RU2805259C1 - Code-to-frequency converter - Google Patents

Code-to-frequency converter Download PDF

Info

Publication number
RU2805259C1
RU2805259C1 RU2023109716A RU2023109716A RU2805259C1 RU 2805259 C1 RU2805259 C1 RU 2805259C1 RU 2023109716 A RU2023109716 A RU 2023109716A RU 2023109716 A RU2023109716 A RU 2023109716A RU 2805259 C1 RU2805259 C1 RU 2805259C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
binary
input
output
counter
converter
Prior art date
Application number
RU2023109716A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Игоревна Буренева
Николай Михайлович Сафьянников
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805259C1 publication Critical patent/RU2805259C1/en

Links

Abstract

FIELD: computer engineering.
SUBSTANCE: code-to-frequency converter contains input 1 of reference frequency F0, output 2 Fout of the converter, input bus 3 NG, binary multipliers 4 and 5 with digital inputs 6 Np and 7 Nk, while each binary multiplier 4 and 5 consists of first 8 and second 9 binary counters and first 10 and second 11 multiplexers, respectively. The converter also contains reversing binary counter 12 and write input WR 13, connected to the corresponding input of reversing counter 12, the digital input of which is connected to input bus 3 NG, the summing input is with the output of first 4 binary multiplier, and the subtracting input of reversing counter 12 is combined with output 2 Fout of the converter and with the output of second 5 binary multiplier, while the digital output of counter 12 Nk connected to digital input 7 of second binary multiplier 5.
EFFECT: simplification of the code-to-frequency conversion device with automatic compensation without correction.
1 cl, 3 dwg

Description

Заявляемое техническое решение относится к автоматике и вычислительной технике, а также к системам автоматического управления и может найти применение в системах числового программного управления, в измерительных и вычислительных устройствах и при создании элементов импульсных нейронных сетей, в частности прототипов импульсных нейронов.The claimed technical solution relates to automation and computer technology, as well as to automatic control systems and can find application in numerical control systems, in measuring and computing devices and in the creation of elements of impulse neural networks, in particular prototypes of impulse neurons.

Известно устройство [Патент РФ №2006918, МПК G 06 F 7/68, 1994] реализующее формирование выходной частоты пропорционально входному коду, содержащее двоичный счетчик, элемент задержки, n-канальный мультиплексор, первый и второй элементы И, триггер и формирователь импульсов, первый вход первого элемента И соединен с выходом элемента задержки, выходы разрядов двоичного счетчика соединены с соответствующими адресными входами n-канального мультиплексора, нулевой информационный вход которого соединен с управляющим входом преобразователя, а информационные входы – со входами соответствующих разрядов цифрового входа преобразователя, причем первый информационных вход соединен со счетным входом двоичного счетчика и выходом второго элемента И, первый вход которого соединен со входом опорной частоты, с входом формирователя импульсов и со стробирующим входом n-канального мультиплексора, причем вход расширения, выход переноса, информационный вход, вход задания режима работы, счетный вход триггера и вход сброса соединены функционально соответствующим образом.A device is known [RF Patent No. 2006918, IPC G 06 F 7/68, 1994] that implements the formation of an output frequency proportional to the input code, containing a binary counter, a delay element, an n-channel multiplexer, the first and second AND elements, a trigger and a pulse shaper, the first the input of the first AND element is connected to the output of the delay element, the outputs of the bits of the binary counter are connected to the corresponding address inputs of the n-channel multiplexer, the zero information input of which is connected to the control input of the converter, and the information inputs are connected to the inputs of the corresponding bits of the digital input of the converter, the first information input connected to the counting input of the binary counter and the output of the second AND element, the first input of which is connected to the input of the reference frequency, to the input of the pulse shaper and to the strobe input of the n-channel multiplexer, with an expansion input, a transfer output, an information input, an operating mode setting input, and a counting input The trigger input and reset input are connected functionally accordingly.

Недостатком преобразователя является отсутствие возможности воздействия на выходную частоту для снижения погрешности. The disadvantage of the converter is the inability to influence the output frequency to reduce the error.

Из числа аналогов наиболее близким по совокупности признаков и по технической сущности является преобразователь кода в частоту [Патент РФ № 2285946, опубл. 20.10.2006], который и выбран в качестве прототипа.Of the analogues, the closest in terms of set of characteristics and technical essence is the code-to-frequency converter [RF Patent No. 2285946, publ. 10.20.2006], which was chosen as a prototype.

В прототипе снижена погрешность преобразования за счет введения цифровой коррекции аддитивной и мультипликативной составляющих.In the prototype, the conversion error is reduced due to the introduction of digital correction of the additive and multiplicative components.

Преобразователь кода в частоту, содержащий вход опорной частоты F0, выход Fвых преобразователя, входную шину NG, двоичные умножители с цифровыми входами Nп и Nк, при этом каждый двоичный умножитель состоит из первого и второго двоичных счетчиков, и первого и второго мультиплексоров соответственно, а выходы разрядов первого и второго двоичных счетчиков соединены с соответствующими адресными входами первого и второго мультиплексоров, информационные входы которых являются соответствующими цифровыми входами Nп и Nк двоичных умножителей, а вход опорной частоты F0 преобразователя соединен со входами тактирования F первого и второго двоичных умножителей, одновременно являясь входами тактирования первого и второго двоичных счетчиков, а также нулевыми информационными входами первого и второго мультиплексоров соответственно, при этом выходы мультиплексоров Fy1 и Fy2 одновременно являются выходами первого и второго двоичных умножителей соответственно. A code-to-frequency converter containing a reference frequency input F 0 , an output F out of the converter, an input bus N G , binary multipliers with digital inputs N p and N k , wherein each binary multiplier consists of the first and second binary counters, and the first and second multiplexers, respectively, and the outputs of the bits of the first and second binary counters are connected to the corresponding address inputs of the first and second multiplexers, the information inputs of which are the corresponding digital inputs N p and N k binary multipliers, and the reference frequency input F 0 of the converter is connected to the clock inputs F of the first and the second binary multipliers, simultaneously being the clocking inputs of the first and second binary counters, as well as zero information inputs of the first and second multiplexers, respectively, while the outputs of the multiplexers F y1 and F y2 are simultaneously the outputs of the first and second binary multipliers, respectively.

Кроме того, преобразователь содержит третий двоичный счетчик, три инвертора, три компаратора, третий мультиплексор, элемент И, вторую и третью входные шины, причем все входные шины подключены к соответствующим компараторам, которые управляются третьим двоичным счетчиком, а их выходы соединены соответственно с третьим инвертором и третьим двоичным счетчиком, с первым входом элемента И, со вторым входом элемента И, при этом выход элемента И соединен с нулевым входом двухканального мультиплексора, первый и второй выход которого подключены к выходам соответственно первого и второго двоичных умножителей, а выход этого мультиплексора является выходом всего преобразователя, причем первый и второй инвертор включены в цепи младших разрядов соответственно преобразуемого и корректирующего кодов, причем выход третьего инвертора соединен со вторым входом третьего двоичного счетчика, а третий вход этого третьего счетчика объединен со входом опорной частоты преобразователя.In addition, the converter contains a third binary counter, three inverters, three comparators, a third multiplexer, an AND element, second and third input lines, all input lines are connected to the corresponding comparators, which are controlled by the third binary counter, and their outputs are connected, respectively, to the third inverter and a third binary counter, with the first input of the AND element, with the second input of the AND element, while the output of the AND element is connected to the zero input of a two-channel multiplexer, the first and second outputs of which are connected to the outputs of the first and second binary multipliers, respectively, and the output of this multiplexer is the output the entire converter, and the first and second inverters are included in the circuits of the lower digits of the converted and correcting codes, respectively, and the output of the third inverter is connected to the second input of the third binary counter, and the third input of this third counter is combined with the input of the reference frequency of the converter.

Прототип работает следующим образом. The prototype works as follows.

Пусть число разрядов первого двоичного умножителя равно четырем, а второго – двум. Пусть в начальный момент времени все двоичные счетчики находятся в нулевом состоянии, а на вход опорной частоты F0 подается входная импульсная последовательность, под воздействием которой двоичные счетчики могут изменять свои выходные значения. На вход первого инвертора подается старший (знаковый) разряд а1 входного преобразуемого кода Nп, а на вход второго инвертора – корректирующего кода Nк.Let the number of bits of the first binary multiplier be four, and the second – two. Let all binary counters be in the zero state at the initial moment of time, and an input pulse sequence is supplied to the input of the reference frequency F 0 , under the influence of which the binary counters can change their output values. The most significant (sign) bit a 1 of the input converted code N p is supplied to the input of the first inverter, and the correction code N to the input of the second inverter.

Таким образом, на цифровые входы первого и второго двоичных умножителей подаются коды и соответственно. Первый двоичный счетчик последовательно во времени формирует на своем выходе значения в диапазоне от 0 до 2n-1 = 15, а второй счетчик – от 0 до 2к-1 = 3. Выходные значения первого двоичного счетчика являются адресными входами первого мультиплексора. Thus, codes are supplied to the digital inputs of the first and second binary multipliers And respectively. The first binary counter sequentially in time generates at its output values in the range from 0 to 2 n -1 = 15, and the second counter – from 0 to 2 to -1 = 3. The output values of the first binary counter are the address inputs of the first multiplexer.

Так, при выходном значении первого двоичного счетчика равном «0», «2», «4», «6», «8», «10», «12» или «14», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy1 вставится импульс опорной частоты F0 преобразователя, если . При входном значении первого двоичного счетчика, равном «1», «5», «9» или «13», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy1 вставится импульс, если а2 = 1. При выходном значении первого двоичного счетчика, равном «3» или «11», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy1 вставится импульс, если а3 = 1. При выходном значении первого двоичного счетчика, равном «7», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy1 вставится импульс, если а4 = 1. Выходная последовательность импульсов Fy1 на выходе первого двоичного умножителя характеризуется частотойSo, when the output value of the first binary counter is equal to “0”, “2”, “4”, “6”, “8”, “10”, “12” or “14”, a pulse will be inserted into the output uneven pulse sequence F y1 reference frequency F 0 of the converter, if . With the input value of the first binary counter equal to “1”, “5”, “9” or “13”, a pulse will be inserted into the output uneven pulse sequence F y1 if a 2 = 1. With the output value of the first binary counter equal to “3 "or "11", a pulse will be inserted into the output uneven pulse sequence F y1 if a 3 = 1. When the output value of the first binary counter is equal to "7", a pulse will be inserted into the output uneven pulse sequence F y1 if a 4 = 1. The output pulse sequence F y1 at the output of the first binary multiplier is characterized by the frequency

, ,

где i – номер разряда преобразуемого кода Nпр.where i is the number of the digit of the converted code N pr .

Выходные значения второго двоичного счетчика являются адресными входами второго мультиплексора. Так, при выходном значении второго двоичного счетчика, равном «0» или «2», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy2 вставится импульс опорной частоты F0 преобразователя, если b̄1 = 1. При выходном значении второго двоичного счетчика, равном «1», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy2 вставится импульс, если b2 = 1. Выходная последовательность импульсов Fy2 на выходе второго двоичного умножителя характеризуется частотой The output values of the second binary counter are the address inputs of the second multiplexer. Thus, when the output value of the second binary counter is equal to “0” or “2”, a pulse of the reference frequency F 0 of the converter will be inserted into the output uneven sequence of pulses F y2 , if b̄ 1 = 1. When the output value of the second binary counter is equal to “1” , a pulse will be inserted into the output uneven pulse sequence F y2 if b 2 = 1. The output pulse sequence F y2 at the output of the second binary multiplier is characterized by frequency

, ,

где j – номер разряда корректирующего кода Nкорр.where j is the number of the digit of the correction code N corr .

Разрядность третьего двоичного счетчика равна n+1. Этот счетчик последовательно во времени формирует на своем выходе значения в диапазоне от 0 до 2n + 2k–1 = 19, а первый компаратор соответственно ограничивает диапазон изменения выходных значений третьего счетчика. Если выходное значение третьего двоичного счетчика меньше величины 2n + 2k–1 = 19, то на выходе первого компаратора формируется единичный сигнал, служащий сигналом разрешения счета третьего двоичного счетчика. В противном случае на выходе первого компаратора формируется нулевой сигнал. Третий инвертор инвертирует сигнал с выхода третьего компаратора. При нулевом сигнале на выходе первого компаратора выходной сигнал третьего инвертора равен единице. Когда выходной сигнал третьего инвертора равен единице, приходит сброс третьего двоичного счетчика в нулевое значение, после чего процесс счета возобновляется.The capacity of the third binary counter is n+1. This counter generates sequentially in time values at its output in the range from 0 to 2 n + 2 k –1 = 19, and the first comparator accordingly limits the range of changes in the output values of the third counter. If the output value of the third binary counter is less than 2 n + 2 k –1 = 19, then a single signal is generated at the output of the first comparator, which serves as the count enable signal for the third binary counter. Otherwise, a zero signal is generated at the output of the first comparator. The third inverter inverts the signal from the output of the third comparator. With a zero signal at the output of the first comparator, the output signal of the third inverter is equal to one. When the output signal of the third inverter is equal to one, the third binary counter is reset to zero, after which the counting process resumes.

Второй компаратор сравнивает выходное значение третьего двоичного счетчика с константой ТN–1 = 15. Третий компаратор сравнивает выходное значение третьего двоичного счетчика с константой ТN + ТК= 20. Элемент И объединяет результаты сравнения второго и третьего компараторов. Если выходное значение третьего двоичного счетчика больше величины ТN–1 = 15 и при этом меньше величины ТN + ТК = 20, то на нулевой информационный вход третьего мультиплексора подается единичный сигнал, иначе подается сигнал равный нулю, и выходной частотно – импульсный поток преобразователя становится выходным потоком первого двоичного умножителя. Когда же сигнал на нулевом информационном входе третьего мультиплексора равен единице, выходной частотно – импульсный поток преобразователя становится выходным частотно – импульсным потоком второго двоичного умножителя. Таким образом, выходная последовательность импульсов Fвых преобразователя характеризуется частотой The second comparator compares the output value of the third binary counter with the constant T N –1 = 15. The third comparator compares the output value of the third binary counter with the constant T N + T K = 20. The AND element combines the results of the comparison of the second and third comparators. If the output value of the third binary counter is greater than the value T N –1 = 15 and at the same time less than the value T N + T K = 20, then a single signal is supplied to the zero information input of the third multiplexer, otherwise a signal equal to zero is supplied, and the output frequency-pulse flow converter becomes the output stream of the first binary multiplier. When the signal at the zero information input of the third multiplexer is equal to one, the output frequency-pulse stream of the converter becomes the output frequency-pulse stream of the second binary multiplier. Thus, the output sequence of pulses F out of the converter is characterized by a frequency

. .

При этом применение цифровой коррекции позволяет снизить аддитивную и мультипликативную составляющие погрешности преобразования.At the same time, the use of digital correction makes it possible to reduce the additive and multiplicative components of the conversion error.

Недостатком прототипа является сложность организации внешней коррекции.The disadvantage of the prototype is the complexity of organizing external correction.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение устройства за счет организации внутренней компенсирующей обратной связи при формировании выходного импульсного потока.The problem to be solved by the claimed invention is to simplify the device by organizing internal compensating feedback when generating an output pulse flow.

Техническим результатом является упрощение устройства преобразования кода в частоту с автоматической компенсацией без коррекции. The technical result is the simplification of the code-to-frequency conversion device with automatic compensation without correction.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в преобразователь кода в частоту, содержащий вход опорной частоты F0 , выход Fвых. преобразователя, входную шину NG, двоичные умножители с цифровыми входами Nп и Nк, при этом каждый двоичный умножитель и состоит из первого и второго двоичных счетчиков, и первого и второго мультиплексоров соответственно, а выходы разрядов первого и второго двоичных счетчиков соединены с соответствующими адресными входами первого и второго мультиплексоров, информационные входы которых являются соответствующими цифровыми входами Nп и Nк двоичных умножителей, а вход опорной частоты F0 преобразователя соединен со входами тактирования F первого и второго двоичных умножителей, одновременно являясь входами тактирования первого и второго двоичных счетчиков, а также нулевыми информационными входами первого и второго мультиплексоров соответственно, при этом выходы мультиплексоров Fy1 и Fy2 одновременно являются выходами первого и второго двоичных умножителей соответственно, введены реверсивный двоичный счетчик и вход записи WR, подключенный к соответствующему входу реверсивного счетчика, цифровой вход которого соединен с входной шиной NG, суммирующий вход – с выходом Fy1 мультиплексора, а вычитающий вход реверсивного счетчика объединен с выходом Fвых преобразователя и с выходом Fy2 мультиплексора, при этом цифровой выход счетчика Nк подключен к цифровому входу второго двоичного умножителя.The specified technical result is achieved due to the fact that in the code-to-frequency converter containing the reference frequency input F 0 , the output F out. converter, input bus N G , binary multipliers with digital inputs N p and N k , wherein each binary multiplier consists of the first and second binary counters, and the first and second multiplexers, respectively, and the outputs of the bits of the first and second binary counters are connected to the corresponding address inputs of the first and second multiplexers, the information inputs of which are the corresponding digital inputs N p and N k binary multipliers, and the reference frequency input F 0 of the converter is connected to the clock inputs F of the first and second binary multipliers, simultaneously being the clock inputs of the first and second binary counters, as well as zero information inputs of the first and second multiplexers, respectively, while the outputs of the multiplexers F y1 and F y2 are simultaneously the outputs of the first and second binary multipliers, respectively, an up/down binary counter and a write input WR are introduced, connected to the corresponding input of the up/down counter, the digital input of which is connected with the input bus N G , the summing input is with the output F y1 of the multiplexer, and the subtracting input of the up/down counter is combined with the output F out of the converter and with the output F y2 of the multiplexer, while the digital output of the counter N is connected to the digital input of the second binary multiplier.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в создании преобразователя кода в частоту без исходной сложной корректировки с использованием итерационного метода реализации оператора усреднения путем функционального обобщения процесса преобразования кода в частоту, как для цепи прямой связи, так и для цепи обратной связи.The essence of the proposed invention is to create a code-to-frequency converter without initial complex adjustments using an iterative method for implementing the averaging operator by functionally generalizing the process of converting code to frequency, both for the feedforward circuit and for the feedback circuit.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого преобразователя кода в частоту; The essence of the proposed invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a functional diagram of the proposed code-to-frequency converter;

на фиг. 2 показаны примеры тестирования схемы, которое проводилось с использованием VerilogHDL модули устройства, синтезированной с использованием САПР Quartus Prime; при моделировании разрядность устанавливалась равной 8; на фиг.2а показана реакция устройства на воздействие сигнала при декременте, а на фиг.2б – при инкременте значений счетчика СТ2.in fig. Figure 2 shows examples of circuit testing, which was carried out using VerilogHDL device modules synthesized using the Quartus Prime CAD system; during modeling, the bit depth was set to 8; Fig. 2a shows the device’s response to the influence of a signal during decrement, and Fig. 2b - when the values of counter CT2 are incremented.

Преобразователь кода в частоту (фиг.1), содержащий вход 1 опорной частоты F0 , выход 2 F вых преобразователя, входную шину 3 NG, двоичные умножители 4 и 5 с цифровыми входами 6 Nп и 7 Nк, при этом каждый двоичный умножитель 4 и 5 состоит из первого 8 и второго 9 двоичных счетчиков, и первого 10 и второго 11 мультиплексоров соответственно, а выходы разрядов первого 8 и второго 9 двоичных счетчиков соединены с соответствующими адресными входами первого 10 и второго 11 мультиплексоров, информационные входы которых являются соответствующими цифровыми входами 6 Nп и 7 Nк двоичных умножителей 4 и 5, а вход 1 опорной частоты F0 преобразователя соединен со входами тактирования F первого 4 и второго 5 двоичных умножителей, которые одновременно являются входами тактирования первого 8 и второго 9 двоичных счетчиков, а также нулевыми информационными входами первого 10 и второго 11 мультиплексоров соответственно, при этом выходы мультиплексоров 10 Fy1 и 11 Fy2 одновременно являются выходами первого 4 и второго 5 двоичных умножителей соответственно. Code-to-frequency converter (Fig. 1), containing input 1 of the reference frequency F 0 , output 2 F out of the converter, input bus 3 N G , binary multipliers 4 and 5 with digital inputs 6 N p and 7 N k , with each binary multiplier 4 and 5 consists of the first 8 and second 9 binary counters, and the first 10 and second 11 multiplexers, respectively, and the outputs of the bits of the first 8 and second 9 binary counters are connected to the corresponding address inputs of the first 10 and second 11 multiplexers, the information inputs of which are the corresponding digital inputs 6 N p and 7 N k of binary multipliers 4 and 5, and input 1 of the reference frequency F 0 of the converter is connected to the clock inputs F of the first 4 and second 5 binary multipliers, which are simultaneously the clock inputs of the first 8 and second 9 binary counters, and also zero information inputs of the first 10 and second 11 multiplexers, respectively, while the outputs of the multiplexers 10 F y1 and 11 F y2 are simultaneously the outputs of the first 4 and second 5 binary multipliers, respectively.

Кроме того, преобразователь содержит реверсивный двоичный счетчик 12 и вход записи WR 13, подключенный к соответствующему входу реверсивного счетчика 12, цифровой вход которого соединен с входной шиной 3 NG, суммирующий вход – с выходом первого 4 двоичного умножителя, а вычитающий вход реверсивного счетчика 12 объединен с выходом 2 F вых преобразователя и с выходом второго 5 двоичного умножителя, при этом цифровой выход счетчика 12 Nк подключен к цифровому входу 7 второго двоичного умножителя 5.In addition, the converter contains a reversing binary counter 12 and a write input WR 13, connected to the corresponding input of the reversing counter 12, the digital input of which is connected to the input bus 3 N G , the summing input is connected to the output of the first 4 binary multiplier, and the subtracting input of the reversing counter 12 combined with the output 2 F out of the converter and with the output of the second 5 binary multiplier, while the digital output of the counter 12 N is connected to the digital input 7 of the second binary multiplier 5.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

На вход 1 преобразователя поступает импульсная последовательность с опорной частотой F0. По сигналу на вход WR 13 происходит запись кода NG с входной шины 3 в реверсивный счетчик 12.Input 1 of the converter receives a pulse sequence with a reference frequency F 0 . Based on the signal to input WR 13, the code NG is written from input bus 3 to the up/down counter 12.

Пусть число разрядов двоичных умножителей 4 и 5 равно n, а двоичные счетчики 8 и 9 находятся в нулевом состоянии. Под воздействием опорной частоты F0 двоичные счетчики могут изменять свои выходные значения.Let the number of bits of binary multipliers 4 and 5 be n, and binary counters 8 and 9 be in the zero state. Under the influence of the reference frequency F 0, binary counters can change their output values.

Таким образом, на цифровые входы первого 6 и второго 7 двоичных умножителей 4 и 5 подаются коды a1, а2, а3, …, an и b1, b2, b3, …, bn соответственно. Двоичные счетчики первый 8 и второй 9 последовательно во времени формируют на своих выходах значения в диапазоне от 0 до 2n–1, которые являются адресными входами первого 10 и второго 11 мультиплексоров соответственно.Thus, codes a 1 , a 2, a 3 , ... , a n and b 1 , b 2 , b 3 , ..., b n are supplied to the digital inputs of the first 6 and second 7 binary multipliers 4 and 5, respectively. The first 8 and second 9 binary counters, sequentially in time, generate at their outputs values in the range from 0 to 2 n –1, which are the address inputs of the first 10 and second 11 multiplexers, respectively.

Так для примера, при выходных значениях первого 8 двоичного счетчика равных «0», «2», «4», «6», «8», «10», «12» или «14», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy1 вставится импульс опорной частоты F0 преобразователя, если a1 = 1. При входном значении первого 8 двоичного счетчика, равном «1», «5», «9» или «13», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy1 вставится импульс, если а2 = 1. При выходном значении первого 8 двоичного счетчика, равном «3» или «11», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy1 вставится импульс, если а3 = 1. При выходном значении первого 8 двоичного счетчика, равном «7», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy1 вставится импульс, если а4 = 1. Выходная последовательность импульсов Fy1 на выходе первого 4 двоичного умножителя характеризуется частотойSo, for example, with the output values of the first 8 binary counter equal to “0”, “2”, “4”, “6”, “8”, “10”, “12” or “14”, the output uneven pulse sequence F y1, a pulse of the reference frequency F 0 of the converter will be inserted if a 1 = 1. When the input value of the first 8 binary counter is equal to “1”, “5”, “9” or “13”, a pulse will be inserted into the output uneven pulse sequence F y1 if a 2 = 1. With the output value of the first 8 binary counter equal to “3” or “11”, a pulse will be inserted into the output uneven pulse sequence F y1 if a 3 = 1. With the output value of the first 8 binary counter equal to “7 ", a pulse will be inserted into the output uneven pulse sequence F y1 if a 4 = 1. The output pulse sequence F y1 at the output of the first 4 binary multiplier is characterized by frequency

, ,

где i – номер разряда преобразуемого кода Nп.where i is the number of the digit of the converted code N p .

Выходные значения второго 9 двоичного счетчика являются адресными входами второго 11 мультиплексора. Так для примера, при выходном значении второго 9 двоичного счетчика, равном «0», «2», «4», «6», «8», «10», «12» или «14», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy2 вставится импульс опорной частоты F0 преобразователя, если b1 = 1. При выходном значении второго 9 двоичного счетчика, равном «1», «5», «9» или «13», в выходную неравномерную последовательность импульсов Fy2 вставится импульс, если b2 = 1.The output values of the second 9 binary counter are the address inputs of the second 11 multiplexer. So, for example, with the output value of the second 9 binary counter equal to “0”, “2”, “4”, “6”, “8”, “10”, “12” or “14”, the output uneven pulse sequence F y2 a pulse of the reference frequency F 0 of the converter will be inserted if b 1 = 1. When the output value of the second 9 binary counter is equal to “1”, “5”, “9” or “13”, a pulse will be inserted into the output uneven pulse sequence F y2 , if b 2 = 1.

Далее аналогично первому 4 двоичному умножителю выходная последовательность импульсов Fy2 на выходе второго 5 двоичного умножителя характеризуется частотойFurther, similarly to the first 4 binary multiplier, the output sequence of pulses F y2 at the output of the second 5 binary multiplier is characterized by frequency

, ,

где j – номер разряда компенсирующего кода Nк.where j is the number of the digit of the compensating code Nk .

Выходной частотно – импульсный поток второго 5 двоичного умножителя становится частотно – импульсным выходом 2 преобразователя. The output frequency-pulse stream of the second 5 binary multiplier becomes the frequency-pulse output 2 of the converter.

Таким образом, выходная последовательность импульсов Fвых преобразователя характеризуется частотой Thus, the output sequence of pulses F out of the converter is characterized by a frequency

. .

В основу работы преобразователя положен принцип автоматической компенсации частотно-импульсных последовательностей, реализуемый с помощью отрицательной обратной связи, а в качестве схемы сравнения, вырабатывающей сигнал рассогласования в контуре обратной связи, используется реверсивный счетчик, с помощью которого осуществляется вычитание частот и интегрирование полученной разности с выдачей результата в виде двоичного кода для управления двоичным умножителем, вырабатывающим выходную частоту. The operation of the converter is based on the principle of automatic compensation of frequency-pulse sequences, implemented using negative feedback, and a reversing counter is used as a comparison circuit that generates an error signal in the feedback loop, with the help of which frequencies are subtracted and the resulting difference is integrated with the output result in the form of a binary code to control the binary multiplier that produces the output frequency.

Условием динамического равновесия преобразователя является равенство приращений кодов суммирующей и вычитающей цепей в реверсивном счетчике ΔN+ = ΔN-.The condition for dynamic equilibrium of the converter is the equality of the increments of the codes of the adding and subtracting circuits in the reversing counter ΔN + = ΔN - .

В результате средние значения частот последовательностей импульсов Fy1 и Fy2 за цикл Тц интервала неравномерности равны между собой Fy1 = Fy2, и не требуется организация внешней коррекцииAs a result, the average values of the frequencies of pulse sequences F y1 and F y2 per cycle T c of the unevenness interval are equal to each other F y1 = F y2 , and no external correction is required

. .

На временной диаграмме (фиг. 2а) показана реакция устройства на воздействие сигнала WR при G=64, A=32. В момент 180 нс в счетчик загружается число 64, которое постепенно декрементируется до значения 31, после чего усредненное за период работы устройства значение кода на счетчике составляет 32. В начале работы интенсивность импульсов на выходе устройства (на выходе второго двоичного умножителя 5, на диаграмме сигнал F_11) соответствует среднему значению 64, постепенно снижаясь до значения 31/32. The timing diagram (Fig. 2a) shows the response of the device to the influence of the WR signal at G=64, A=32. At the moment of 180 ns, the number 64 is loaded into the counter, which is gradually decremented to the value 31, after which the code value on the counter averaged over the period of operation of the device is 32. At the beginning of operation, the intensity of the pulses at the output of the device (at the output of the second binary multiplier 5, in the diagram the signal F_11) corresponds to an average value of 64, gradually decreasing to a value of 31/32.

На фиг. 2б показана реакция устройства на воздействие сигнала WR при G=32, A=64. В момент 180 нс в счетчик загружается число 32, которое постепенно инкрементируется до значения 61, после чего усредненное за период работы устройства значение кода на счетчике составляет 61/62. В начале работы интенсивность импульсов на выходе устройства (на выходе второго двоичного умножителя 5, на диаграмме сигнал F_11) соответствует среднему значению 32, постепенно снижаясь до значения 61/62.In fig. Figure 2b shows the device’s response to the influence of the WR signal at G=32, A=64. At 180 ns, the number 32 is loaded into the counter, which is gradually incremented to the value 61, after which the code value on the counter averaged over the period of operation of the device is 61/62. At the beginning of operation, the intensity of the pulses at the output of the device (at the output of the second binary multiplier 5, signal F_11 in the diagram) corresponds to an average value of 32, gradually decreasing to a value of 61/62.

Предлагаемый преобразователь в сравнении с прототипом является более простым устройством – в отличительной части содержит только один реверсивный счетчик и вход записи WR, в то время как в прототипе в отличительную часть входят двоичный счетчик, три инвертора, три компаратора, мультиплексор, элемент И, две входные шины. The proposed converter, in comparison with the prototype, is a simpler device - in the distinctive part it contains only one up/down counter and a WR write input, while in the prototype the distinctive part includes a binary counter, three inverters, three comparators, a multiplexer, an AND element, two input tires.

Claims (1)

Преобразователь кода в частоту, содержащий вход опорной частоты, выход преобразователя, входную шину и два двоичных умножителя с цифровыми входами, при этом каждый двоичный умножитель состоит из первого и второго двоичного счетчика и первого и второго мультиплексора соответственно, а выходы разрядов первого и второго двоичных счетчиков соединены с соответствующими адресными входами первого и второго мультиплексоров, информационные входы которых являются соответствующими цифровыми входами двоичных умножителей, а вход опорной частоты преобразователя соединен со входами тактирования первого и второго двоичных умножителей, которые одновременно являются входами тактирования первого и второго двоичных счетчиков, а также нулевыми информационными входами первого и второго мультиплексоров соответственно, при этом выходы мультиплексоров одновременно являются выходами первого и второго двоичных умножителей соответственно, отличающийся тем, что преобразователь дополнительно содержит реверсивный двоичный счетчик и вход записи, подключенный к соответствующему входу реверсивного счетчика, цифровой вход которого соединен с входной шиной, суммирующий вход – с выходом первого двоичного умножителя, а вычитающий вход реверсивного счетчика объединен с выходом преобразователя и с выходом второго двоичного умножителя, при этом цифровой выход счетчика подключен к цифровому входу второго двоичного умножителя.A code-to-frequency converter comprising a reference frequency input, a converter output, an input bus and two binary multipliers with digital inputs, wherein each binary multiplier consists of a first and second binary counter and a first and second multiplexer, respectively, and the bit outputs of the first and second binary counters connected to the corresponding address inputs of the first and second multiplexers, the information inputs of which are the corresponding digital inputs of binary multipliers, and the reference frequency input of the converter is connected to the clock inputs of the first and second binary multipliers, which are simultaneously the clock inputs of the first and second binary counters, as well as zero information inputs of the first and second multiplexers, respectively, while the outputs of the multiplexers are simultaneously the outputs of the first and second binary multipliers, respectively, characterized in that the converter additionally contains an up/down binary counter and a write input connected to the corresponding input of the up/down counter, the digital input of which is connected to the input bus, the summing input is with the output of the first binary multiplier, and the subtracting input of the up/down counter is combined with the output of the converter and with the output of the second binary multiplier, while the digital output of the counter is connected to the digital input of the second binary multiplier.
RU2023109716A 2023-04-17 Code-to-frequency converter RU2805259C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805259C1 true RU2805259C1 (en) 2023-10-13

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU577673A1 (en) * 1975-07-01 1977-10-25 Предприятие П/Я А-7284 Number-to-frequency converter
US4066954A (en) * 1975-09-18 1978-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Frequency converter
US5521556A (en) * 1995-01-27 1996-05-28 American Microsystems, Inc. Frequency converter utilizing a feedback control loop
RU2175813C1 (en) * 2000-04-03 2001-11-10 Ижевский механический завод Code-to-frequency converter
RU2285946C1 (en) * 2005-03-21 2006-10-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Transformer of code to frequency

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU577673A1 (en) * 1975-07-01 1977-10-25 Предприятие П/Я А-7284 Number-to-frequency converter
US4066954A (en) * 1975-09-18 1978-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Frequency converter
US5521556A (en) * 1995-01-27 1996-05-28 American Microsystems, Inc. Frequency converter utilizing a feedback control loop
RU2175813C1 (en) * 2000-04-03 2001-11-10 Ижевский механический завод Code-to-frequency converter
RU2285946C1 (en) * 2005-03-21 2006-10-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Рязанский Приборный Завод" Transformer of code to frequency

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3718813A (en) Technique for correlation method of determining system impulse response
WO2017219463A1 (en) Skew detection and correction in time-interleaved analog-to-digital converters
CN115658440B (en) On-chip power consumption control circuit, chip and power consumption control method
US7394238B2 (en) High frequency delay circuit and test apparatus
JP2793524B2 (en) Time measurement system and its measurement method
US5311486A (en) Timing generation in an automatic electrical test system
KR101254439B1 (en) Timing generator, test device, and test rate control method
JP4425537B2 (en) Test apparatus and test method
RU2805259C1 (en) Code-to-frequency converter
EP0815461A2 (en) Timing generator with multiple coherent synchronized clocks
US11740270B2 (en) Pattern generator and built-in-self test device including the same
US3617718A (en) Numerical control contouring system wherein desired velocity information is entered into the system instead of feedrate number
JPH0376494B2 (en)
US3313927A (en) Pulse width comparator
RU2260830C1 (en) Time interval meter
CN108549329B (en) Method and device for realizing uniform pulse output based on FPGA
WO2004114199A1 (en) Hypbrid computation apparatus, systems, and methods
RU2683180C1 (en) Broad-pulse converter
RU2714613C1 (en) Adaptive digital smoothing device
JP2015015577A (en) Digitally controlled oscillator and variable frequency oscillator
US11934799B2 (en) Combinatorial logic circuits with feedback
RU2214626C2 (en) Device for transforming information in nonlinear economic systems
RU2691852C2 (en) Shift register
RU2665906C1 (en) Self-tuning digital smoothing device
RU2160922C1 (en) N-fold differentiating device