CS253892B1 - Převodník frekvence/číslo - Google Patents

Abstract

Řešení se týká oboru přenos informace. Řeší problém převodu frekvence na číslo. Podstata spočívá ve způsobu převodu frekvence signálu na číslo v každé periodě vstupního signálu. Po dobu periody vstupního signálu se čítají pulsy do čítače z generátoru pulsů a načítané číslo se pak ukládá do registru. Pro vlastní převod jsou použity dva násobící číslicově analogové převodníky, které jsou zapojeny v sérii, tj. analogový výstup jednoho převodníku je spojen s analogovým vstupem druhého převodníku. Na číslicové vstupy prvního převodníku je přivedeno číslo z registru, na číslicové vstupy druhého převodníku je připojen registr s postupnou aproximací, který je řízen komparátorem. Na konci převodu je výstupní napětí sériově zapojených násobících gíslicove analogových převodníků shodné s pomocným referenčním napětím přivedeným na komparátor a v aproximačním registru je uloženo číslo odpovídající, frekvenci vstupního signálu. Převodník uvedeného principu lze použít všude tam, kde je třeba provádět převod frekvence na číslo s rychlou odezvou na změny vstupní frekvence, v měřicí technice a při řízení technologických procesů mikropočítačem.

Description

Vynález, se týká převodníku frekvence na číslo. Na vstupu převodníku se přivádí signál o určité frekvenci, výstupem převodníku je číslo, které odpovídá frekvenci vstupního signálu.

Až dosud se pro převod frekvence/číslo používalo zapojení, kde se po určitou dobu čítaly vstupní pulsy, které plnily čítač, případně bylo možno použít obráceného postupu, kde pulsy z generátoru po dobu periody vstupního signálu plnily čítač, jehož převrácená hodnota pak udávala frekvenci vstupního signálu.

Nevýhodou prvního způsobu je dlouhá doba měření, zvláště při nízkých vstupních frekvencích, nevýhodou druhého způsobu je nutnost použití děličky pro výpočet převrácené hodnoty.

Uvedené nevýhody odstraňuje převodník frekvence/číslo, jehož podstatou je, že sestává z monostabilního klopného obvodu, na jehož výstup je připojen jednak řídicí vstup registru a dále pak nulovací vstup čítače, přičemž výstup prvního generátoru pulsů je připojen na hodinový vstup čítače a datové výstupy čítače jsou připojeny na datové vstupy registru a datové výstupy registru jsou připojeny na číslicové vstupy prvního násobícího číslicově analogového převodníku a analogový výstup prvního násobícího číslicově analogového převodníku je připojen na jeden vstup komparátoru a na druhý vstup komparátoru je připojen první zdroj referenčního napětí, přičemž výstup komparátoru je připojen na datový vstup aproximačního registru a na hodinový vstup aproximačního registru je připojen výstup druhého generátoru pulsů, přičemž datové výstupy aproximačního registru jsou připojeny na číslicové vstupy druhého násobícího číslicově analogového převodníku a na analogový vstup druhého násobícího číslicově analogového převodníku je připojen druhý zdroj referenčního napětí, přičemž analogový výstup druhého násobícího číslicově analogového převodníku je připojen na analogový vstup prvního násobícího číslicově analogového převodníku.

U převodníku frekvence/číslo, který je založen na uvedeném principu je dosaženo rychlé odezvy výstupu v závislosti na změně vstupní frekvence, nebot dochází k převodu v každé periodě vstupního signálu.

Příkladné provedení předmětu vynálezu znázorňuje blokové schéma na výkrese.

Převodník frekvence/číslo sestává z monostabilního klopného obvodu _1, na jehož výstup 12 je připojen jednak řídící vstup 42 registru £ a dále pak nulovací vstup 21 čítače 2, přičemž výstup 31 prvního generátoru 2 pulsů je připojen na hodinový vstup 22 čítače a datové výstupy 23 čítače 2 jsou připojeny na datové vstupy 41 registru. Datové výstupy 43 registru jsou připojeny na číslicové vstupy 51 prvního násobícího číslicově analogového převodníku 2 ^a analogový výstup 53 prvního násobícího číslicově analogového převodníku je připojen na jeden vstup 6_1 komparátoru b. Na druhý vstup 62 komparátoru je připojen první zdroj Ί_ referenčního napětí, při, výstup 6_3 komparátoru je připojen na datový vstup 81 aproximačního registru 2·

Na hodinový vstup 82 aproximačního registru je připojen výstup 91 druhého generátoru 9 pulsů, přičemž datové výstupy aproximačního registru jsou připojeny na číslicové vstupy 101 druhého násobícího číslicově analogového převodníku 10 a na analogový vstup 102 druhého násobícího číslicově analogového převodníku je připojen druhý zdroj 11 referenčního napětí, přičemž analogový výstup 103 druhého násobícího číslicově analogového převodníku je připojen na analogový vstup 52 prvního násobícího číslicově analogového převodníku.

Vstupní pulsy o frekvenci f^ jsou přivedeny na svorku 13 monostabilního klopného obvodu, který na každé nástupní hraně, nebo odcházející hraně vstupního signálu generuje puls, který je veden z výstupu 12 monostabilního klopného obvodu jednak na nulovací vstup 21 čítače 2 a zároveň též na řídicí vstup 42 registru 4. Generovaný puls z výstupu 12 monostabilního klopného obvodu provede záznam obsahu čítače 2 do registru 4 a dále tento puls nuluje čítač 2. Obsah čítače 2 uložený v registru 4 je přiveden z výstupů 43 registru 4 na číslicové vstupy 21 prvního násobícího číslicově analogového převodníku. Obsah čítače 2, označený jako D^ lze vyjádřit vztahem (1):

D. = f „ , . T. = f ,, ./f.

clkl in clkl in (1) kde ť_clkl je kmitočet prvního generátoru 2 pulsů, jehož výstup 31 je přiveden na hodinový 22 vstup čítače 2, je kmitočet vstupního signálu přivedený na vstup 11 monostabilního klopného obvodu 1_·

Výstupní napětí prvního násobícího číslicově analogového převodníku 2 ^na výstupu 53 ozna ceně jako U je dáno vztahem (2):

^Ub = ^Ua · ^Dl^/Dlmax ^(Z) kde U_& je napětí přivedené na analogový vstup 52 prvního násobícího číslicově analogového převodníku 5, je číslo přivedené na Číslicové vstupy 51 převodníku a je max. číslo, které u převodníku pracujícího v binárním kódu je obecně dáno vztahem (3):

D = 2 max kde n - je počet bitů převodníku.

Po dosazení za z (1> do (2) vyjde (4):

£ ,, g ) / (f · clkl m (3) (4)

Napětí U_Q přivedené na analogový vstup 52 prvního násobícího číslicově analogového převodníku je zároveň výstupním napětím druhého IQ násobícího převodníku. Toto napětí, které je na výstupu 103 druhého I_0 násobícího číslicově analogového převodníku je dáno vztahem (5):

D_o/D_o 2 2max (5) kde U je P ^J

D₉ je max je napětí na výstupu 111 druhého zdroje referenčního napětí, které je přivedeno na analogový vstup 102 druhého násobícího Číslicově analogového převodníku, číslo přivedené na číslicové vstupy 101 druhého násobícího číslicově analogového převodníku, je dáno vztahem (3).

Po dosazení, za U do (4) z (5) vyjde (6):

ti = (U . D- . f .)/(£. .D. . D„ ) (6) b p 2 clkl m Imax 2max

Číslo D^ přiváděné na číslicové vstupy 101 drahého násobícího číslicově analogového převodníku je přiváděno z výstupů 8_3 aproximačního registru 8. Na hodinový vstup 82 aproximačního registru je připojen výstup 91 generátoru _9 pulsů a na řídicí vstup 81 aproximačního regis tru je připojen výstup 63 komparátoru £, na jehož jeden vstup 61 je přiváděno napětí z výstupu £3 prvního násobícího číslicové analogového převodníku a na druhý vstup 62 komparátoru 6 je přivedeno referenční napětí U z výstupu 71 prvního zdroje referenčního napětí.

Aproximační registr je řízen komparátorem tak, aby na konci převodu, tj. postupné aproximace, platil vztah (7):

% = ^Ur ⁽⁷ⁱ

Po dosazení (6) do (7) a převedení D- na levou stranu, vyjde vztah (8):

, Dg jo číslo, které zůstává uloženo v aproximačním registru na konci postupné aproximace a ze vztahu (8) je zřejmé, že číslo je úměrné frekvenci vstupního signálu fj__nUvedený převodník frekvence/číslo lze použít všude tam, kde je třeba provádět rychlé vyhodnocení relativně nízké frekvence, v měřicí technice, při řízení technologických procesů, atd.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Převodník frekvence/číslo, vyznačený tím, že sestává z monostabilního klopného obvodu (1), na jehož výstup (12) je připojen jednak řídicí vstup (42) registru (4) a jednak nulovaci vstup (21) čítače (2), přičemž výstup prvního generátoru (3) pulsů je připojen na hodinový vstup (22) čítače a datové výstupy (23) čítače jsou připojeny na datové vstupy (41) registru, jehož datové výstupy (43) jsou připojeny na číslicové vstupy prvního násobícího číslicově analogového převodníku analogový výstup prvního násobícího číslicově analogového převodníku (5) je připojen na první vstup (61) komparátoru (6), na jehož druhý vstup (62) je připojen první zdroj (7) referenčního napětí, přičemž výstup (63) komparátoru je připojen na datový vstup (81) aproximačního registru na hodinový vstup (82) aproximačního registru je připojen výstup druhého generátoru (9) pulsů, přičemž datové výstupy (83) aproximačního registru jsou připojeny na číslicové vstupy (101) druhého násobícího číslicově analogového převodníku (10) a na analogový vstup (102) druhého násobícího číslicově analogového převodníku je připojen druhý zdroj (11) referenčního napětí, analogový výstup (103) druhého násobícího číslicově analogového převodníku je připojen na analogový vstup (52) prvního násobícího číslicově analogového převodníku (5).