Устройство для преобразования частоты в код Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в многоканальных телеметрических системах и системах автоматического контроля для преобразования информации от датчиков, частота : сигналов на выходе которых меняетс в широком диапазоне. Известно устройство для преобразова ния частоты в код, содержит ге нератор эт ШО1шой частоты, счетчик импульсов эталонной частоты, формирователь импульсов, счетчик импульсов измеряемой частоты, блок выходных ключей, дешифратор, шифратор, элементы ИЛИ, триггеры и элементы И l. Недостатками этого устройства явля ся низкое быстродействие при заданной точности, а также ограниченность его грименения. Наиболее близким к изобретению по TexfuwecKou сущности является устройство для преобразования частоты в код, содержащее генератор импульсов эталон НОЙ частоты, элементИ, два триггера, фсрмирователь импульсов, счетчик импульсов эталонной частоты, блок кйючей, элемент ИЛИ, счетчик импульсов измеряемой частоты н блок автоматического масщтаб}фования 2 . Однако в устройстве время измерений определяется подсчетом числа импульсов эталонной часахзты, щж KOTqpoM достигается требуемая точность. Счет числа импульсов Э1алонной частоты продолжается до целого числа периодов измеряемой частоты, кратного системе счисления, 1ФЮ1ЯТОЙ в устройстве, при котором происходвгг окончание измерения, что снижает быстродействие устройства. Цель изобретения - повьаиение быстродействия при обеспечении заданной точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для преобразования частоты в код, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, элемент И, счетчик импульсов эталонной частоты, два триггера, блок ключей, формирователь импульсов, блок автоматического масштабирования, счетчик импульсов измеряемой частоты и элемент ИЛИ, выход генератора импульсов эталонной частоты соединен с одним из входов элемента И, второй вход которого соеди нен с Выходом первого триггера, а выход - с входом счетчика импульсов эталонной частоты, выходы которого соединены с первой группой входов блока ключей, нулевой вход первого триггера соединен с нулевым входом второго TpH гера, выход которого соединен с одним из входов формирователя импульсов, вто рой вход которого является входом устройства, а вьаод - соединен с единичны входом первого триггера, первым входом блока автоматического масштабирования и входом счетчика импульсов измеряемо частоты, выходы разрядов которого соед нены с вторыми входами блока автомати ческого масштабирования, первые выход которого соединены с второй группой вх дов блока ключей, третий вход блока автоматического масштабирования соединен с единичным входом второго три , который является управляющим вх дом устройства, введены третий триггер и дополнитешэный блок автоматического масштабирования, первый вход которого соединен с выходом элемента И, вторые входы - с выходами счетчика им пульсов эталонной частоты,;старший раз ряд которого подключен к четвертому входу блока автоматического масштабирования, третий вход дополнительного блока автоматического масштаб1фования соединен с единичньш входом второго триггера, четвертый вход - с выходом старшего разряда счетчика импульсов измеряемой частоты, выходы разрядов которого .соединены с первой группой дополнительных; входов блока ключей, вторая rpyrata дополнительных входов которого соединена с первыми выходами дополнительного блока ЕШТОматического масштабирования, второй выход которого подключен к первым входам элемента ИЛИ и третьего триггера, вторые входы которых подключены к второму выходу блока автоматического масштабирования, выход элемен та ИЛИ соединен с нулевыми входами первого и второго триггеров, управляющий вход блока ключей соединен с выхо дом третьего триггера. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока автоматического масштабирования. Устройство содержит генератср I импульсов эталонной частоты, элемент 2 И, триггеры 3 и 4, формирователь 5 импульсов, счетчик 6 импульсов эталонной частоты, блок 7 ключей, элемент ИЛИ 8, счетчик 9 импульсов измеряемой частоты и блок 1О автоматического масштабирования. Его входы первый 11 и второй 12, .первый Выход 13, третий вход 14, четвертый вход 15, второй выход 16, триггер 17, дополнительный блок 18 автоматического масштабщэования, его входы 19 - первый, 20 - второй, первый выход 21, третий вход 22, четвертый вход 23 и второй вь1ход 24. Блок Ю автоматического масштабирования как и блок 18 может иметь, например, следующий состав: первый элемент И 25, элементы ИЛИ 26, триггеры 27, дешифратор 28, счетчик 29 масштаба- и второй элемент И ЗО. При этом вход 11 блока Ю соединен с одним из входов элемента И 25, остальные входы которого соединены с выходами элементов ИЛИ 26, первые входы которых соединены с выходами триггеров 27, а входы - с входами 12 блока 1О. Вход 14 блока Юсоединен с единичными входами триггеров 27, нулевые входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора 28. Входы деш ич ратора 28 соединены с выходами счетчика 29 масштаба и выходами 13 блока Ю Выход 16 блока Ю соединен с выходом элемента И О, первый вход которого соединен с выходом элемента И 25 и входом счетчика масштаба 29, а втсрой вход - с входом 15 блока 10. Устройство работает следующим образом. На управляющий вход устройства поступает сигнал Начало преобразования. По этому сигналу триггер 4 и триггеры 27 блоков 10 и 18 устанавливаются в состояние I. Потенциальный сигнал с выхода триггера 4 дает разрешение на щзохождение измеряемого сигнала через формирователь 5 импульсов, импульсы с выхода которого поступают на счетчик 9 импульсов измеряемой частоты, 3 и элемент И 25 блока 10. Фронтом первого импульса триггер 3 устанавливается в состояние I, потенциальный сигнал котсрого псхзтупает на эпеMeirr И 2 и разрешает прохождение импульсов эталонной частоты от генераTqpa 1 на счетчнк 6 и вход элемента t И 25 блока 18, Выход каждого счетчиков 6 и 9 подключен к соответствующему элементу ИЛИ 26 блоков 10 и 18. Триггеры 27 в хфоцессе измерения в соответствии ссостоянием счетчиков 29 масштаба и дешифраторов 28 последовательно, начиная с младшего разряда, перебрасываются в состояние О. В результате такого подключения сигнал с выхода элемента И 25 в блоках 1О и 18 поступает в соответствующий счетчик 29 масштаба и на вход элемента И ЗО только в те моменты времени, ког да содержимое счетчиков 6 и 9 кратно основанию системы счисления, принятой в устройстве, а содержимое счетчика 29 масштаба соответствует логарифму этого числа. Окончание преобразования происходит или при на;1ичии в счетчике 6 числа N Муу,„ , где Ы - количество импульсов эталонной частоты; Nh,4n минимальное количество импульсов эталонной частоты, обеспечивающее заданну точность измерения, и появлении сигнала на выходе элемента И 25 блока ,10, или ирк наличии в счетчике 9 числа ДЛЪ ЛЛу„ где М - количество импульсов измеряемой частоты; M(y,,{j - минимальное колич ство импульсов измеряемой частоты, обе печивающее заданную точность измерения ( VYJIH NvMivi ) и появлении сигнала на выходе элемента И 25 блока 18. Для исключения дополнительных преоб разований над кодом, эквивалентным периоду (частоте) измеряемого сигнала, частота генератора 1- берется равной где А - основание системы счисления, принятой в устройстве; К - целое число, которое определяется из требуемого быстродействия и точности измерений. Период измеряемой частоты соответст Т г N. FI

где TV - период измеряемой частоты;

- код, записанный в счетчике 29

масштаба блока Ю. Исходя из условия FQ А, получаем

Т-. l A --WA -

Формула изобретения

Устройство для преобразования частоты в код, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, элемент И, счетгде величина п - (1 + l) соответствует положению децимальной точки (точки, отделяющей целую часть от дробной). Частота измеряемого сигнала соответствует F- р f - дж-1 - Ьо, где F - частота измеряемого сигнала; Yn - код, записанный в счетчике 29 масштаба блока 18 F-- ,) где величина (К+ l) -И1 соответствует положению децимальной точки. В процессе измерения работают оба блока автоматического масштабирование В зависимости от того, на каком счетчике 6 или 9 будет раньше подсчитано требуемое для заданной точности количество импульсов появляется сигнал с выхода элемента «И ЗО блока 1О или 18, котярый установит триггер 17 в соответствующее состояние. Потенциальный сигнал с выхода триггера 17 подключает к выходу устройства через основные и д жолнительные входы первой и второй группы входов блока 7 ключей соответственно либо выходы счетчика 9/код N/- первая группа блока 7 ключей, и выходы счетчика 29 масщтаба блока 1О (код И ) втярая группа блока 7 ключей, либо выходы счетчика 6 (код М) - первая группа блока 7 ключей, и выходы счетчика 29 масштаба блока 18 (код Уи) - вторая группа блока 7 ключей. В результаае измерения на выходе устройства находится ин(}юрмация, соответствующая М (первая группа выходов блока 7 ключей) X и W (вторая группа выходов блока 7 ключей), если в результате измерения состояние триггера 17 соответствует логической или N (nqpвая группа выходов блока 7 ключей) и И (вторая группа выходов блока 7 ключей), если в результате измерения состояние триггера 17 соответствует логическому О. Техшгческий э ффект от использования предлагаемого устройства в отличие от известного заключается в повышении быстродействия при обеспечении заданной точности измерения. 7 6 чиг: ймпу/льсов зталошгой час-. лг; ivoa трил ер.-,, йп.ок ключей, форМ.И эовйтеПЬ импульсов, блок автомат№1еск6го масште б;гр01 г),яия, счетчяк: импульсов ьх Лоряеыой частоты к алемегп ИЛИ,; хек8рат ра хгмлульссь эталоннойчастС);- соединен с од51ИК; И.З ВХОДОВ злеМЭНте - И,, второй в.ход которого соедивен с выходом nepj3oro тритгера, Q Ьыход - с входом счетч.ик.а йь.-;пульсов эталонной lacTOTbij лзыходы JcoTOporo соедюютл с первой груттпой Входов блока ключей, шсевой Вход перво:по триггера .соедкнон с ку jieBbiM ;хоа,ом 1зхорого тригг ева, выход которого cotiuineji с ,} из входов фор ка1рова-геля импульсов, второй вход котс-рого входом устройства., а выход -- соед.и}1е. с эдшш-аалК Входом дерЕО;ГО триггера, первым входом блока авт матнчБского масштабиро&ашгя и входом сютчик:п импульсов измеряемой частоты, выходы раар5щов которого соедкнэ;;ъ; с BTOpbiMH Входами блока эвтоматического масштаб фоВгания5 первые выходы которого соединены с вюрой гру:шой входов блока 1слюче.й. третий вход блока автомат1 чески,гс мас111таб фоваш€я соедгшен с ед.1инчЕ-..-. .вхг.)с,ом Второго триггера; ко1--орый я&ляэт-ся управляющим входом устройства} о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с ийль,К) повьпле-гшк быстроде.йствия TspK обеслечепии задашгой точ достГр в кего третий триггер fi. 8 и допоя штелы1ый блок автоматютеского масштаб ИР oBaHiiH, первый вход которого соед1шен с выходом элемента И, вторые Входы - с выходами счетчика импульсов этало1шой частоты, старший разряд которо го подключен к четвертому входу блока автоматического масштабирования, третий вход дополнительного блока автоматического масштаб1фования соединен с единичным входом второго триггера, четвертый вход - с выходок старшего разряда счетчика импульсов ивмернемой частоты, выходы разрядов которого соединены с первой группой дополнительных входов блока ключей, вторая грутша дополшггельных входов которого соединена с первыми выходами допошштельного блока автоматического масштабироваиия. второй выход которого подюночен к первым входам элемента ИЛИ и третьегю триггера, втсрые входы которых подключены к второму выходу блока автоматического масштабирования, Выход элемента ИЛИ соединен с нулевыми .входами первого и втсрого триггеров, ущ)В&пяк щк& вход блока ключей соединен с выходом третьего триггера. Источкш и ш-1формадии, П}э«шятые во внимшше щзи экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 661787, кл. Н 03 К 13/2О, 1979. 2.А вторское свидетельство СССР по заявке N 2731461, 24.10.79.

Фиг.1

Фиг.