SU420113A1 - Преобразователь фаза-частота - Google Patents

Description

Изобретение относитс  « области цифровой иреобразовательной тежшки и может ашйти применение в системах у;пра1вле1ни , телемехаН:ики и диста11Ц110:Н11ото «аитрол . Известны цифр01вые преобразователи фа- 5 за-частота с промежуточным врем -импульсным нреобразсваливм, .содержащие унра;влепи , генератор эталонной частоты, уи равл емые вентили, счетчики и грунну И1Мпульсно-потенциальных вентилей.10 Предлагаемое уст:рой ство отличаетс  от известных те.м, что iB Нем счет1ные входы триггеpOiB сумматора поразр дно соеди ены с вы.ходамИ триггеров су.ммирующего счетчи-ка вто- 15 рой группы импульоно-потепциальных вентилей , выходы iKOTcipbix подключены « счетньгм входам триггеров сумматора, потенциальные входы - к вы.ходал триггеров 1сум:ми|рующего счетчика. И.мпульсные входы объедш1еа1ы и 20 через первый управл емый вентиль соединены с 1ВЫХОДОМ генератора эталонной частоты и со входоМ вторСГО управл емого вентил , выход которого, в свою очередь, подключен ко входу суммирующего счетчика.25 Это позвол ет повысить точность иреобразовани  угла сдвига фаз в частоту следовани  импульсов. Иринции действи  преобразовател  заключаетс  в следующем. 30 Ве тичина фазового сдвига ф, выраженна  Г|радусах, между двум  входными сииусоильиыми снгнала;л1и определ етс  известным отношениел;: с :360-Л, Т е /.; - промежуток времен.и, соответствующий углу сдвига фаз ф, Т - период входного сигнала. Частота, котора  должна быть сформирова , равна f.K., е К - коэффициент пропорцноцальиостн. Это.му условию удовлетвор ет частота, опдел ема  следующем выражением; f -f 360 ° NNf, е /о- эталонна  частота; А/о - чнсло импульсов эталонной частоты , укладывающихс  в односекундиом временном ннтервале; п-число импульсов эталоипой частоты за врем  /с, соответствующее углу сдвига фаз ф; А -число импульсов эталопиой частоты за один Г входного сигнала .

Из выражени  (2) следует, что если чЗСтоту /о выбрать равной 360, где i - иекоторын коэффициент атропорциолалы-юсти, выражение (2) при.нимает вид:

f. -/о

iN

т. е. MaiCTOTH / пропОрциональна фазовому сдвигу.

На чертеже предста;влена структурна  схема преобразовател , реализующего соотношение (3).

В .состав прибора вход т фо|рмирователь 1, блок управлени  2, управл емые вентили 3- 5, генератор 6 эталонпой частоты, вычитающий счетчик 7, суммирующий Счетчик 8, логический элемент «ИЛИ 9, две группы импульсно-потенциальных вентилей переноса 10 и 11, сулшатор 12 параллельного типа и элемент задержки 13.

В исходном состо иИИ тр«ггер1ные  чейки счетчиков 7 -и 8 -и суМ|Матора 12 наход тс  в нулевОМ состо 1Е1И1И, с блока управлени  2 на управл емые вентили 3-5 поданы запираюш ,,ие потенциалы. Выход вентил  3 подключен к счепным входам тех триггериых  чеек вычитающего счетчи1ка 7, чтобы каждым импульсом частоты /о генератора 6, прощедшим через вентиль 3, в счетчик 7 вводилось число i иа вычитание.

Счетчики 7 и 8 соеди непы поразр дно с сум .маторо-м 12 iipynnaiMiH импульсно-потенциальных вентилей переноса 10 и 11 так, что при наличии :им пульса переноса ina их импульсных входах со стороны элемента «ИЛР 9 и вентил  11, соответственно, в сумматор 12 перенО )С тс  пр мые .коды чисе.л, записанных в счетчиках 7 и 8.

В схеме формирователь 1 служит дл  выделени  двух вре,меИ|11ых интервалов, соответствующих углу сдвига фаз и периоду исследуемых сигналов. Блок управлени  2 открывает вентиль 4 на промежуток времени t- , а вентиль 3-на один период входиого сигнала. Б результате за первый период входного сигнала в счетчики 7 и 8 запишутс  соответственно числа (С-iiV и п, ,где С-емкость счетчика 7.

По окончании ие|рвого периода входиого сигнала с блока упра1влеии  2 через элемент «ИЛИ 9 на группу импульсно-потенциальных вентилей переноса 10 подаетс  им.пульс на перенос пОКазаии счетчика 7 в суМ.матор 12. В результате в сумматоре 12 запищетс  число (С-iN). Одновременно с блока управлени  2 иа вентиль 5 подаетс  разрещающий нотеппиал .

Начина  со второго периода, (дый импульс частоты /о генератора 6, прошедший через вентиль 5, посредством группы вентилей переноса 11 переносит число п, хран н еес  в счетчике 8, в суМ|Матор 12. В этом случае на выходе сумматора формируютс  импульсы с частотой следовани  / /Сф.

Действительно, пусть при постуилении т-, импульсов частоты fo на вход группы Бе ггилей 11 имеет место . Тогда иа взлходе сумматора 12, емкость которого равна С, по витс  импульс переполнен.и , а в сумматоре остаетс  число Ai mirt-iN. Импульс переполнени  сумматора 12 поступает на выход устройства и по цепи обратной св зи (через элемент задержки 13 и элемент «ИЛИ 9) - на перенос показаний .счетч ика 7 в сумматор 12. В результате в сумматоре будет занисапо число Д1 С-LV+Д.

Второй импульс переиоЛИени  сум1матора 12 по витс , когда будет место условие mzu iN-AI, где т - число импульсов частоты /о, прошедших на группу вентилей 11 после по влени  первого выходного импульса сумматора 12.

В дальнейшем процессы в схеме циклически повтор ютс .

Так как после каждого очередного переполнени  сумматора 12 IB 1нем остаетс  число , где , 2, 3, ... - число импульсов частоты /о, заключенное между двум  Соседними выходными имнульса1ми иреобразовате rwi , .

л , Может быть равно лиоо | - |-г1, лиоо

iN

iN

- цела  часть ч:исла -

п

Если вынолнить условие , временные иитервалы, заключеииые между соседними выходными импульсами устройства, нра тически равны между со|бой.

Таким образом, иериод следовани  выходных импульсов нреобразовагел  определитс  ;ыражеиием:

J, iN j

1

(4)

где Г„ -

J / n

Jo

Иереход  к

выходиой частоте приоора, получ им:

.

(5)

Л1етодическа  погрешность преобр,азова|ии  может быть опенена по формуле

п/„,

ш

С учетом методической погрещности преобразовани  (Временных интервалов / И Тв числовые эквиваленты п (и V соот1ветственио, соотнощение (6) запищетс  как

п + 1,,

7(

Из последнего выражеии  следует, что максимальное значение -у имеет место при п х N, т. е. при срлгЗбО И может быть оденено по приближсЕной формуле

Тмакс - Г(о)

I

Соответствующим выбором ча стоты эталонного генератора /о методическа  погреш1ность может быть сделана околь угодно малой в широжам диапазоне из менепи  входных частот и фазовых сдвигов.

П ip е д м е т ;и з о б :р е т е н и  

Преобразователь фаза-частота, содернсащий соединенные .последовательно генератор этаЛ01н:ной частоты, группу управл емых вентилей , счетчИК и группу и.млульсно-потенциальных вентилей, форфиирователь и блок управлени , о т л и ч а ю щ н и с   тем, что, с целью повышени  точности .работы преобразовател , в него -введелы долол -штель-но две группы управл емых вентилей, счетчик, группа импульсно-потепциальиых вентилей, сумматор, элемент задержки и логический элемент «ИЛИ, причем входы дололлителыньтх групп управл емых вентилей соединены с выходом генератора эталонной частоты, выходы одной дополнительной группы управл емых вентилей соединены со входами счетчика, выход счетч« ча через дополнительную группу пмпульспо-потенциальпых вентилей, управл ющпе входы которых соединены с выходами другой дополнительной группы управл емых вентилей, подключен к первому входу сумматора, ко вюрОМу входу которого подключены выходы ПС:рвого счетчика через группу пмпульспо-потенциальных вентиле, управл ющие входы которых соединены с выходом логического элемента «ИЛИ, один вход которого соединен через элемент задержки с выходов. сумматора,

а второй вход - с блоком управлени , выходы :которого подключены к управл ющим входам дополнительных групп управл емых вептилей , а вход блока управлени  подключеп к выходу фop гiфoвaтoл .