Аналого-цифровой квадратор Советский патент 1982 года по МПК G06G7/20 G06J3/00 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ КВАДРАТОР

Изобретеиие относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для возведения в квадрат длительности время-импульсного сигнала с представлением результата в дифровой (Ьооме.

Известен аналого-циФоовой квадратор, содержащий генератор линейноизменяющегося сигнала, генератор уп; равлйемой частоты, формирователь, элемент задержки, элемент И, счетчик и выходную группу элементов И 1,

Недостатком квадратора является пониженная чувствительность.

Наиболее близким к изобретению является аналого-дифровой квадратор, содержащий генератор линейно изменяющегося напряжения, соединенный первым входом с тиной запуска г с первым входом основного триггера, вторым входом - с миной останова, вторым входом основного триггера и с входом элемента задержки, а выходом - с входами первого и второго генераторов управляемой частоты, подключенных выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов И, соединенных вторыми входами с выходом основного тоиггеоа, а внходами - с вхолями узла исключения совпадения, первый выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединенного входом обнуления с первым выходом элемента задержки, а выходами разрядов - с первыми входами элементов И выходной группы, подключенных вторыми входами к второму выходу элеЮ мента задержки, причем вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с вторым выходом узла исключения совпадений 2.

Выходное напряжение генератора линейно изменяющегося напряжения

15 изменяется по закону

и КТх/

где К - коэффициент пропорциональности;

; Т), - временной интервал между им20пульсами Запуск и Останов .

Генераторы уппавляемой частоты генерируют частоты

F F + ТК и F FO - КТ ,

25 где Fjj - начальная частота генераторов .

Частота F поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика, а частота Fn - на sro вычитающий вход. 30 После окончания цикла преобоазования со счетчика считывается код, nponoTEF цйональный квадрату временного интервала, равный N KTj. Недостаток такого квадратора заключается в следующем; при работе с малыми временными интервалами (аргу ментом) на нижней границе диапазона преобразуемых временных интервалов напряжение на выходе генератора линейно изменяющегося напряжения не успевает значительно измениться и частоты генераторов управляемой час тоты F и Fn остаются практически такими е, какими они были в исходном состоянии, т.е. близкими к FO. Если генератор управляемой частоты, импульсы с которого поступают на вы читающий вход счетчика, имеет неско ко болыпую начальную частоту, т.е. F (из-за неидеальности генератосюв всегда имеется некоторый разброс начальных частот), то за время цикла птэеобпазования (квадрирования)на вычитающий вход реверсивного счетчика поступит больше импульсов, чем на суммирующий. После окон чания цикла с квадратора будет очитан код, близкий к максимальному, тогда как он должен быть минима;1Ьным, т.е. происходит переполнение Ьчетчика по вычитающему входу. Этот (эффект вызывает сбой в работе устройств,на которые подается выходно код квадратора. Цель изобретения - повьааение стабильности преобра,зования малых значений аргумента. Для достижения поставленной цели в аналого-цифровой квадратор, содер жащий генератор линейно изменякицего ся напряжения, соединенный первым входом с пшной запуска и с первым входом основного триггера, вторьм: входом - с шиной останова, вторым входом основного триггера и с входом элемента задержки, а выходом входами первого и второго генераторов управляемой частоты, подключенных выходами к первым входам соответственно: первого и Btoporo элементов И, соединенных вторыми входа ми, с выходом основного триггера, а выходами - с входалда узла исключени совпадений 1 первый выход которого подкдвоче.н к суммируницему входу реверсивн 5го счетчика , соединенного входом обнуления с первым выходом элемента задержки, а выходами раэря ;дов - с первыми входами элементов И ВЫХОДНОЙ группы, подключенных вторы ;Мн входами к второму выходу элемента задержки, введены дополнительный триггер и третий элемент И, соединенный первым входом с вторым выходом узла исключения совпадений, вто рым входом - с выходом дополнительного триггера, а выходом - с вычитающим входом реверсивного счетчика и с первым входом дополнительного триггера, подключенного вторым входом к. первому выходу узла исключения совпадений. Ча чертеже изображена блок-схема аналого-циЛрового квадратора. Аналого-цифровой квадратор содержит генератор. 1 линейно изменяющегося напряжения, соединенный первые входом с шиной запуска и с первым входом основного триггера 2, вторым входом - с шиной останова, вторым входом триггера 2 и с входом элемента 3 задержки, а выходом - с входами первого и второго генераторов 4 и 5 управляемой частоты. Генераторы 4 и 5 подключены выходами к nepBfcBvi входам соответственно первого и второго элементов И б и 7, соединённых вторыми входами с выходом триггера 2, а выходами - с входами узла 8 исключения совпадений.Первый выход узла 8 подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 9, соелиненного входом обнуления с первым выходом элемента 3 задержки-/ а выходами разрядов - с первыми входами элементов И 10 выходной группы, подкдпоченных вторьами входами к второму выходу элемента 3 задержки. Третий элемент И 11 соединен первым входом с вторым выходом узла 8 исключения совпадений, вторым входом - с выводом дополнительного триггера 12, а выходом - с вычитающим входом счетчика 9 и с первьм входом триггера 12. Второй вход триггера 12 подключен к первому выходу узла 8. Устройство работает следующим образом. ; ,.. - ;.-.... ;, . . Квардатор начинает работать с приходс 1 иМцульса Запуск определяющего начало преобразуемого интерваг ла TX J который перевгодит в единичное состояние триггер 2, открывающий эле менты И б и 7 и запускает генератор 1, выходное напряжение которого изменяется по закону U КТ,,лИ управ iяeт выходными частотами генераторов 5 и 4, генерирующих короткие импульсы с частотами, соответственно равными F., F0 Рц о т КТ. Импульсы с частотой f., через элемент И 6 и узел 8 иcкJifpчeния совпадений поступают иа суммирующий вход реверсивного счетчика 9. Импульсы частоты 4 с генератора 4 проходят « через элемент И 7, узел 8 исключения совпадений-и элемент И 11 на вы;читающий вход реверсивного счетчика 9. Элемент И 11 вместе с триггером 12 обеспечивает прохождение импульса на вычитаниций вход реверсивного счетчика 9 только после того, как поступит импульс на суммирующий вход. При поступлении импульса с частотой F на суммирующий вход и на второй, вход триггера 12, последний устанавливается в положение 1 , разрешая прохождение импульсов чере элемент И 11. При поступлении импул са на вычитающий вход реверсивного счетчика 9 и на первый вход триггера 12 через элемент И 11, триггер 1 устанавливается в положение О, и прохождение импульсов р, через элемент И 11 запрещается до поступления очередного импульса частоты F Таким образом, число импульсов, поступив1айх на вычитающий вход реверсивйрго счетчика 9, не может превысить числа импульсов, поступивших на его с жмирующий вход. Импульсом Останов, определяю щим конец временного интервала Т, возвращается в исходное состояние триггер 2, закрывающий элементы И б и 7, и устанавливается начальное напряжение на выходе генератора 1. Число импульсов, зарегистрированное счетчиком 9, после прихода импульса Останов равно N KTj, Импульс Останов, поступивший через элемент 3 задержки на группу элементов И 10, обеспечивает считывание выходного кода, а затем установку исходного состояния счетчика 9. Таким образом, введение дополнительных триггера 12 и элемента И 11 устраняет сбои, возникающие при пре образовании малых временных интерва лов, что улучшает стабильность работы квадратора, не изменяя его основные характеристики. Указанное об стоятельство и определяет технико3|кономическую эффективность примене ния квадратора по сравнению с прото пом. Формула изобретения Аналого-цифровой квадратор, содержащий генератор линейно изменяющегося напояжения, соединенный первым входом с шиной запуска и с первым входом основного триггеоа, вторым входом - с пшной останова, вторым входом основного тоиггера и с входом элемента задержки, а выходом - с входами первого и второго генераторов управляемой частоты, подключенных выходами к первым входам соответственно первого и .второго элементов И, соединенных втооыми входами с выходом основного триггера, а выходами - с входами узла исключения совпадений, первый выход . которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, соединенного входом обнуления с первым выходом элемента задержки, а выходами разрядов - с первыми входами элементов И выходной группы, подключенных вторыми входами к второму выходу элемента задержки, отличающийся там, что, с целью повышения стабильности преобразования малых значений аргумента, в него введены дополнительный триггер и третий элемент И, соединенный первым входом с вторым вы ходом узла исключения совпадений, вторым входом - с выходом дополнительного триггера, а выходом - с вычитающим входом реверсивного счетчика и с первым входом дополни тельного триггера, подключенного вторым входом к первому выходу узла исключения совпадений.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Карпов Р.Г., Карпов H.fi. Преобразование и математическая обработка широтно-импульсных сигналов. Ч., Машиностроение , 1977, с. 135, рис. 96. 2.Авторское свидетельство СССР № 561193, кл. G 06 G 7/20, G Об J 3/00, 1975 (прототип;.