SU1647845A1 - Преобразователь частоты следовани импульсов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области радиотехники , электроизмерительной техники и может быть использовано при построении устройств прецизионной синхронизации временных последовательностей импульсов с входным сигналом в измерител х параметров периодических процессов (анализаторах гармонического спектра, измерител х нелинейных искажений, регистраторах , фазометрах и проч.). Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  частоты следовани  периодических импульсов. Поставленна  цель достигаетс  введением в состав преобразовател  посто нного запоминающего устройства 8, второго преобразовател  врем -код 5, делител  4 с посто нным коэффициентом делени  и входного формировател  1 с соответствующими св з ми. Кроме того, в состав устройства вход т делитель 2 частоты с переменным коэффициентом делени , первый преобразователь врем -код 3, генератор б тактовых импульсов и преобразователь код-врем  7. Оригинальна  архитектура преобразовател  позволила свести погрешность преобразовани , св занную с неточностью результата делени  обобщенного входного периода на целочисленный коэффициент, практически к нулю. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области радиотехники , электроизмерительной техники и может быть использовано при построении устройств прецизионной синхронизации временных последовательностей импульсов с входным сигналом в измерител х параметров периодических процессов (анализаторах гармонического спектра, измерител х нелинейных искажений, регистраторах , фазометрах и проч.).

Целью изобретени   вл етс  повышение точности преобразовани  частоты следовани  периодических импульсов.

На фиг. 1 представлена функциональна  электрическа  схема преобразовател ; на фиг. 2 - схема преобразовател  врем - код.

Преобразователь частоты следовани  импульсов включает входной формирователь

1импульсов, выход которого через делитель

2частоты с переменным коэффициентом делени  соединен с информационным входом

.первого преобразовател  врем -код 3 и через делитель 4 частоты с посто нным коэффициентом делени  - с информационным входом второго преобразовател  врем - код 5. Тактовые входы первого 3 и второго 5 преобразователей врем -код объединены с выходом генератора 6 тактовых импульсов и тактовым входом преобразовател  код-врем  7. Перва  группа входов преобразовател  код-врем  7 обьединена с группой входов предустановки первого преобразовател  врем -код 3 и первой

сь

XI 00

сл

группой выходов посто нного запоминающего устройства 8, втора  группа выходов которого подключена к входам задани  коэффициента делител  2 частоты с переменным коэффициентом делени , а входы соединены с соответствующими выходами второго преобразовател  врем -код 5. Выход преобразовател  код-врем   вл етс  выходной шиной устройства.

Преобразователи врем -код устройства могут, например, содержать подключенную к тактовому входу последовательную цепочку, содержащую счетчики 9 и 10 соответственно младших и старших разр дов, выходы которых подключены к соответствующим входам выходного регистра 11 пам ти . Динамический вход записи информации выходного регистра 11 пам ти соединен с информационным входом преобразовател  и через элемент 12 задержки с обнул ющими входами счетчиков 9 и 10, Причем входы предустаноЁки первого преобразовател  врем -код 3  вл ютс  информационными входами счетчика 9 младших разр дов.

Все остальные преобразователи частоты следовани  импульсов также могут быть реализованы на стандартных элементах. Формирователь 1 может быть реализован на основе последовательно соединенных компаратора и ждущего мультивибратора. На его выходе в этом случае формируютс  короткие импульсы. Однако возможна и более проста  реализаци  формировател  - на основе усилител -ограничител . В этом случае выходным сигналом формировател  будет меандр. Делители 2 и 4 частоты могут быть реализованы на основе вычитающих счетчиков с предустановкой кода по дости- жейию нулевого состо ни . Величина кода равна коэффициенту делени  частоты. Делитель 4 частоты имеет фиксированный коэффициент делени , а коэффициент делени  делител  2 устанавливаетс  с выхода посто нного запоминающего устройства 8. Посто нное запоминающее устройство 8 может быть реализовано на базе микросхем ПЗУ, а также на основе программируемых логических матриц. Адресные входы и информационные выходы микросхем образуют соответственно входы и выходы посто нного запоминающего устройства 8. Преобразователь код-врем  7 может быть реализован в виде вычитающего счетчика с предустановкой кода на информационных входах по достижению нулевого состо ни  разр дов.

В преобразовател х подобного класса номинальный период ТВых следовани  выходных импульсов определ етс  по формуле

Твых -

Тех П10

- Г Тех -1 Тех т0 -L N7 J+r No fNoL No

Твых + {Твых} ,(1)

где и {} - цела  и дробна  части числа; Твх - период входного сигнала; то - коэффициент делени  входного делител  преобразовател  врем -код ;

No - коэффициент делени  счетчиков 9, 0 10 преобразовател  врем -код.

Повышение точности преобразовани  производитс  за счет исключени  дробной части числа выходного периода, т е. получени  зависимости

5 т«-тmi

- Г Твх mi -| , , L N, J Твых1

NI l(2)

В случае близких mi и N) (например, NI mi + 1) из (1) и (2) можно получить следующие выражени : 01

mi -К5-:г -г, (3)

N

1Мо /

т0 V

1 +

Твых4 Твых

)

1

Mr

NЈ mo

/1+gH l 1 I ebtxj /

+ 1

(4)

Выражени  (З) и (4) позвол ют определить дл  за вл емого устройства значени 

коэффициентов mj и NI, при которых погрешность , св занна  с неточностью делени  кода обобщенного входного периода на коэффициент умножени  частоты практически сведена к нулю (дробна  часть {ТВых|} в

выражении (2) отсутствует).

По существу, введенное в состав преобразовател  последовательности импульсов посто нное запоминающее устройство, в котором по соответствующим адресам заранее записаны значени  mi и NI, позвол ет в процессе работы ло имеющимс  величинам т0 и No формировать такие величины ml и NI, при которых выполн етс  выражение (2). Устройство работает следующим образом .

При поступлении на вход преобразовател  сигнала с периодом ТВх на выходе формировател  1 формируетс  последова- тельность импульсов с тем же периодом следовани , котора  через делитель 4 частоты С коэффициентом делени  nV поступает в преобразователь врем -код 5, где происходит накопление кодового эквивалента обобщенного входного периода т0Т8х. При

этом дробна  часть периода по модулю N0 накапливаетс  в счетчике 9 младших разр дов преобразовател  врем -код 5 (код {Твых}-No), а цела  часть периода Твых - в счетчике 10 старших разр дов. На основании этого кода и с учетом того, что величины то и No известны, на выходе посто нного запоминающего устройства 8 устанавливаютс  коды коэффициентов пересчета mi и NI согласно выражени м (3) и (4). Коэффициент mi поступает на кодовый вход управл емого делител  2 частоты, на выходе которого формируетс  последовательность импульсов с обобщенным периодом TBX mi. Кодовый эквивалент этого периода по модулю NI накапливаетс  в счетчиках 9 и 10 младших и старших разр дов преобразовател  врем -код 3 и поступает на первый вход преобразовател  код-врем  7. В этом формируетс  временна  последовательность , соответствующа  минимальной погрешности формировани  периода следовани  выходных импульсов преобразовател  частоты.

Таким образом, в за вленном устройстве погрешность, св занна  с неточным делением обобщенного входного периода на коэффициент N, сведена практически к нулю .

Рассмотрим численный пример, позвол ющий количественно оценить преимущества за вл емого объекта.

Пусть fax 1 кГц, частота генератора б тактовых импульсов fo 10 мГц. Номинальные коэффициенты умножени  и делени  частоты No 512 и т0 5.11. Тогда, учитыва , что код ТВх fo/fex, дл  устройства-прототипа из (1) имеем

Твых Тех -m0 104 -511

No512

Твых 9980, {Твых} 0,4687(5)

Погрешность формировани  выходных импульсов за врем  обобщенного входного периода в прототипе определ етс  по формуле

А0 ТвхГоо - {Твых} No

0,4687 512 239.97(6)

В за вленном преобразователе коэффициенты mi и NI определ ютс  из (3) и (4)

т| 512 ,, , 0.4687 v .. 499; 5ТГ ( 1 + 9980 ) 1 NI 500(7)

Погрешность А) формировани  выходных импульсов за вл емого устройства Ai TBx-mi-n ebix Ni 104 499 -9980- 500 0(8)

Из рассмотренного примера видно, что точность за вл емого устройства по сравнению с прототипом существенно увеличилась за счет того, что дробна  часть кода выходного периода практически сведена к нулю. При этом значени  NI и mj незначи 9980 ,4687

тельно отличаютс  от коэффициентов N0 и т0 устройства- прототипа.

Следует отметить, что несмотр  на некоторые вариации коэффициентов mi и NI 5 за вл емый преобразователь может широко примен тьс  в измерительной аппаратуре , так как дл  большинства приборов с цифровой записью отсчетов (например, в стробоскопических осциллографах, регист10 раторах, анализаторах гармонического спектра, измерител х коэффициента гармоник , фазометрах, и проч.) принципиальным  вл етс  не количество отсчетов на период сигнала и факт изменени  коэффициента

Claims (2)

15 передачи устройства синхронизации, а точность преобразовани  частоты, позвол юща  осуществл ть прецизионное синхронное с входным периодом стробиро- вание исследуемого сигнала. Дополнитель0 ным преимуществом за вл емого объекта  вл етс  то, что улучшение метрологических характеристик достигаетс  без увеличени  тактовой частоты опорного генератора. Формула изобретени 

5 1. Преобразователь частоты следовани  импульсов, содержащий делитель частоты с переменным коэффициентом делени , соединенный выходом с информационным входом первого преобразовател  врем -код,

0 входы предустановки которого объединены с первой группой входов преобразовател  код-врем , втора  группа входов которого соединена с соответствующими выходами первого преобразовател  врем -код., а

5 выход - с выходной шиной устройства, тактовые входы преобразователей врем -код и код-врем  объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, о т- личающийс  тем, что, с целью повыше0 ни  точности преобразовани , в устройство дололнительно введены последовательно соединенные входной формирователь импульсов , делитель частоты, второй преобразователь врем -код и посто нное

5 запоминающее устройство, перва  и втора  группы выходов которого подключены соответственно к входам предустановки первого преобразовател  врем -код и входам задани  коэффициента пересчета делител  часто0 ты с переменным коэффициента делени , вход которого объединен с выходом входного формировател  импульсов, а тактовый вход второго преобразовател  врем -код подключен к выходу генератора тактовых импульсов.

5

2. Преобразователь поп. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что преобразователь врем - код содержит подключенную к тактовому входу последовательную цепочку, содержащую счетчики младших и старших разр дов, выходы которых объединены с соответствующими входами информации выходного регистра пам ти, вход записи информации которого соединен с информационным входом преобразовател  и через элемент

задержки - с обнул ющими входами счетчи- 5 ших разр дов.

Вход

ков импульсов старших и младших разр дов , причем входы предустановки первого преобразовател  врем -код  вл ютс  информационными входами счетчика млад Риг .1

Фиг. 2

D D

I