SU1188759A1 - Дифференцирующее устройство - Google Patents

Abstract

ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО , содержащее делитель частоты, первый регистр, два счетчика, первый из которых соединен счетным входом с выходом блока синхронизации, подключенного сигнальным входом к входу устройства, а тактовым входом - к первому выходу генератора тактовых импульсов, первый триггер, соединенный пр мым выходом с входом преобразовател  широтно-импульсного сигнала в напр жение, и два элемента И, первый из которых подключен первым входом к инверсному выходу первого триггера, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона дифференцируемых частот и повышени  чувствительности устройства, в него дополнительно введены второй регистр, два блока сравнени , три элемента задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий элемент И и второй триггер, выход которого  вл етс  знаковым выходом устройства, а установочные входы соединены с выходами первого и второго элементов И соответственно, причем второй вход второго элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера , соединенного счетным входом через первый элемент задержки с вторыми входами первого и второго элементов И и выходом третьего элемента И, подключенного первым входом к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а вторым входом - к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, подключенного кодовым выходом к первым входам первого и второго блоков сравнени , а выходом переполнени  - к входу делител  частоты, соединенного выходом с входом управлени  i записью первого регистра и входом второго элемента задержки, подключенного выходом к входу управлени  записью второго регистра и входу третьего элемента задержки, выход которого соединен с входом обнулени  первого счетчика, подключенного кодовым выходом к информационному входу второго регистра , соединенного выходом с вторым входом второго блока сравнени  и информационным входом первого регистра, подключенного выходом к второму входу первого 00 00 блока сравнени , выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подк-тюченного вторым входом к выхоСП ду второго блока сравнени  и третьему входу о первого элемента И.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в составе систем автоматического управлени  и специализированных вычислительных установок при вычислении производной частотно-импульсных сигналов.

Цель изобретени  - расширение диапазона дифференцируемых частот и повышение чувствительности устройства.

На чертеже представлена блок-схема дифференцирующего устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, блок 2 синхронизации, первый и второй счетчики 3 и 4, первый и второй регистры 5 и 6, первый и второй блоки 7 и 8 сравнени , с первого по третий элементы 9-11 задержки, делитель 12 частоты, преобразователь 13 широтно-импульсного сигнала в напр жение, первый и второй триггеры 14 и 15, с первого по третий элементы И 16-18 и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19.

Генератор 1 генерирует на первом выходе короткие импульсы с периодом следовани  То на втором его выходе формируютс  эти же импульсы, задержанные на врем , меньц ее TO.

Блоки 7 и 8 сравнени  формируют на своих выходах единичный сигнал в случае совпадени  между собой кодов, поступающих на их первые и вторые входы.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии счетчики 3 и 4, регистры 5 и 6 и триггеры 14 и 15 установлены в нуль; сигнал на выходе преобразовател  13 равен нулю; установлен также заданный коэффициент d делени  делител  2 частоты.

Импульсы дифференцируемой частоты f, поступающие на сигнальный вход блока 2 синхронизации, передаютс  на выход этого блока одновременно с очередными импульсами , поступающими на тактовый вход блока 2 с первого выхода генератора 1. Импульсы частоты fx с выхода блока 2 поступают на счетный вход счетчика 3. На счетный вход счетчика 4 поступают импульсы с второго выхода генератора 1, вызыва  периодическое переполнение этого счетчика, в результате на выходе делител  12 частоты формируютс  импульсы с периодом

Т, , где п количество разр дов счетчика 4.

Каждый импульс с выхода делител  12, поступа  на в.ход управлени  регистра 5, вызывает запись в этот регистр содержимого регистра б, затем (спуст  врем  задержки элемента 10) этот импульс поступает на вход управлени  регистром 6, вызыва  запись в этот регистр содержимого счетчика 3, после чего (спуст  врем  задержки элемента 11) этот импульс устанавливает в нуль счетчик 3. Все эти три действи  выполн ютс  в промежутке времени между импульсами с первого выхода генератора 1. К моментам времени

считывани  информации из счетчика 3 в нем образуетс  код суммы импульсов дифференцируемой частоты за врем  Т, т. е. входна  частота устройства в определенном масштабе. Таким образом, в регистры 5 и 6 записываютс  значени  входной чатоты устройства, измеренные в моменты времени, отсто щие друг от друга на врем  Т. Каждый выходной импульс делител  12 вызывает перемещение информации из счетчика 3 в регистры 5 и 6.

0 Таким образом, в регистре б всегда хранитс  код Ne последнего замера входной частоты, а в регистре 5 - код Ns предыдущего замера. Разность между этими кодами

A N6-NS

приближенно равна производной L входной частоты устройства по времени.

Пусть содержимое регистра б больше содержимого регистра 5 (входна  частота увеличиваетс ) и очередной импульс с выхода делител  12 осуществл ет выщеука0 занный перенос информации, при этом оба счетчика 3 и 4 оказываютс  установленными в нуль и импульсы с второго выхода генератора 1 начинают заполн ть счетчик 4. При этом сигналы на выходах блоков 7 и 8 сравнени  отсутствуют, элемент И 18 закрыт

5 по первому входу нулевым сигналом с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 и иимпульсы с первого выхода генератора 1 не проход т на выход элемента И 18. Триггер 14 находитс  при этом в нулевом состо нии .

Счетчик 4 продолжает накапливать импульсы с второго выхода генератора 1. После очередного импульса код счетчика 4 становитс  равным коду регистра 5 и срабатывает блок 7 сравнени , благодар  чему на выходе

5 элемента ИСК ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ возникает единичный сигнал и очередной импульс с первого выхода генератора 1 проходит через элемент И 18 на вход элемента 9 задержки и вторые входы элементов И 16 и 17. Импульс с выхода элемента и 18 через элемент И 17 устанавливает триггер 15 в нулевое состо ние (это состо ние соответствует положительному значению производной f), а спуст  врем  задержки элементом 9 устанавливает триггер 14 в единичное состо ние .

Следующим импульсом с второго выхода генератора 1 увеличиваетс  код счетчика 4 и нарушаетс  равенство кодов на входах блока 7 сравнени , выходной сигнал блока 7 становитс  равным нулю и через эле.мент

0 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 закрывает элемент И 18.

После поступлени  Д импульсов с второго выхода генератора 1 (с момента срабатывани  блока 7 сравнени ) код счетчика 4 становитс  равным коду регистра 6. Срабатывает блок 8 сравнени  и формирует на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 единичный сигнал. Очередной импульс с первого выхода генератора 1 поступает через элемент И 18 на вход элемента 9 задержки и на вторые входы элементов И 16 и 17. Этот импульс не проходит на выходы элементов И 16, 17, так как они закрыты сигналом, поступающим с инверсного выхода триггера 14 на их первые входы. Спуст  врем  задержки элемента 9 выходной импульс элемента И 18 устанавливает триггер 14 в исходное нулевое состо ние.

Следующий импульс с второго выхода генератора 1 увеличивает код счетчика 4, равенство кодов на входах блока 8 сравнени  нарущаетс  и выходной сигнал блока 8 становитс  равным нулю. После этого происходит дальнейшее накопление импульсов в счетчике 4 до момента его переполнени , после чего выщеописанный процесс повтор етс . Таким образом, за врем  между двум  импульсами переполнени  счетчика 4 триггер 14 находитс  в единичном состо нии в течение времени То Л. Указанный процесс повтор етс  d раз до по влени  следующего импульса на выходе делени  12 частоты, который осуществл ет обновление информации в регистры 5 и 6 и, следовательно, может изменить величину и знак разности А, т. е. знак и абсолютное значение производной. Таким образом, в процессе работы на входе преобразовател  13 будет щиротно-модулированный сигнал с длительностью импульса, пропорциональной абсолютному значению производной.

В случае понижени  входной частоты устройства, т. е. отрицательного значени  производной, выщеописанные действи  повтор ютс  с той лищь разницей, что вначале срабатывает блок 8 сравнени , а затем блок 7

сравнени . Поэтому импульс с выхода элемента И 18 при нулевом состо нии триггера 14 проходит через элемент И 16 и устанавливает триггер 15 в единичное состо ние, соответствующее отрицательному знаку производной .

Если входна  частота устройства посто нна , т. е. Д О, то блоки 7 и 8 срабатывают одновременно. При этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 остаетс  нулевой сигнал, запрещающий прохождение импульсов генератор 1 через элемент И 18. Триггер 14 остаетс  в нулевом состо нии, в течение всего времени Td, а триггер 15 индицирует при этом знак предществующего ненулевого значени  производной, что соответствует запаздывающему характеру формировани  напр жени  на выходе преобразовател  13.

Предлагаемое устройство позвол ет выполн ть дифференцирование в более щироком диапазоне изменени  частоты следовани  входных импульсов, так как минимальное значение imin периода следовани  входных импульсов ограничено лищь условием

Tmm О,

причем значение периода То может быть уменьшено в два раза, так как каждый из счетчиков 3 и 4 заполн етс  импульсами только с одного из выходов генератора 1. Отсутствие ограничени  Ттт по величине Td позвол ет обеспечить высокую чувствительность устройства в щироком диапазоне дифференцируемых частот за счет соответствующего изменени  интервала времени между моментами считывани  информации в регистры 5 и 6.

fx

Claims (1)

1. ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее делитель частоты, первый регистр, два счетчика, первый из которых соединен счетным входом с выходом блока синхронизации, подключенного сигнальным входом к входу устройства, а тактовым входом — к первому выходу генератора тактовых импульсов, первый триггер, соединенный прямым выходом с входом преобразователя широтно-импульсного сигнала в напряжение, и два элемента И, первый из которых подключен первым входом к инверсному выходу первого триггера, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона дифференцируемых частот и повышения чувствительности устройства, в него дополнительно введены второй регистр, два блока сравнения, три элемента задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий элемент И и второй триггер, выход которого является знаковым выходом устройства, а установоч- ные входы соединены с выходами первого и второго элементов И соответственно, причем второй вход второго элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, соединенного счетным входом через первый элемент задержки с вторыми входами первого и второго элементов И и выходом третьего элемента И, подключенного первым входом к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а вторым входом — к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, подключенного кодовым выходом к первым входам первого и второго блоков сравнения, а выходом переполнения — к входу делителя частоты, соединенного выходом с входом управления записью первого регистра и входом второго § элемента задержки, подключенного выходом ι к входу управления записью второго регистра И и входу третьего элемента задержки, выход которого соединен с входом обнуления первого счетчика, подключенного кодовым выхо- I дом к информационному входу второго ре- S гистра, соединенного выходом с вторым входом второго блока сравнения и информационным входом первого регистра, подключенного выходом к второму входу первого блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу второго блока сравнения и третьему входу первого элемента И.