SU436357A1 - Цифровой функциональный преобразователь частоты следования импульсов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области преобразовани  аналоговой информации ее цифровым эквивалентом в определенной функциональной зависимости.

Известно устройство функционального преобразовани  аналоговых величин, основанное на использовании методов линейной и нелинейной аппроксимации требуемой функциональной зависимости с последующим превращением в цифровую форму.

Оно содержит два счетчика, первый вход первого из которых через первый ключ соединен с выходом генератора образцовой частоты И входом блока синхронизации, а выход через блок ключей, управл ющие входы которых подключены к выходу блока синхронизации, соединен с выходным регистром.

Известное устройство требует большого количества участков аппроксимации дл  обеспечени  заданной точности, что приводит к резкому увеличению количества оборудовани ; не совмещает операций функционального преобразовани  и кодировани  на одном оборудовании , а также требует большой его перестройки при переходе на другие функциональные зависимости.

Предложенный преобразователь, с целью повышени  точности и расширенного функциональных возможностей, содержит блок задани  границ участков аппроксимации, блоки

записи числа, второй ключ и управл ющий триггер, выход которого подключен к управл ющим входам первого и второго ключей, его первый вход присоединен к выходу блока синхронизации , а второй вход - к выходу второго счетчика, первый вход которого через второй ключ соединен со входом преобразовател , а второй вход присоединен к выходу первого блока записи числа и через второй блок

записи числа - к выходу блока синхронизации; выход первого счетчика через блок задани  границ участков аппроксимации соединен с первыми входами первого и третьего блоков записи числа, вторые входы которых подключены к выходу блока синхронизации; выход третьего блока записи числа соединен со вторым входом первого счетчика.

Блок-схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Преобразователь состоит из генератора 1 образцовой частоты, блока синхронизации 2, собранного по пересчетной схеме, первого ключа 3, второго ключа 4, управл ющего триггера 5, первого счетчика 6, второго счетчика 7, блоков 8, 9, 10 записи числа, блока 11 задани  границ участков аппроксимации, собранного по схеме дешифратора и имеющего число выходов , равное числу участков аппроксимации,

блока ключей 12 и выходного регистра 13.

Изменение аппроксимирующей функции может быть легко осуществлено изменением коммутаций в дещифраторах блоков 9, 10 записи числа и блока 11 задани  границ участков аппроксимации.

Заданна  функциональна  зависимость код Л - частота FX следовани  входных импульсов аппроксимируетс  набором участков, воспроизвод щих ее с наибольшей точностью, выбираемых из гиперболических зависимостей, формируемых подсчетом в первом счетчике 6 импульсов образцовой частоты FQ за различное число k периодов частоты следовани  входных импульсов. Кажда  гиперболическа  зависи.мость из этого семейства может быть рассчитана по формуле:

N , F..

где Nk-(код) число импульсов генератора образцовой частоты FO, сосчитанное основным счетчиком.

Если выбранный дл  аппроксимации участок зависимости ) повтор ет с требуемой точностью заданную зависимость (Fx), но находитс  на другом уровне, то в первый счетчик 6 вводитс  код дополнени  АЛ, посто нный дл  этого участка. Конец этого участка и его характеристики в виде чисел дополнени  в оба счетчика фиксируютс  в блоках И, 10, 9 соответственно. Выбор значений этих чисел производ т, исход  из длины участка и точности аппроксимации заданной функциональной зависимости.

Можно показать, что заданна  зависимость (Fx) аппроксимируетс  набором участков гиперболических зависимостей воспроизводимых согласно формуле:

- + ) .

N,

/ -

где п - число участков аппроксимации;

kj - число периодов частоты FX на /-м участке;

A/Vj- код дополнени , вводимый в первый счетчик 6.

Число участков аппроксимации определ етс  диапазоном изменени  выходной величины и заданной точностью аппроксимации.

Устройство работает циклами следующим образом.

Блок синхронизации 2 последовательно вырабатывает три импульса команды: «начало цикла, «измерение, «передача и импульс - команду «ключ, совпадающую по времени подачи с первыми двум  командами. По команде переключаетс  управл ющий триггер 5, который открывает ключи 3 и 4, пропускающие импульсы частоты FO на первый счетчик 6 и импульсы частоты FX на второй счетчик 7.

По команде «начало цикла во второй счетчик 7 заноситс  посто нное число из блока 8 записи числа. Сигнал переполнени  второго

счетчика 7 перебрасывает в исходное состо ние управл ющий триггер 5, который прекращает поступление импульсов частот FO и /жСосчитанное на это врем  первым счетчиком 6 число (код) импульсов частоты FO сравниваетс  в блоке 11 с кодами концов участков аппроксимации и выбираетс  необходимый участок аппроксимации, заканчивающийс  установлением в блоках 10 и 9 соответствующих этому

участку чисел дополнени  АЛ/j и kj.

По команде «измерение числа дополнени  &.NJ и kj .переход т (записываютс ) в счетчики 6 и 7 соответственно. Второй счетчик 7, сосчитав установленное дл  этого участка аппроксима .ции число (kj) периодов частоты FX импульсом переполнени , поступающим на триггер 5, прекращает поступление импульсов частот FO и FX. Накопленное на это врем  в первом счетчике 6 число импульсов частоты

и определ ет код функционально преобразуемой величины FX.

По команде «передача код из счетчика 6 переписываетс  в выходной регистр 13 через блок ключей 12.

На этом цикл заканчиваетс , преобразователь переходит в исходное состо ние и блок синхронизации 2 повтор ет выработку команд и всей работы преобразовател . Динамический диапазон цифрового функционального преобразовател , частоты следовани  импульсов лежат в пределах единиц миллисекунд и определ ютс  в основном элементной базой. При ее улучщении врем  функционального преобразовани  может быть значительно сокращено.

Предлагаемый цифровой функциональный преобразователь позвол ет совместить операции функционального преобразовани  и кодировани  на одном оборудовании и получать

выходную информацию (цифровой код) непрерывно с выходного регистра 13, значени  кода в котором циклически измен ютс  и соответствуют в определенной функциональной зависимости входной информации, представленной частотой следовани  импульсов.

Формирование значений выходной информации не зависит от законов поступлени  информации во времени, так как в каждом цикле предусмотрен выбор участка аппроксимации.

Предлагаемый преобразователь позвол ет совместить целый р д операций по обработке входной информации, представленной частогой следовани  импульсов: вычисление начального значени  (смещение щкалы), усреднение

р да значений, масштабирование (получение отсчета непосредственно в единицах измер емого параметра) и линеаризацию. Дл  эгого программирование (ввод исходных данных в блоки 9 и 10 записи чисел, а также в блок 11

задани  границ участков аппроксимации) следует производить с учетом всех перечисленных операций.

Предлагаемый цифровой функциональный преобразователь может быть использован в

системах автоматизируемого управлени , использующих средства вычислительной техники , а также в системах цифровой обработки информации.

Предмет изобретени 

Цифровой функциональный нреобразователь частоты следовани  имнульсов, содержащий два счетчика, первый вход первого из которых через первый ключ соединен с выходом генератора образцовой частоты и входом блока синхронизации, а выход через блок ключей, управл ющие входы которых подключены к выходу блока синхронизации, соединен с выходным регистром, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  функциональных возможностей, он содержит блок задани  границ участков аппроксимации , блоки записи числа, второй ключ и управл ющий триггер, выход которого подключен к управл ющим входам первого и второго ключей, его первый вход присоединен к выходу блока синхронизации, а второй вход - к выходу второго счетчика, первый вход которого через второй ключ соединен со входом преобразовател , а второй вход присоединен к выходу первого блока записи числа и через второй блок записи числа - к выходу блока синхронизации, выход первого счетчика через блок задани  границ участков аппроксимации соединен с первыми входами первого и третьего блоков записи числа, вторые входы которых подключены к выходу блока синхронизации , выход третьего блока записи числа соединен со вторым входом первого счетчика.