SU732904A1

SU732904A1 - Device for differentiating frequency pulse signals

Info

Publication number: SU732904A1
Application number: SU772543374A
Authority: SU
Inventors: Николай Петрович Сергеев; Виталий Федотович Тарасов; Михаил Александрович Щербаков
Original assignee: Пензенский Политехнический Институт
Priority date: 1977-11-10
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1980-05-05

Description

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в цифро-частотных системах измерения и управления.The invention relates to the field of automation and computer technology and can be used in digital-frequency measurement and control systems.

Известно устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов, содержащее блок вычитания интервалов времени, блок возведения частоты в куб, элемент И и счетчик результата [Г] .A device for differentiating frequency-pulse signals, comprising a unit for subtracting time intervals, a unit for raising a frequency into a cube, an element And, and a result counter [G].

Недостатком устройства является пониженная точность формирования производной частотно-импульсного сигнала.The disadvantage of this device is the reduced accuracy of the derivative of the frequency-pulse signal.

Известно также устройсво для дифференцирования частотно-импульсных сиг-: налов, содержащее функциональный гене- _JSратор, блок управления, генератор импульсов, регистр памяти и дешифратор, счетчики, делители частоты, элементы Ии реверсивный счетчик результата И ·A device for differentiating frequency-pulse signals is also known: it contains a functional _JS generator, a control unit, a pulse generator, a memory register and a decoder, counters, frequency dividers, AND elements, and a reversible result counter AND

Недостатком устройства является слож^° ность конструктивной реализации.The disadvantage of this device is the complexity of the constructive implementation.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для дифференцирова2 ния,частотно—импульсных сигналов, содержащее частотно-импульсный функциональный преобразователь, подключенный входом к входной шине устройства и соединенный первым выходом с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока вычитания интервалов времени, а выход элемента И соединен с входом счетчика результата, причем вход блока вычитания интервалов времени подключен к входной шине устройства [3] .Closest to the proposed device is a device for differentiating frequency-pulse signals, containing a frequency-pulse functional converter connected to the input bus of the device and connected by the first output to the first input of the And element, the second input of which is connected to the output of the unit for subtracting time intervals, and the output of the AND element is connected to the input of the result counter, and the input of the unit for subtracting time intervals is connected to the input bus of the device [3].

Недостатком устройства является пониженная точность формирования цифрового кода производной, обусловленная как наличием методической ошибки измерения, так и недостаточно высокой величиной частоты следования импульсов заполнения счетчика результата с выхода функционального преобразователя.The disadvantage of this device is the reduced accuracy of generating the digital code of the derivative, due to both the presence of a methodological measurement error and the insufficiently high value of the pulse repetition rate of the result counter filling from the output of the functional converter.

Цель изобретения — повышение точности формирования цифрового кода производной.The purpose of the invention is to increase the accuracy of generating a digital derivative code.

Цель достигается тем, что в устройство для дифференцирования частотно-импульсных сигналов, содержащее частотно-импульсный функциональный преобразователь, 'подключенный входом к входной ₅шине устройства и соединенный первым выходом с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока вычитания интервалов времени, а выход элемента И соединен с входом 10 счетчика результата, дополнительно введены сдвигающий регистр и триггер, подключенный выходом к входу блока вычитания интервалов времени, причем первый вход триггера соединен с входной шиной ¹⁵устройства и информационным входом сдвигающего регистра, управляющий вход которого подключен к второму выходу частотно-импульсного функционального преобразователя, а выход сдвигающего ре- 20 гистра соединен с вторым входом триггера.The goal is achieved in that in a device for differentiating pulse-frequency signals containing a pulse-frequency functional converter 'connected to the input to the input ₅ bus of the device and connected by the first output to the first input of the And element, the second input of which is connected to the output of the unit for subtracting time intervals, and the output of the And element is connected to the input 10 of the result counter, a shift register and a trigger are additionally introduced, connected by the output to the input of the time interval subtraction unit, the first input being a trigger an input bus coupled to the device ¹⁵ and data input shift register, a control input of which is connected to the second output of the pulse frequency function converter and an output shear Giustra PE 20 connected to the second input of the flip-flop.

На чертеже изображена блок-схема устройства.The drawing shows a block diagram of a device.

Устройство содержит блок 1 вычитания интервалов времени, элемент 2 И, сдви- ²⁵гающий регистр 3, триггер 4, частотноимпульсный' функциональный преобразователь 5 и счетчик 6 результата.The apparatus 1 comprises a subtraction time intervals, the element 2 and, shifted ²⁵ gayuschy register 3, a trigger 4, chastotnoimpulsny 'function generator 5 and the counter 6 results.

Входная шина устройства соединена с первым входом триггера 4, входом функ- ^?0ционального преобразователя 5 и информационным входом регистра 3, подклю-. ченного выходом к второму входу триггера 4. Первый выход функционального преобразователя 5 соединен с первым ³⁵входом элемента 2 И, второй вход которого подключен к выходу, блока 1 вычитания, соединенного входом с выходом триггера 4. Выход элемента 2 И подключен к входу счетчика 6 результата, ⁴⁰а управляющий вход регистра 3 соединен со вторым выходом функционального преобразователя 5.Input bus device coupled to the first input of the flip-flop 4, the input ^{function? 0} tional transducer 5 and the data input register 3, connected. input to the second input of trigger 4. The first output of functional converter 5 is connected to the first ³⁵ input of element 2 AND, the second input of which is connected to the output of block 1 of subtraction connected by the input to the output of trigger 4. The output of element 2 AND is connected to the input of counter 6 of the result , ⁴⁰ a, the control input of register 3 is connected to the second output of the functional converter 5.

Устройство работает следующим образом. ⁴⁵ The device operates as follows. ⁴⁵

Входной сигнал с частотой Fу (t) поступает на вход частотно-импульсного функционального преобразователя 5, на первом и втором выходах которого образуются две последовательности импульсов ⁵⁰с частотами соответственно равными ^и An input signal with a frequency Fу (t) is fed to the input of a frequency-pulse functional converter 5, at the first and second outputs of which two sequences of pulses ^{50 are formed} with frequencies respectively equal to ^and

-I Т +Т . К к-4 ^<^С2.^ТК-1’ где и С 2, - константы, т.е. частота с первого выхода преоб разователя 5 обратно пропорциональна сумме двух соседних периодов (Т_к + Т_к_₍) входного сигнала F* (АУ , а частота со второго выхода преобразователя 5 пропорциональна текущему периоду Т_к_^ входного сигнала.-I T + T. К к-4 ^ < ^С 2. ^Т К-1 'where and С 2, are constants, i.e. the frequency from the first output of the converter 5 is inversely proportional to the sum of two adjacent periods (T _k + T _k _ ₍ ) of the input signal F * (AU, and the frequency from the second output of the converter 5 is proportional to the current period T _to _ ^ of the input signal.

Этот функциональный преобразователь 5 может быть реализован при помощи блока управления, двух элементов И, двух счетчиков, двоичного умножителя и двоичного делителя, причем разрядные входы двоичных делителя и умножителя должны быть соединены соответственно с выходом первого и второго счетчиков, на входы которых через соответствующие элементы И подаются последовательности импульсов от генераторов опорных частот. С помощью первого элемента И преобразователя 5, который открывается блоком управления на время равное сумме двух соседних периодов Т_к+ следования входной частоты F_x (4), в первом (счетчике формируется код_;пропорциональI ный сумме этих периодов входного сигнала. Второй элемент И преобразователя 5 'открывается блоком управления на время, (равное текущему периоду входной последовательности Ρχ(-Ι) _? в результате этого во втором счетчике формируется код пропорциональный текущему периоду Т_к_₄ .This functional converter 5 can be implemented using a control unit, two AND elements, two counters, a binary multiplier and a binary divider, and the bit inputs of the binary divider and multiplier must be connected respectively to the output of the first and second counters, the inputs of which through the corresponding elements AND pulse sequences are supplied from reference frequency generators. Using the first element And the converter 5, which is opened by the control unit for a time equal to the sum of two adjacent periods T _to + following the input frequency F _x (4), in the first (counter, a code is generated _; proportional to the sum of these periods of the input signal. The second element And the converter 5 'is opened by the control unit for a time (equal to the current period of the input sequence Ρχ (-Ι) _? As a result of this, a code is generated in the second counter proportional to the current period T _to _ ₄ .

Блок управления по каждому импульсу входной частоты Fy (1) производит опрос, а затем сброс второго счетчика, причем код, пропорциональный текущему периоду, переписывается в регистр двоич-/ ного умножителя, а в счетчике начинает формироваться код, пропорциональный следующему периоду входной частоты. Аналогично, по каждому четному импульсу входной, частоты производится считывание кода, пропорционального сумме .двух соседних периодов, в регистр двоичного делителя^сброс содержимого счетчика и формирование в нем кода суммы следующих двух периодов. Поскольку двоичный делитель и умножитель осуществляют деление и умножение частот от генератора опорной частоты на соответствующие величины кодов, то на выходе делителя образуются частота F_HK , обратно пропорциональная сумме двух соседних периодов частоты F< (Л) , а на выходе умножителя - частота F , пропорциональная текущему периоду частоты Fy (1).The control unit for each pulse of the input frequency Fy (1) polls and then resets the second counter, and the code proportional to the current period is written into the binary / multiplier register, and a code proportional to the next period of the input frequency starts to form in the counter. Similarly, for each even pulse of the input frequency, a code is proportional to the sum of two adjacent periods is read into the binary divider register ^ the counter is reset and the sum of the following two periods is formed in it. Since the binary divider and the multiplier divide and multiply the frequencies from the reference frequency generator by the corresponding code values, the frequency F _{HK is} formed at the output of the divider, inversely proportional to the sum of two adjacent frequency periods F <(L), and the frequency F proportional to the output of the multiplier the current frequency period Fy (1).

Очередной к-ый импульс входной частоты устанавливает в единичное состояние триггер 4 и поступает на информа732904 ционный вход сдвигающего регистра 3.The next k-th pulse of the input frequency sets the trigger 4 to a single state and enters the information input 732904 shift register 3.

Сдвигающий регистр 3 вьполняет операцию задержки входных импульсов на величину, зависящую от тактирующей частоты F 2 к > поступающей на его управляющий вход с второго выхбда преобразователя 5. Поскольку величина определяется величиной периода, предшествующего к-му импульсу входной частоты Ρχ (Λ), то величина задержки этого к-го импульса будет равна _ JL- —И—, f_2k СА-⁴где й- число разрядов регистра 3.The shift register 3 performs the operation of delaying the input pulses by an amount depending on the clock frequency F 2 k> arriving at its control input from the second output of the converter 5. Since the value is determined by the value of the period preceding the k-th pulse of the input frequency Ρχ (Λ), then the quantity the delay of this k-th pulse will be equal to _ JL- —I—, f _2k CA- ⁴ where th is the number of bits of register 3.

Импульс с выхода регистра 3 сбрасывает триггер 4, в результате на выходе триггера 4 формируется положительный импульс, длительностью т_к . Аналогично, (Ч+1)-й импульс образует на выходе триггера 4 интервал времени дли-’ ' тельностью Блок 1 вычитания интервалов времени формирует импульсы длительностью.The pulse from the output of register 3 resets trigger 4, as a result, a positive pulse is generated at the output of trigger 4, with a duration of t _k . Similarly, the (Ч + 1) th pulse forms at the output of trigger 4 a time interval of duration Block 1 of the subtraction of time intervals generates pulses of duration.

П / А 4__\ ^<^τκ+Γ^τκ^ с2 (т_к Vj·P / A 4 __ \ ^ < ^τ κ + Γ ^τ κ ^ c2 (t _to Vj

Этот импульс открывает элемент И 2 и на вход счетчика результата 6. проходит последовательность импульсов частоты с первого выхода преобразователя 5. В результате этого в счетчике 6 формируется выходной код равный ^N ВЫХ 1 P^aB_ This pulse opens the element And 2 and to the input of the counter of the result 6. passes a sequence of frequency pulses from the first output of the Converter 5. As a result of this, an output code equal to ^N OUTPUT 1 P ^aB_ is generated in the counter 6

Т*т (Г 7T * t (G 7

К К-1 к-1 к η сK K-1 k-1 to η s

N ---ВЬК С_л N --- WK C _l

т. е. код, пропорциональный с коэффициентом -ft'· 7^· абсолютному значению' производной входного сигнала F χ (t)·i.e., a code proportional with the coefficient -ft '· 7 ^ · to the absolute value' of the derivative of the input signal F χ (t) ·

Таким образом предлагаемое устройство позволяет повысить точность формирователя кода производной частотщу-им пульсного сигнала за счет исключения методической ошибки дифференцирования и повышения частоты следования импульсов заполнения счетчика результата.Thus, the proposed device allows to increase the accuracy of the code generator of the derivative of the frequency of the pulse signal by eliminating the methodological error of differentiation and increasing the repetition rate of the filling pulse of the result counter.

Claims

The invention relates to the field of automation and computer technology and can be used in digital-frequency measurement and control systems. A device for differentiating pulse frequency signals is known, which contains a block for subtracting time intervals, a block for raising a frequency into a cube element I, and a counter for result i. The disadvantage of the device is the reduced accuracy in generating the pulse-frequency signal. It is also known a device for differentiating pulse frequency signals, which contains a function generator, a control unit, an impulse generator, a memory register and a decoder, counters, frequency dividers, And and And elements: a reversible counter of the result. The disadvantage of the device is the structural complexity of the implementation. The closest to the present invention is a device for differentiating NIN pulse frequency signals, which contains a frequency-pulse function converter connected by an input to the input busbar of the device and connected by a first input to the first input of an And element, the second output of which is connected to the output of the time-slots block. and the code of the element I is connected to the input of the result counter, and the input of the time interval subtractor is connected to the input bus of the device. roystva Z. The drawback of the device is the reduced accuracy of the formation of the digital code of the derivative, caused both by the presence of methodological measurement error and the insufficiently high value of the frequency of the pulses of the result counter from the output of the functional converter. The purpose of the invention is to increase the accuracy of the formation of a digital derivative code. The purpose is to ensure that the device for differentiating the frequency-infrared pulse signals contains a frequency-pulse functional converter connected by an input to the input bus of the device and connected by a first output to the first input of the element I, the second input of which is connected to the output of the time interval subtractor, and the output of the element I is connected to the input of the result counter, additionally introducing a shift register and a trigger, connected by an output to the input of the time interval subtraction unit, the first trigger input connected to the input bus of the device and the information input of the shift register, the control input of which is connected to the second output of the pulse-pulse function converter, and the output of the shift register connected to the second input of the trigger The drawing shows a block diagram of the device. The device contains a block 1 subtracted time intervals, an element 2 AND, a shift register 3, a trigger 4, a frequency-pulse: a functional converter 5 and a counter 6 of the result. The device input bus is connected to the first input of the trigger 4, the input of the functional converter 5 and the information output of the register 3 connected by the output to the second input triple 4. The first output of the functional converter 5 is connected to the first input of the element 2 And, the second input of which is connected to the output of the subtraction unit 1, connected by the input with the output of the trigger 4. The output of the element 2 and is connected to the input of the result counter 6, and the control input of the register 3 is connected to the second output of the functional converter 5. The device AET follows. The input signal with the frequency F y (i) arrives at the input of the frequency-pulse function converter 5, on the first and second outputs of which two sequences of impulses are formed with frequencies respectively Lc and Hc 2i-1 where C and 0/2. - constants, t, e, the frequency from the first output of converter 5 is inversely proportional to the sum of two adjacent periods () of the input signal F (, -t, and the frequency from the second output of converter 5 is proportional to the current period T of the input signal. This functional converter 5 can be implemented with the help of a control unit, two AND elements, two counters, a binary multiplier and a binary divider, and the bit inputs of the binary divider and multiplier should be connected to the output of the first and second counters, respectively, on the input The waves of which are transmitted through the corresponding elements I and the sequences of the pulses from the reference frequency generators, using the first element I of the converter 5, which is opened by the control unit for a time equal to the sum of two adjacent periods of the next trace; neither the input frequency F (. –t), in the first A counter proportional to the sum of these periods of the input signal is generated in the I counter.The second element of And converter 5 is opened by the control unit for a time I equal to the current period of the input signal; In the second counter, a code is generated that is proportional to the current period. The control unit for each pulse of the input frequency FX (polls and then resets the second counter, the code proportional to the current period is written to the binary multiplier register, and a code proportional to the next input frequency period is formed in the counter. Similarly, an even pulse of the input frequency is read a code proportional to the sum of two neighboring periods, into the binary divider register, the counter is reset and the sum code of the next two is formed. Since the binary divider and multiplier divide and multiply the frequencies from the reference frequency generator by the corresponding code values, the output of the divider is the frequency F, inversely proportional to the sum of two adjacent frequency periods), and the output of the multiplier is the frequency F proportional to the current period frequency F W. The next k-th pulse of the input frequency sets in one state trigger 4 and goes to the informational shift shift register 3, Shift register 3 performs the operation delays of current pulses by an amount depending on the clocking frequency supplied to its control - L1Speed input from the second high converter 5. Since the value is determined by the value of the period preceding the k-th pulse of the input frequency F) j tk), the delay value of this th pulse will be equal to - -. where the number of bits of the register is 3. The pulse from the output of the register 3 resets the trigger 4, as a result a positive pulse is formed at the output of the trigger 4, a duration t is logical, the (K + 1 -) th pulse forms the time interval U, the output of the trigger 4, The interval subtraction unit 1 generates pulses of duration. tt / j / i l. C, (T V.J This impulse opens element I and on the output of the result counter 6. passes a sequence of frequency pulses F-iK from the first code of the converter 5. As a result, the output code N gj ,, is formed in counter 6 VVV proportional to the coefficient-T, e. I .ENT. IS: the absolute value of V O - 1-LPT1 ™ HH.-, rvr p. Ws. Derivative of the input signal. Thus, the proposed device allows to increase the accuracy of the code generator of the permeable frequency drive. pulse signal by eliminating the methodological error of differentiation by an increase in the frequency of following the pulse of the result counter counter.Invention A device for differentiating frequency-pulse signals, comprising an iiacTOTHo-pulse function converter connected by an input to an input bus of a device and connected by a first output to a first input of an And element, the second input of which is connected to an output of a block subtracting the time intervals, and the output of the element I is connected to the input of the result counter, characterized by the fact that, with a control circuit, the accuracy of the formation of the digital code is one, an additional shift register and a trigger connected by an output to the input of an inggerval time block are added to the device, the first trigger input is connected to the input bus of the device and the information input of the shift register, the control input of which is connected to the second output of the frequency-pulse function converter, and shift register output from & dinen with second trigger trigger. Sources of information taken into account in the examination of 1, USSR Author's Certificate Mo 39986О, cl. Q 06 F 7/38, 1971. 2, USSR Copyright Certificate under Application No. 2492557 / 18-24, cl. G 06 G 7/18, 06/02/1977. 3, USSR Author's Certificate according to the application N9 2395060 / 18-24, class, Q 06 T 3/00, 1976 (prototype).

V

to

uT