SU1732361A1 - Частотно-импульсное вычислительное устройство - Google Patents

Abstract

Частотно-импульсное вычислительное устройство относитс  к области измерительной техники и может быть использовано при построении цифровых процентных частотомеров . Цель изобретени  - расширение области применени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство содержит элементы И 1 и 2, реверсивный счетчик 3, регистр 4, блок формировани  временных интервалов 5, триггер 6, вычитающий счетчик 7 и блок опорных частот. 1 ил.

Description

сл

с

ы

,со

iN СО

о

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при построении цифровых процентных частотомеров ,

Известны устройства, используемые в измерительной технике, содержащие реверсивный счетчик импульсов, регистр и ключи с соответствующими св з ми. В этих устройствах , принцип работы которого основан на реализации алгоритма преобразовани  с итерационной аддитивной коррекцией погрешности, осуществл етс  преобразование (умножение) входной частоты на число, заданное отношением двух кодов. Характерной особенностью известных устройств  вл етс  малое врем  переходного процесса установлени  выходной величины после скачкообразного измерени  входной.

Известно также устройство, содержащее реверсивный счетчик импульсов и ключи, предназначенное дл  функционального преобразовани  частоты (умножени  частоты).

Данное устройство имеет низкое быстродействие , вследствие отсутстви  выборки и запоминани  текущего кода реверсивного счетчика (выполн емого регистром). Общим недостатком известных устройств  вл етс  невозможность непосредственного их использовани  в случае, если на вход устройства необходимо подавать две частоты, а на выходе получить код, пропорциональный отношению разности этих частот к одной из них.

Известно устройство, содержащее блок сложени  и вычитани , реверсивный счетчик импульсов, схему сравнени  кодов, счетчик импульсов и блок управлени .

Это устройство обладает важным недостатком , который состоит в том, что, благодар  наличию в составе устройства блока сложени -вычитани  при изменении неравенства f0 fx на fo fx и наоборот, в известном устройстве возможны сбои, что  вл етс  недопустимым в целом р де применений устройства, т.е. этот недостаток ограничивает область применени  известного устройства.

Известно устройство, содержащее измерители числа периодов, блок выбора частоты , формирователь интервала измерени  и реверсивный накопитель. Одним из недостатков этого устройства  вл етс  то, что требуютс  большие аппаратурные затраты за счет наличи  в его составе умножител  частоты. Этот блок в р де случаев должен обеспечивать довольно большой коэффициент умножени  частоты (например, 50). К тому же этот коэффициент необходимо измен ть при изменении диапазона входной

частоты. Это также  вл етс  недостатком данного устройства.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее реверсиейый счетчик импульсов, регистр и ключи с соответствующими св з ми. В этом устройстве осуществл етс  умножение частоты на отношение двух кодов, т.е. функциональное преобразование вида fiNi/Na, при

0 этом реализуетс  алгоритм преобразовани  с иттерационной аддитивной коррекцией погрешности преобразовани , обеспечивающий высокое быстродействие. Однако известное устройство не может быть исполь5 зовано непосредственно в случае необходимости функционального преобразовани  вида (fi - fa) /fi, что ограничивает его функциональные возможности и, следовательно, область применени .

0 Целью изобретени   вл етс  расширение области применени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее первый и второй элементы И, выходы которых соединены с

5 первым и вторым счетными входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с установочным входом регистра, блок формировани  временных интервалов, первый выход которого соединен с первым входом

0 первого элемента И, а второй выход - с входом разрешени  записи регистра, триггер , вычитающий счетчик и блок опорных частот, а блок формировани  временных интервалов выполнен в виде первого и второго

5 счетчиков и триггера, выход которого  вл етс  первым выходом блока формировани  временных интервалов, в котором выход первого счетчика подключен к первому входу триггера и к входу сброса второго счетчи0 ка, выход которого соединен с вторым входом триггера, а выход первого счетчика  вл етс  вторым выходом блока формировани  временных интервалов, а счетные входы первого и второго счетчиков этого блока  вл ютс  со5 ответственно первым и вторым входами устройства , выход регистра подключен к выходу устройства и к установочному входу вычитающего счетчика, счетный вход которого соединен с первым входом устройства, а вход

0 разрешени  счета соединен с первым входом триггера и с первым выходом блока формировани  временных интервалов, а выход счетчика соединен с вторым входом триггера, выход которого подключен к первому входу второ5 го элемента И, а ьторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами блока опорных частот.

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит элементы И 1 и 2, выходы которых соединены с первым и вторым счетными входами реверсивного счетчика 3, выход которого соединен с установочным входом регистра 4, блок 5 формировани  временных интервалов, первый выход которого соединен с первым входом элемента И 1, а второй выход - с входом разрешени  записи регистра 4, триггер 6, вычитающий счетчик 7 и блок 8 опорных частот, а блок 5 формировани  временных интервалов выполнен в виде счетчиков 9 и 10 и триггера 11, выход которого  вл етс  первым выходом блока 5 формировани  временных интервалов, в котором выход счетчика 10 подключен к первому входу триггера и к входу сброса счетчика 9, выход которого соединен с вторым входом триггера , а выход счетчика 10  вл етс  вторым выходом блока 5 формировани  временных интервалов, а счетные входы счетчиков 9 и 10 этого блока  вл ютс  соответственно первым и вторым входами устройства, выход регистра 4 подключен к выходу устройства и к установочному входу вычитающего счетчика 7, счетный вход которого соединен с первым входом устройства, а вход разрешени  счета соединен с первым входом триггера бис первым выходом блока 5 формировани  временных интервалов, а выход счетчика 7 соединен с вторым входом триггера 6, выход которого подключен к первому входу элемента И 2, а вторые входы элементов И 1 и 2 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 8 опорных частот.

Счетчик 9 импульсов осуществл ет подсчет импульсов, поступающих на первый вход устройства частоты f0, а счетчик 10 - импульсов, поступающих на второй вход устройства частоты fx. Импульс переноса счетчика 9 устанавливает в единичное состо ние триггер 11, а импульс переноса счетчика 10 сбрасывает триггер 11 в нулевое состо ние. Поскольку счетчик 9 устанавливаетс  в нулевое состо ние импульсом с выхода счетчика 10, то длительность импульса на выходе триггера 11 определ етс  выражением

N2 INi fx То

где NI и N2 - модули пересчета счетчиков 9 и 10 соответственно;

Ti и Та - врем , за которое переполн ютс  счетчики 9 и 10 от момента сброса в О.

Импульс переноса счетчика 10 осуществл ет также перепись кода реверсивного счетчика 3 в регистр 4. За врем  между

ДТ Т2-Т1

0)

0

5

0

5

0

5

очередными импульсами переписи ке 3 поступает пачка импульсов по входу суммировани  с числом импульсов, равным

N+ AT f3Ti,(2)

где fsri - частота импульсов, поступающих с блока 8. Подставив (1) в (2), получим

N+ -)

По входу вычитани  за врем  между соседними импульсами переписи в счетчик 3 поступает пачка импульсов с числом импульсов, равным

N- Тхтэт2,(4)

где Тх - длительность импульса на выходе триггера 6;

f3i2 - частота импульсов, поступающих с блока 8.

Поскольку триггер 6 устанавливаетс  в единичное состо ние в момент переписи кода Ывых из регистра 4 в счетчик 7, а в нулевое состо ние - импульсом переноса счетчика 7, который подсчитывает убывающим итогом импульсы частотой fx , то его длительность определ етс  выражением

.(5)

В установившемс  режиме в счетчике 3 наблюдаетс  баланс чисел импульсов, поступающих по обоим входам, т.е. N+ N-. С учетом (3), (4) и (5) получим rNz NbЈ NB

/IV2 iMUr

47 lo-)1-fsT2

(6)

TX io fx

Преобразовав последнее выражение, положив NI N2, получим

NBMX

fo -fx

KAf To

(7)

0

5

0

5

где К

Nifail Тэт2

-посто нна  величина;

A f f о - fx - абсолютное отклонение частоты fx от f0.

Выражение (7) представл ет собой уравнение преобразовани  устройства, осуществл ющего преобразование относительного отклонени  частоты в код, т.е. функциональное преобразование вида Af/f- N. Такое устройство может использоватьс  в качестве процентного частотомера.

Данное устройство работоспособно при fo fx. Легко доработать его и до варианта, не завис щего от этого услови , поставив схемы коммутации, однако это не оправданно , так как это не всегда надо и так как схемы коммутадии больше завис т от условий применени  данного устройства, чем от него самого.

Введениме в состав устройства таких простых блоков, как три счетчика импульсов , двух триггеров и блока опорных частот

(роль последнего также могут выполн ть счетчики импульсов, если в качестве опорной используетс  одна из выходных частот fo). позвол ет расширить его функциональные возможности, а именно, предлагаемое устройство может использоватьс  в качестве процентного частотомера, что значительно расшир ет его область применени  и устран ет в р де случаев необходимость в разработке новых устройств аналогичного назначени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Частотно-импульсное вычислительное устройство, содержащее первый и второй элементы И, выходы которых соединены с первым и вторым счетными входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с установочными входами регистра, блок формировани  временных интервалов, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, а второй выход - с входом разрешени  записи регистра , о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью расширени  области применени , в него введены триггер, вычитающий счетчик и блок опорных частот, а блок формировани 

   временных интервалов выполнен в виде первого и второго счетчиков и триггера, выход которого  вл етс  первым выходом блока формировани  временных интервалов, в котором выход первого счетчика подключен к первому входу триггера и к входу сброса второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом триггера, выход первого счетчика  вл етс  вторым выходом блока формировани  временных интервалов, а счетные входы первого и второго счетчиков этого блока  вл ютс  соответственно первым и вторым входами устройства, выход регистра подключен к выходу устройства и к установочному входу вычитающего счетчика , счетный вход которого соединен с первым входом устройства, вход разрешени  счета соединен с первым входом триггера и с первым выходом блока формировани  временных интервалов, а выход счетчика соединен с вторым входом триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, а вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым выходами блока опорных частот.