Устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов Советский патент 1981 года по МПК G06G7/18 G06F7/64 

I

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для дифференцирования частотно-импульсных сигналов в системах автоматического контроля и управления.

Известно частотно-импульсное дифференцирующее устройство, содержащее управляемые делители частоты, генератор опорной частоты, делитель частоты, счетчик, блок управления, и блок вычитания l .

Известно также дифференцирующее устройство, содержащее преобразователи частота-код и код-частота, регистр памяти, сумматор и множительный блок ..

Общие недостатки данных устройствконструктивная сложность и пониженная точность вычисления производной.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов, содержащее первый управляемый делитель частоты, выход которого является выходом устройства, генератор опорной частоты, подключенный выходом к счетным входам второго и третьего управляемых делителей частоты и входу делителя частоты, соединенного выходом со счетным входом счетчика,

подключенного кодовым выходом к ИН-

формационному входу первого регистра памяти, соединенного выходом с инфор10мационным входом второго регистра памяти и управляющим входом второго управляемого делителя частоты, подключенного выходом к первому входу блока вычитания импульсов, соединенного

15 вторым входом с выходом третьего управляемого делителя частоты, управляющий вход которого подключен к выходу второго регистра памяти, и блок управления, соединенный входом со

20 входной шиной устройства, а первым, вторым, третьим и четвертым выходами - со входом обнуления счетчика и управляющим входами первого, второго и третьего регистров памяти соответственно, причем третий регистр памяи подключен информационным входом и кодовому выходу счетчика, а выходом - к управляющему входу первого управляемого делителя частоты-счетный вход которого соединен с выходом блока вычитания импульсов CJJ. Недостаток известного устройствапониженная точность вычисления произ водной частотно-импульсного сигнала. Цель изобретения - повышение точности дифференцирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов, содержащее первый управляемый . делитель частоты, выход которого является выходом устройства, генератор опорной частоты, подключенный выходом к счетным входам второго и треть его управляемых делителей частоты и входу делителя частоты, соединенного выходом со счетным входом счетчика, подключенного кодовым выходом к информационному входу первого регистра памяти, соединенного выходом с инфор мационным входом второго регистра памяти и управляющим входом- второго управляемого делителя частоты, подключенного выходом к первому входу .блока вычитания импульсов, соединенного вторым входом с выходом третьего управляемого делителя частоты, управляющий вход которого подключен к выходу второго регистра памяти, и блок управления, соединенный входом с входной шиной устройства, первым, вторым и третьим выходами - с входом обнуления счетчика и управляющими входами первого и второго регистров памяти соответственно, дополнительно введены умножитель частоты и блок суммирования, подключенный информационными входами к выходам первого и второго регистров памяти, уп равляющим входом - к первому выходу блока управления, а выходом - к управлянЗщему входу первого управляемого делителя частоты, соединенного счетным входом с выходом умножителя частоты, вход которого подключен к выходу блока вычитания импульсов. На чертеже изображена блок-схема устройства для дифференцирования частотно-импульсных сигналов. Устройство содержит блок 1 управления, соединенный входом с входной 9 . 4 шиной устройства, а первым, вторым и третьим выходами - со счетным входом счетчика 2 и управляющими входами первого и второго регистров 3 и памяти и блока 5 суммирования. Блок 5 суммирования подключен информационными входами к выходам регистров 3 и , а выходом - к управляющему входу первого управляемого делителя 6 частоты, выход которого является выходом устройства, а счетный вход соединен с выходом умножителя 7 частоты. Умножитель 7 подключен входом к выходу блока 3 вычитания импульсов, соединенного первым и вторым входами с выходами соответственно второго и третьего управляемых делителей частоты 9 и 10. Счетные входы управляемых делителей 9 и 10 подключены к выходу генератора 11 опорной частоты и входу делителя 12 частоты. Выход делителя 12 соединен со счетным входом счетчика 2, подключенного кодовым выходом к информационному входу первого регистра 3 памяти. Выход регистра 3 соединен с управляющим входом второго управляемого делителя 9 и информационным входом второго регистра 4 памяти, выход которого подключен к управляющему входу третьего управляемого делителя 10. Предлагаемое, устройство работает следующим образом. В блоке 1 управления по поступлению каждого очередного i-ro входного импульса частоты формируются управляющие сигналы, с помощью которых содержимое регистра 3 переписывается в регистр k, затем содержимое счетчика 2 переписывается в регистр 3, после чего счетчик 2 обнуляется, а в блоке 5 суммируются коды регистров 3 и 4 и полученная сумма заносится в выходной регистр (не изображен) памяти блока 5. При этом обнуление счетчика 2 и формирование суммы в блоке 5 может выполняться одновременно, а перепись кодов в регистры может выполняться в принудительной форме или же с предварительным обнулением регистров. Счетчик 2 в промежутке времени, равном текущему i-му периоду Т входного сигнала суммирует импульсы с выхода делителя 12,- частота следования которых равна отношению опорной частоты F генератора 11 к коэффициенту k пересчета делителя 12. В момент времени считывания содержимого счетчика 2 в (эегистр 3 в счетчике 2 образуется код N-r-. , пропорциональный текущему периоду вход ного дифференциального сигнала. Этот код переписывается в регистр 3 после того, как из регистра 3 будет переписан в регистр k код N-p.. , пропорциональный предшествующему (i-l)-My периоду входного сигнала. В управляемых делителях 9 и 10 осуществляется деление опорной частоты генератора 11 на выходные коды регистров 3 и 4 соответственно. Импульсы с выходов управляемых делителей 9 и 10 поступают на входы блока 8 вычитания в котором формируется разностный поток импульсов, частоты ЛР K(F, - i-x-,---) ) - значение частоты дифференцируемого сигнала, соответствующее его (i-l)-My периоду. Импульсы разностной частоты с выхода блока 8 вычитания, пройдя умножитель 7 осуществляющий умножение частоты на коэффициент п, поступают на счетный вход управляемого делителя 6. С помощью делителя 6 осуществляется делен е частоты импульсов на выходной код сумматора, равный (NT.-+Nr.)В результате на выходе делителя Ь будет сформирован поток импульсов с частотой .. nk (FBXI - ) 0 - т,;г т.е. для каждого временного интервала дифференцирования I ( + 2 выходная частота устройства nk ВЬ1)(- ТГ пропорциональна производной входного частотно-импульсного сигнала (знак производной снимается со знаковой шины блока 8). Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность дифференцирования, так как в прототи пе временной интервал дифференцирования принимается равным , что при водит к сравнительно большей погрешности для больших значений производ9«ной (коды соседних периодов входной частоты существенно отличались по величине друг от друга). Формула изобретения Устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов, содержащее первый управляемый делитель частот, выход которого является выходом устройства, генератор опорной частоты, подключенный выходом к счетным входам второго и третьего управляемых делителей частоты и входу делителя частоты, соединенного выходом со счетным входом счетчика, подключенного кодовым выходом к информационному входу первого регистра памяти, соединенного выходом с информационным входом второго регистра памяти и управляющим входом второго управляемого делителя частоты, подключенного выходом к первому входу блока вычитания импульсов, соединенного вторым входом с выходом третьего управляемого делителя частоты, управляющий вход которого подключен к выходу второго регистра памяти, и блок управления, соединенный входом с входной шиной устройства, а первым, вторым и третьим выходами - с входом обнуления счетчика и управляющими входами первого и второго регистров памяти соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения точности дифференцирования, в него дополнительно введены умножитель частоты и блок суммирования, подключенный информационными входами к выходам первого и второго регистров памяти, управляющим входом - к первому выходу блока управления, а выходом к управляющему входу первого управляемого делителя частоты, соединенного счетным входом с выходом умножителя частоты, вход которого подключен к выходу блока вычитания импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР .95675, кл. G 06 G 7/18, 197. 2.Авторское свидетельство СССР 55738, кл. G Об G 7/18, 1976. 3.Авторское свидетельство СССР , кл. G 06 С 7/18. 1976 (прототип).