Умножитель-нормализатор частотныхСигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК H03K5/156 

(54) УМНОЖИТЕЛЬ-НОРМАЛИЗАТОР ЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ

1

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, может найти применение в информационно-измерительных (ИИС) и управляющих системах, где требуется нормализация частотных сигналов и уплотнение информации.

Известен умножитель-нормализатор частоты, построенный на принципе уравновешивающего преобразования и содержащий преобразователь, фазовый детектор, подключенный ко входу устройства, выходами подключенные к устройству сравнения, выход которого подключен ко входу управляемого генератора, выход которого подключен к делителю частоты и.является выходом устройства, а выход делителя подключен ко входу фазового детектора 1.

Однако такому умножителю присущи больщая динамическая погрещность и ограниченный коэффициент умножения, а также диапазон умножаемых частот.

Наиболее близким к изобретению является умножитель-нормализатор, построенный на принципе прямого преобразования, который заключается в том, что величина периода Т каждый раз преобразуется в код NT, а код Ny, в свою очередь, преобразуется

в умноженную частоту fgy. Такой умножитель-нормализатор частоты сигналов содержит генератор тактовой частоты, выход которого подключен одновременно к счетным входам измерителя периода и преобразователя период-частота, информационные входы о величине периода которого подключены к соответствующим выходам измерителя периода, а выход преобразователя подключен к счетному входу выходного триггера 2, Недостатки известного умножителя заключаются в сложности, а также в низком быстродействии.

Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в умножитель-нормализатор частотных сигналов, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами измерителя периода сигнала и преобразователя период-частота, вторые входы которых соединены с входной щи ной,

JJJ причем первые выходы измерителя периода сигнала поразрядно соединены с соответствующими входами преобразователя период-частота, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, выход которого соелин(-Н с выходной шиной, введен преобразователь номер предела -- интервал времени, состояший из последовательно поразрядно включенных запоминающего регистра, входы разрядов которого соединены поразрядно со вторыми разрядными выходами измерителя периода, блока переписи, вычитаюпхего счетчика и блока определения нулевого состояния, выход которого соединен с R-BXOдом RS-триггера, выход которого соединен со входом блокировки вычитающего счетчика, информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, причем входы блока переписи и запоминающего регистра подключены соответственно к S-входу RS-триггера и входной шине. На чертеже представлена структурная схема умножителя-нормализатора. Умножитель-нормализатор содержит генератор 1 тактовых импульсов, измеритель 2 периода сигнала, преобразователь 3 периодчастота, преобразователь 4 номер предела - интервал времени, RS-триггер 5. Измеритель 2 периода состоит из регистра 6 сдвига, делителя 7, частоты, коммутатора 8, блока 9 записи, счетчика 10, блокг 11 определения состояния в счетчике 10. Преобразователь 3 период-частота содержит запоминающий регистр 12, блок 13 перезаписи, вычитающий счетчик 14, блок 15 определения нулевого состояния счетчика 14, элементы И 16 и 17, триггеры 18 и 19 и формирователь 20. Преобразователь 4 номер предела - интервал времени состоит из запоминающего регистра 21, блока 22 перезаписи вычитающего счетчика 23, блока 24 определения нулевого состояния счетчика 23. Умножитель работает следующим образом. По сигналу «Пуск формирователь 20 вырабатывает импульс и происходит установка триггеров 18 и 19 в состояние «О, элемент И 16 открывается и пропускает на вход Т триггера 18 первый (после импульса «Пуск) импульс входной частоты f. Второй импульс частоты fgx перебрасывает триггер 19 в состояние «1, что приводит к запиранию элемента И 16 и открыванию элемента И 17 для прохождения через него импульсов из преобразователя 3 на вход преобразователя 4 и триггера 5. Это обеспечивает выдачу информации устройством толь ко по определении периода входного сигнала. Подготовительная работа остальных элементов до, начала выдачи информации происходит следующим образом. Первый импульс производит сброс счетчика 10 и после этого начинается процесс измерения периода: частоты fgx путем подсчета импульсов частоты fo, полученной из коммутатора 8. Коммутатор 8 сигнальными входами подключен к делителю 7 частоты, на выходах которого образуется ряд частот fo;2fo/4fo/6fo/i6 fo/i п 1,2,3,..., и выходная частота его определяется состоянием регистра 6 сдвига. Так как в начальный момент регистр 6 сдвига находится в состоянии «1 на выходе первой ячейки, считая со входа, то в коммутаторе 8 оказывается включенным канал из первого выхода делителя 7 частоты со значением частоты fo/2., где fo - частота генератора 1. Если теперь период частоты еще не закончился (не появился второй импульс fg), а счетчик 10, заполняясь частотой 1о/2. достигает состояния N,,,j, которое фиксируется блоком 11, то импульс из него происходит через блок 9 записи сброс счетчика 10 в состояние и переключение коммутатора 8 на выходную частоту fo/i/ путем сдвига «1 влево на один разряд в регистре 6. Если же вновь происходит заполнение счетчика 10 до состояния N„«41, то происходит сброс его в состояние , сдвиг «1 в регистре 6 влево в третий разряд и соответственно переключение крммутатора 8 на частоту fo/a- Допустим, через некоторое время после этого появляется второй импульс fgj(, т. е. заканчивается первый период, величина которого NT измеряется счетчиком 10, а диапазон Nn, на котором происходит это измерение, фиксируется регистром 6. Поэтому вторым импульсом fgy произойдет сначала перезапись состояния NT счетчика 10 (величина периода ) в регистр 12 и состояния регистра 6 N в запоминающий регистр 21 и последующий сброс счетчика 10 и регистра 6. После сброса вновь начинается процесс измерения второго периода в измерителе 2 периода, как и в первом периоде, т. е. автоматически происходит выбор предела и измерения периода входного сигнала. Преобразователь номер предела - интервал времени 4 хранит уже в запоминающем регистре 21 номер предела Nn, однако дальнейшая его работа может начаться толь ко с появлением первого импульса с выхода элемента И 17 (работа вычитающего счетчика 23 заблокирована триггером 5). Работа счетчика 14 не блокируется и его полная емкость постоянно считывается частотой fi,) от генератора 1, и с выхода блока 15 определения нулевого состояния счетчика 14 импульсы циклически подаются на элемент И 17 (он закрыт до появления второго импульса fj,x) и на блок 13 перезаписи. Элемент И 17 фактически открывается тогда, когда в запоминающем регистре 12 записан код N.r периода, а в запоминающем регистре 21 - код предела Np. Через открытый элемент И 17 проходит импульс с блока 15 на бло 22 переписи и на S-вход триггера 5, он же производит перезапись состояния NT регистра 12 через блок 13 в вычитающий счетчик 14. В блоке 22 происходит перезапись состояния регистра 21 N в вычитающий счетчик 23, а также осуществляется переброс триггера 5, который тут же разблокирует счетчик 23 своим выходом. В счетчике 23 начинается процесс вычитания объема М, длительность этого вычитания определяется величиной Nn- Как только в счетчике 23 появится «О, это фиксирует блок 24 и выдает на R-вход триггера 5 импульс, который перебрасывает его и происходит блокировка счетчика 23. Длительность импульса с выхода триггера 5 однозначно характеризует номер периода Nf,, так как определяется временем вычитания объема N,-, счетчика 23. Следующий импульс с выхода элемента И 17 появляется только тогда, когда счетчик 14 вычтет свой объем N с помощью импульсов частоты ffl. Так как время получения объема NT при заполнении счетчика 10 частотой ioi2 равно периоду частоты f, то время вычитания того же объема NT частотой fo в счетчике 14 в 2 раз меньще. Таким образом, получается деление периода в 2 раз или умножение частоты входного сигнала в 2 раз. Фактически коэффициент умножения однозначно связан с номером предела Nn и содержит в длительности импульс триггера 5. Так как процесс преобразования периода в умноженную частоту в преобразователе 3 происходит циклически, то так же циклически импульсы с выхода элемента И 17 вызывают срабатывание преобразователя 4 и триггера 5. Поэтому каждый импульс (дли тельность его) несет в себе информацию о номере предела (коэффициенте умножения). Таким образом, код величины периода N всегда находится в пределах Hmir, - тах- позволяет в преобразователе период-частота 3 получить выходную частоту в пределах ffnax fniLn Происходит адаптивная частотная нормализация, а на выходе устройства с помощью преобразователя 4 и триггера 5 формируется им.пульсная последовательность, длительность каждого импульса в которой соответствует номеру предела Np или же коэффициенту умножения частоты 1, т. е. осуществляется уплотнение информации. Один умножитель-нормализатор поочередно возможно подключать к датчикам, выходные частоты которых могут сильно отличаться одна от другой, а выходная частота умножителя-нормализатора находится при этом в заданных пределах, причем никакой дополнительной управляющей информации при этом не требуется, а номер предела, выбираемый автоматически, передается в виде ширины импульса по информационному каналу. Таким образом, предлагаемый умножитель-нормализатор по сравнению с известными дает значительный аппаратурный вьтигрыщ, а также улучщает технические характеристики. Формула изобретения Умножитель-нормализатор частотных сигналов, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами измерителя периода сигнала и преобразователя период-частота, вторые входы которых соединены с входной щиной, причем первые выходы измерителя периода сигнала поразрядно соединены с соответствующими входами преобразователя периодчастота, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, выход которого соединен с выходной щиной, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия и упрощения, в него введен преобразователь номер предела - интервал времени, состоящий из последовательно поразрядно включенных запоминающего регистра, входы разрядов которого соединены порязрядно со вторыми разрядными выходами измерителя периода, блока переписи, вычитающего счетчика и блока определения нулевого состояния, выход которого соединен с R-входом RS-триггера, выход которого соединен со входом блокировки вычитающего счетчика, информационный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, причем входы блока переписи и запоминающего регистра подключены соответственно к S-B.OIду RS-триггера и входной щине. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шахов Э. К., Тарасов В. Ф. Широкополосный умножитель частоты с оборотной связью и коррекцией по периоду. - «Измерительная техника, № 4, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР 425315, кл. Н 03 К 1/16, 24.05.72.