосредственно, а второй - через первый формирователь соединены со входами, элемента ИЛИ, виход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом дополнительного счетчика, разрядные выходы которого соединены с информационными входами преобразователя- код-частота и первыми группами входов коммутатора кодов и компаратора кодов, выходы регистра подключены ко второй группе входов компаратора кодов, выход которого соединен с управляю щми входами коммутатора кодов, первого и второго коммутаторов, к первому и второму информационным входам последнего подключены соответственно выходы генератора эталонной частоты и эталонного времени/ выход второго коммутатора соединен со вторым входом второго элемента И, выходы генератора эталонного времени и второго формирорателя подключены к -первому к второму установочным входам дополнительного счетчика соответственно, а выходы основного счетчика соединены со второй группой входов коммутатора кодов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мартяшин А.И. и др. Преобразователи электрических параметров, для систем контроля и измерения. 1м., Энергия , 1976, с. 223-226, 2.Авторское свидетельство СССР 463926, кл. G 01 R 23/00, 1975. 3.Авторское свидетельство по заявке 2585454, 29.09.78.