Цифровой кодирующий преобразователь частоты Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к алектроизмеригельной технике, а именно к устройствам ..для преобразования частоты слеаоваиия электрических импульсов,в mi ровой коц, и может най-га применение в дифрсчэой контрольно-регистрирутащей аппаратуре. Известно устройство для преобразования частоты в двоичное число, содержаще формирователь входного сигнала, генератор опорной частоты, нелинейный цифровой преобразоаатель.частоты к отсчет ное устройство, ре лиеукшее нелинейное кодирование периода l 3 Недостатком этого уегройства ябвляется ограниченная точность из-за прибли- жетшого воспроизведения гиперболической . Известен кодирунмдий преобразователь частоты в Kofi, содержащий вычитакяцнй счетчик, преобразователь частоты в код,блок управления 2. Однако данное устройство реализует лишь приближенное воспрокзвег ние аави- симости, связывающей частоту и период Контролируемого параметра. Его недоста1«ком также является ограниченная точность. Наиболее близким к изофетению по , . тонической сущности является устройство, сод эжащее уэел запуска, вентиль, генератор, счетчик, делитель шага квантования, элемент задержки, счетчик участков, первый и второй управляемые делители, регистр хранения, Ьычитакюшй счетчик. Устройство реализует принцип нелинейного кодирования периода, причем требуемая нелинейность приближается путем полигональной аппроксимашш с совпадением узлов во всем диапазоне З. Недостатком преобразователя является ограниченная точность в области значений периода (высоких ;жачений частоты), обусловленная методом Bocnptxзведения частоты. При этом в течение первых двух участков отсчета шагш по ремешя изменение кода частоты в вычи- 393 тающем счегчике происходиг более чем в 2 раза. Цель изобрегени - повышевде точности кодирования в -области высоких частот. Поставленная цель, достигается тем, что в устройство, содержащее формирователь импульсов, выход которого лодклк чен к первому Bxof первого вентиля, ге нератор тактовых импульсов, выход которого подключен к второму входу первого вентиля, вычитающий счетчик, два последовательно соединенные управляемые делители частоты, делитель шага квантования, вьссод которого подключен непосредственно к управляющему входу регистра хранения и через элемент задержки - к Bxofy счетчика участков, выходы которого соешшены напосредственно с информационными входами первого управляемого делителя частоты и регистр хранения.- с информационными входами второго управляемого делителя частоты, введены счетчики периода и приращений периода, блок совпадения кодов, второй вентиль и триггер, выход которого соединен с первым входом второго вентиля, второй вход которого подключен к выходу генера тора тактовых импульсов, а выход - к входам делителя шага квантования, вычитающего счетчика и первого управляемого делителя частоты, вьосод первого вентиля соединен с входом счетчика периода, выход последнего разряда котфого соединен с S -входом триггера, выход второго управляемого делителя частоты соеди :нен с входом счетчика приращения периода, выходы счетчиков периода и приращений периода соединены соответственно с первой и второй группой входов блока совпадения кодов, выход которого подключен к 1 -входу триггера. На чертеже приведена блок-сяема устройства. Устройство содержит генератор 1 тсис- товых импульсов, формирователь 2 импульсов, два вентиля 3 и 4, триггер 5, делитель6 шага квантования, элемент 7 ёадер кки, счетчик 8 участков, вычитающий счетчик 9, регистр 10 хране шя, два управляемьос делителя 11 и 12 частоты, счетчик 13 пертода, блок 14 совпадения кодов, счетчик 15 приращений периода, шину 16 пуска и входную шину 17. Узлы устройства связаны следутоишм образом. Генератор I тактовых импульсов связан с вторыми входами первого и второго вентилей 3 и 4, первый вход первого 2 вентиля 3 подключен к выходу формирователя 2, входы которого соединены с шиной 16 пуска и входной шиной 17. Первый вход второго вентиля 4 соединен с Выходом триггера 5, раздельные входы Которого подК7почены к выходу счетчика 13 периода и к выходу блока 14 совпадения кодов, разрядные входы которо го подсоединены к счетчику 13 периода IJ счетчику 15 приращений периода. Выход второго вентиля 4 соединен с входами счетчика 15 через последовательно соединенные управляемые делитель 11 и 12 с входами счетчика 9 частоты и де- литеяя 6 шага квантования, выход которого соединен с управл5Пащим входом ре- гистра Ю хранения и входом элемента 7 задержки, выход которого подключен к входу счетчика 8 участков, выходы которого соединены с разрядными входами первого управляемого делителя 11 и че- рез регистр 1О хранения с разрядными входами второго управляемого делителя 12. Выход первого вентиля 3 соединен со входами счетчика 13 периода. Устройство работает следутрщим образом. В исходном состоянии в счетчик 8 записывается число (ш-1), в регистр 10 В счетчик где m ЧИСЛО W1 9 - начальное значение 1астоты, а в счетчик 13 - началыюе значение периода - VTIIH- При подаче ситала Ту на входнук шину 17 и шину 16 пуска формирователь 2 открывается и имгОльсЫС частотой FO с выхода генератора I через первый вентиль 3 поступают на вход счетчика 13. При прохожйэнии на счетчик 13 числа импульсов вырабатывается управляющий сигнал для установки триги. гера 5 в единичное состояние, который в свою очередь открывает второй вентиль 4, Импульсы с генератора 1 через открытый вентиль 4 поступают на входы целители 6 шага квантования, счетчика 9 и через по1с;юдовательно соединенные управляемые делители 11 и 12 на вход счетчика 15 приращений период. После окончания входного сигнала TJ на входной шине 17 в счетчике 13 запишется код (Т ,) Fj,. На вход счетчика 15 пос1упит количество импульсов, равное ( ) где F,2. частота F , прение дшая через управляемые делители 11 и 12, В момент совпадения кодов счетчиков 13 и 15 блок 14 вырабатывает управляющий сигнал для установки триггероа 5 в исхопное (нулевое) состояние. Вентиль 4 закрывается.

Так Как устройство реалиЕует фиксированный шаг квантования частоты, шаг квантования периода является переменным и определяется из выражения &Ч

Cv«.vt4m-n i) где дУ - постоййное число, записанное в

делителе 6 шага квантования;

Рассмотрим численный пример. Начальное число в счетчике 9 частоты равно

Y 10 . Число, которое накапливается в счетчике 15 приращений периода, равно

. Для первых четырех участков аппроксимации значения частоты , приращения периода , значения периода

X в суммарные коэффгошенты деления управляемых целителей 11 и 12, определя квдие угловые коэффициенты аппроксими

. Как видно из приведенного примера, шаг квантования периода увеличивается с номером участка аппроксимации, а проверка правильности работы устройства, осуществляемая путем подстановки значе НИИ в выражение аппроксимирукщей фуикдии Ч , где К;« «оКазьйает, что аппроксимирогющая функция интерполирует заданную в совпадающих узлах интерполяции с высокой точностью в области высоких значений кодируемой частоты. Формула изобретения Цифровой кодирующий преобразователь частоты, содержащий формирователь им- . пульсов, выход которого подключен к пер вому входу первого вентиля, генератор так ТОВЫХ импульсов, выход которого ПОДКЛЮ чен к второму BXOCV первого вентиля, вычитающий счетчик, два последователь но соединенные управляемые делители Ча- стЪты, делитеjtt. шага квантования, выход которого подключен непосредственно к уп равляющему входу регистра хранения и через элемент задержки - к входу счетчика участков, выходы которого соейниены непосредственно с информационными входами первого управляемого делителя частоты и через регистр хрЕмення - с информаолрнными входами второго управляемого делителя частоты, отличающийся тем, что, с целью псеышения точности кодирования в области высоких частот, в него введены счетчики периода и приращений периода, блок совпадения кодов, второй вентиль в триггер, выход которого соединен с первым входом второго вентиля, второй вход которого подключен К выходу генератс а тактовых импульсов, Л выход. - к входам делителя шага квантования, вычитающего счетчика и первого управляемого делителя частоты, выход первого вентиля соединен с входом счетчика периода, выход последнего разряда которого соединен с S -входом триг гера, выход второго упраляемого делителя частоты соединен с входом счетчика приращений периода, выходы счетчиков периода и приращений периода соединены civ. ответственно с первой и Второй группой входов блока совпадения кодов, выход которого подалючен к Р-еходу триггера. Источники информации, принятые во внимание прИ экспертизе 1. Патент Франции Mi 2237366, кл. Н OS К 13/20, 1975. 2.Кирианаки Н. В., Дудыкевич В. Б. Методы и устройство цифрового измерения низких частот. Львов/Вища школа, 1975, с. 1О8, рис. 3-12. 3.Авторское свидетельство СССР № 573766, кл. G-01 R 23/00, 1977.