Многоканальный преобразователь частоты в код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРРОБРАЗОВАТЕШЬ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной текнике, в частности к устройствам преобразования частот в коды.

Известен многоканальный преобразователь частот в коды, содержащий приемНИКИ информации, блок синхронизации и реверсивный счетчик, подключенные к блоку управления ClJ

Недостатком его являются ограничен- .ные функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь, содержащий приемники информации, коммутатор, блок синхронизации, реверсивный счетчик и интегратор, подключенные :к блоку управления 2 .

Недостатком этого устройства является то, что его нельзя использовать для многоканального преобразования частот 20 сигналов со случайной фазой, так как в нем код частоты формируется в резуль тате сравнения фаз входного и восстановленного из кода сигналов. Поэтому ЧАСТОТЫ В КОД

при скачках фазы входного сигнала нарушается фазовая синхронизация входного и выходного сигналов, что снижает точность преобразования при редких скачках фазы и приводит к полной недостоверности кодов при частых скачках фазы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей з счет возможности многоканального преобразования частот сигналов со случайной фазой в коды.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный преобразователь, содержащий т приемников информации, блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, блок синхронизации, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока управления и управлвпощими входами реверсивного счетчика и интегратора, выход реверсивного счетчика под-, ключей к первому входу интегратора, второй вход которого соединен с входом реверсивного счетчика и выходом блока синхронизации, введены m счетчиков периодов сигналов, вычитатель периодов, преобразователь период - частота и блок связи с ЭВМ, причем выход каждого из приемников информаш1и соединен со вхо дом соответствующего счетчика периода сигнала, счетные входы всех счетчиков периодов сигналов объединены и подключены к третьему выходу блока управления, выходы счетчиков периодов сигналов подключены ко входам коммутатора, выход которого соединен с одним из вхо дов вычитателя периодов, другой вход которого подключен к выходу интегратора и первому входу преобразователя период - частота, выход которого подключен к входу блока связи с ЭВМ, выход вычитателя периодов подключен ко входу блока синхронизации, управляющие входы вычитателя периодов, преобразователя период -частота и блока связи с ЭВМ сое дин нысовторым выходом блока управления. На фиг. 1 представлена структурная схема многоканального преобразователя частоты в код; на фиг. 2 - временная диаграмма работы одного канала. Преобразователь содержит m приемников 1 информации, каждый из которых подключен к соответствующему счетчику 2 периода сигнала. Выходы m счетчиков 2 соединены со входами 1& ммута1 тора 3| выход которого подключен к одному из входов вычитателя 4 периодов. Выход вычитателя 4 периодов соединен через блок 5 синхронизации со входами реверсивного счетчика 6 и интегратора 7 Другой вход интегратора 7 подключен к выходу реверсивного счетчика 6, К выхо ду интегратора 7 подключены второй вхо вычитателя 4 периодов и вход, преобразователя 8 период - частота, выход которого соединен с блоком 9 связи с ЭВМ Другие входы счетчиков 2, коммутатора 3, вычитателя 4 периодов, блока 5, реверсивного счетчика 6, интегратора 7 преобразователя 8 и блока 9 подключены к соответствующим выходам блока 10 управления. Реверсивный счетчик 6 вклю чает в себя одноразрядный сумматор 11 и регистр 12 сдвига, соединенные по кольцевой схеме, а интегратор 7 так же включает в себя одноразрядный сумматор. 13 и регистр 14 сдвига, соединенные по кольцевой схеме. Преобразователь работает следующим образом. Сигнал, поступающий с к-го приемни ка 1 (фиг. 2С1 ) производит установку нуля счетчика 2 по переднему фронту входного сигнала, на счетный вход которого непрерывно поступает опорный сигнал от блока 1О управления. Процесс подсчета длительности периода показан на фиг. 2 б . В момент прихода очередного импульса от приемника 1 происходит запись ведичины периода входного сигнала в выходной регистр 2 (не показан), (фиг. 2 б). Коммутатор 3 периодически поочередно подключает выходы счетчиков 2 к вычитателю 4 периодов, на другой вход которого поступает код, содер- жащийся в регистре 14 сдвига интегратора 7 и предварительно преобразованный из последовательного в параллельный. Синхронизация работы коммутатора и интегратора обеспечена тем, что период опроса счетчиков 2 равен периоду циркуляции информации в регистре 14 сдвига интегратора и что за время опроса одного счетчика 2 информация в регист- . ре 14 сдвигается на число разрядов, соответствующее одному коду. И то, и другое обеспечивается управляющими сиг- налами от блока 10 управления. Таким образом, вычитатель 4 периодов определяет разность между периодом сигнала, соответствующим i -му моменту работы преобразователя, и некоторой величиной, соответствующей i-1-му моменту работы преобразователя, т. е. определенной в результате предшествующей работы преобразователя. Блок 5 анализирует знак разности на выходе вычитателя 4 периодов и выдает сигналы +1, если эта разность положительна, иПи -1, если эта разность отри.щтельна (фиг. 21). Сигналы +1 (1) суммируются реверсивным счетчиком 6 (фиг. 2 Э ), а величины, накапливаемые и счетчике 6, интегрируются по времени интегратором 7. Величина, вычитаемая из периода входного сигнала, показана на фиг. 2е (например в начальный момент времени она равняется нулю после установки нулей в интеграторе сигналом от блока управления). На фиг. 2S к 2е в скобках указаны десятичные значения кодов в реверсивном счетчике и интеграторе. Кроме того, интегратор 7 интегрирует по времени сигналы +1 (-1) с выхода блока 5, поступающие, как и информации из счетчика, через сумматор 13. Таким образом, работа реверсивного счетчика и интегратора может быть описана рекуррентной формулой Zi о Т.-гГЗ GCI... + E ci...t jro i

где i О, 1, 2, ... Т - дискретные моменты времени, Tj,-- величина в интеграторе, соответствующая сигналу в i -ый момент времени, d|.; +1 - сигнал на выходе блока синхронизации, 5 соответствующий К-му сигналу, в j -ый момент времени. Добавление единичных сигналов с выхода блока 5 нeoбxoди fo для устойчивости работы преобразователя (гашения в нем колебаний). Как ревер сивный счетчик 6, так и интегратор 7 представляют собой кольцевые счетные схемы, в которых последовательно размещены m последовательных кодов. Емкость регистра 12, как и регистра 14, равна 5 Япр разрядам, где р - разрядность кода, а гп - число кодов. Сигналы +1 (-1), оследовательно получаемые для каждого з m -входных сигналов, с выхода блока 5 оступают на входы реверсивного счетчи- 20 а и интегратора в моменты времени, овпадающие с приходом в сумматоры 11 и 13 первых разрядов соотве-тствующих одов из регистров 12 и 14. Под интегрированием по времени различных неличин, содержащихся в реверсивном счетчике, понимается непрерывное алгебраическое (с учетом знаков) сложение последовательных кодов в реверсивном счетчике с соорветствующими последовательными кодами 30 в интеграторе. За шшл работы реверсивного счетчика и интегратора происходит однократная передача из счетчика в интегратор каждого из m кодов. При этом сигналы переносов из самого старшего 35 разряда предшествующего кода в самый младший разряд последующего кода гасятся сигналами от- блока управления.

Посколысу, как сказано, если величина периода k-го входного сигнала превышает соответствующую величину в интеграторе,, к-е содержимое реверсивного счетчика и интегратора получает положительное приращение и тем самым уменьшается рас- согласование между величинами, поступающими на входы вычитателя 4 периодов. Аналогично, в случае отрицательного знака разности на выходе вычитателя 4 формируется сигнал -li что также уменьшает рассогласование между величинами на входах вычитателя 4. Таким образом, величиры, последовательно расположенные в регистре 14 интегратора, стремятся принять значения периодов входизхх сигналов. Преобразователь 8 форьЛирует коды частот входных сигналов в соответствии с величинами их периодов, содержащимися в регистре интегратора. С помошью блока 9 информация с выхода преобразователя 8 вводится в ЭВМ.

Таким образом, случайные скачки фаз входных сигналов или, что то же самое, скачки их периодов не приводят к сбою преобразователя, так как отклонения, вызываемые случайными (1азами входных С1ггналов вызьтают только случа11ные приращешш +1 (-1) на входах реверсивного счетчика и инетгратора (при этом случайное отклонение величины периода в интеграторе не превьпиает двух единич- нььх приращений как и при обычном режиме сложения без случайных изменешгй фв-зы). Для правильной работы преобразователя достаточно, /чгобы неслучайным был лишь 51% из общего чйспа периодов входвых сигналов. Это свойство, преобразователя обеспечивает T-stKKss эффек-

.тивную защиту выходных кодов от импульных. :р8т; ;овременных) помех на входах приемнихоБ информации. Поскольку сигналы с выходов приемников 1 (Airr, 2cs ) фop iиpyютcя в случайные моменты времени относительно тактовьтх импульсов, поступающих от блока управления, возможно совпадение момента формирования приращения +1 ( - 1) с мс - ентом смены информации на выходе счетчика 2. Однако

.это к сбою преобразователя не приводит, так как производит тот же эффект, что и случайное изменение фазы входного сигН Я Hri,

- Предлагаемый многоканальный преобр::зователь частоты в код NIOJXHO испол1 зовать следующ ос устройствах-. лазерны измери-гелях скоростей объектов ; лазерны 15змерителях скоростей Ж1щких и газообразных сред; устройствах радионавигации летательных аппаратов и космических объектов ; ультразвуковых и инфракрасных измерителях перемещений и скоростей разл1-гчното рода объектов,- устройствах для обнаружения и регистрации объектов путем анализа совокупности частот при- нятых сигналов и в устройствах.

Формула изобретения

Многоканальный преобразователь частоты в код, содержащий m приемников информации, блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, синхронизаш я, управляющий вход которого соед1шен со . вторым выходом блока управления и управляющими входами реверсушного счетчшса и инте.гратора, выход реверотного счет чика подключен к первому эходу интегратора, второй вход которого соединен с входом реверсивного счетчика и выходом блока синхронизации, отличаю - щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности многоканального преобразования частот сигналов со случайными фазами, в него введены m счетчиков периодов сигналов, вычитатель периодов, преобразователь период - частота и блок связи с ЭВМ, причем выход каждого из приемников информации соединен со входом соответствующего счетчика периода сигнала, счетные входы всех счетчиков периодов сигналов объединены и подклю- -чечы к третьему выходу блока управления, выходы счетчиков периодов сигналов подключены ко входам коммутатора, выход которого соединен с одним из входов

вычитателя периодов, другой вход которого подключен к выходу интегратора, первому входу преобразователя период частота, выход которого подключен ко входу блока связи с ЭВМ, выход вычитателя периодов подключен ко входу блока синхронизации, управляющие входы вычитателя периодов, преобразователя период - частота и блока с&язи с ЭВМ соединены со вторым выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 590849, кл. Н 03 К 18/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 279О817/18-24, кл. Н 03 К 13/20,

U9.-/