SU734729A1 - Устройство дл вычислени производной частотно-импульсных сигналов - Google Patents

Description

1

kJ3o6peTeHHe относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности, к устройствам формировани  цифрового кода производной частотно-импульсного сигнала.

Известно частотно-импульсное дифференцирующее устройство, содержащее блок приращени  периода, блок возведени  в куб, элемент И и счетчик результата l|.

Недостаток устройства - пониженна  точность измерени  производной.

Известно также частотно-импульсное дифференцирующее устройство, содержащее блок управлени , генератор опорной частоты, частотомер мгновенных значений , блок измерени  периодов, управл емый делитель частоты, счетчик импульсов , элементы и группы элементов И и ИЛИ 2.

Недостаток устройства - сложность конструктивной реализации.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  вычислени  произч водной частотно-импульсного сигнала.

содержащее блок приращени  периода, соединенный первым входом с входом устройства, первым выходом - с первым входом элемента И, а вторым выходом - с входом .обнулени  счетчика результата, подключенного счетным входом к выходу элемента И, соединенного вторым входом, с выходом первого управл емого делите- . л  частоты, счетный вход которого подключен к выходу второго управл емого

10 делител  частоты, а управл ющий вход соединен с выходом первого регистра пам ти, подключенного первым информационным входом к выходу первого блока элементов И, соединенного первым вхо15 дом с выходом второго регистра пам ти и с управл ющим входом второго управл емого делител  частоты,подключенного счетным входом к выходу третьего управл емого делител  астоты, счетный

20 вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты и подключен через делитель частоты к счетному входу счетчика периода, соединенного выходом с перпьгм входом второго блока элементов , подключенного выходом к информационному входу второго регистра пам ти, причем вторые входы обоих блоков элементов И и входы обнулени  регистров , пам ти и счетчика периодов соединены с соответствующими выходами блока управлени , подключенного входом к выходу устройства, причем управл ющи вход третьего управл емого делител 

частоты подключен через третий регистр пам ти к выходу второй группы элементов И З.

Недостаток устройства - сложность конструктивной реализации.

Цель изобретени  - упрощение устройства .

С этой целью в устройстве дл  вычислени  производной частотно-импульсных сигналов, содержащем блок прираще- ни  периода, соединенный первым входом с входом устройства, первым выходом с первым входом элемента И, а вторым выходом с входом обнулени  счетчика результата , подключенного счетным входом к выходу элемента И,

соединенгюго вто- выходом первого упрЬвл е- рым входом с мого делител  частоты, счетный вход которого подключен к выходу второго управл емого делител  частоты, а управ- л ющий вход соединен с выходом первого регистра пам ти, подключенного информационным входом к выходу первого блока элементов И, соединенного первым входом с выходом второго регистра пам  ти и с управл ющим входом второго управл емого делител  частот, подключённого счетным входом к выходу третьего управл емого делител  частоты, счетнь1й вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты и подключен через делитель частоты к счетному входу счетчика периода, соединенного выходом с первым входом второго блока элементов И, подключенного выходом к информационному входу второго регистра пам ти, причем -вторые входы обоих блоков элементов И и входы обнулени  регистров пам ти и счетчика периода соединены с соответствующим выходами бло ка управлени , подключеного входом к входу устройства, дополнительно выход делител  частоты подключен к второму входу блока гсриращени  периода, соединенного третьим входом с выходом второге регистра пам ти и управл ющим входом т),)етьего управл емого делител  частоты.

Кроме этого, блок приращени  периода выполнен содержащим узел управлени , триггоры, формирователи, элемент задержки, элементы И и ИЛИ, группу элементов И, и счетчик, подключенный выходом к входу первого формировател , первому входу первого элементов И, первому входу первого элемента ИЛИ и пер Бому входу узла управлени , второй вход которого через второй формирователь соединен с первым выходом первого триггера, соединенного счетным входом с первым входом блока приращени  периода и подключенного вторым выходом через третий формирователь к первому входу второго элемента И, второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу третьего элемента И, соединенного вторым входом с выходом первого формировател  и подключенного выходом, к шине индикации нулевых значений производной и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной запуска, а выход второго элемента ИЛИ подключен к установочному входу первого триггера и через элемент задержки соединен с первым входом второго триггера и установочным входом третьего триггера, подключенного счетны входом к выходу первого элемента ИЛИ, первым выходом - к первому выходу блока приращени  периода, а вторым выходом - к входу четвертого формировател , соединенного выходом с вторым выходом блока приращени  периода, причем второй вход второго триггера, подключенного выходом к второму входам первого и второго элементов И, соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого соответственно подключены к выходам первого и второго элементов И и входам четвертого триггера, выходыкоторого соединены с шинами индикации знака производной, а счетный вход счетчика подключен к выходу четвертого элемента И, соединенного первым входом со вторым входом блока приращени  периода и подключенного вторым входом к первому выходу узла управлени , второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым входом группы элементов И и входом обнулени  счетчика, подключенного установочным входом к выходу группы элементов И, соединенной вторым входом с третьим входом блока приращени  периода;

Claims (3)

1. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, делитель 2 частоты, счетчик 3 периода, первый, второй и третий управл емые делители 4, 5 и 6, частоты, блок 7 управлени , элементы 8 И, счетчик 9 результата, первый и второй регистры Ю и 11 пам ти, первый и второй блоки 12 к 13 элементов И и блок 14 приращени  периода. Блок приращени  периода содержит уаел 15 управлени  первый, второй, третий и чет вертый триггеры 16, 17, 18 и 19, первый , второй, третий и четвертый формирователи 20, 21, 22 и 23, элемент 24 задержки, первый, второй, третий и чет- вертый элементы 25, 26, 27 и 28 И, первый, второй и третий элементы 29, 30 и 31 ИЛИ, группу элементов 32 И, и счетчик 33, соответствующие входные и выходные шины 34-43. Каждый из управл емых делителей частоты 4, 5 и 6 выполнен на счетчике и группе элемен тов И. Устройство работает следующим обра зом. В блоке 7 из последовательности импульсов входного сигнала f. , поступающего на шину 34, формируютс  управл ющие сигналы, определ ющие по выкод ным шинам 35 - 39 последовательность работы узлов устройства. С выхода гене ратора 1 импульсы опорной частоты поступают на, счетный вход управл емого делител  6 и вход делител  2. В целите ле 2 опорна  частота делител  на пос- тоинный коэффициент К. В управл емых делител х 4-6 входна  частота делитс на коэффициенты, записанные в виде параллельного кода в регистры пам ти 10 и 11. С выхода делител  2 импульсы поступают на счетный вход счетчика 3 периода, где они суммируютс  в проме жутках времени, равных текущим периодам входного сигнала, формируемым пут подачи на вход обнулени  счетчика 3 сигнала с щины 39 блока 7 управлени . На выходе счетчика 3 в момент предшес вующий обнулению образуетс  код Ч- -Ir-T. Т - текущий 1 -и период вхо ного сигнала f . Этот код через блок 13 элементов И по сигналу управлени  с шины 38 блока 7 переписываетс  в регистр пам ти 11 предварительно очищенный от предыдуще информации сигналом с щины 38 блока 7 Перед обнулением регистра 11 пам - т  информаци  о коде N, предыдущего ( i - 1)-го периода входного сигнала переписываетс ., с шины 36 через открытый сигналом блок 12 элементов И в регистр 1О пам ти, предварительно обнуленный сигналом с шины 35. В управл емом делителе 6 опорна  частота делитс  на коэффициент делени  Nf; V -к.,. Полученна  выходна  частота F повторно делитс ; на коэффициент NT-- в управл емом делителе 5, на выходе которого образуетс  частота р П 2- о 1 Частота F делиггс  в управл емом делителе 4 на коэффициент Nyj . пропорциональный предыдущему ( 1 -l).4viy периоду входной частоты. Частота FT, на выходе делител  4 соответственно равна. .-х „ с - Jil- Е г Ъ i.,-H М - частота, соответствующа  ( 1-1)-му периоду входного сигнала. Эта частота в промежутке времени, на который открываетс  элемент 8 И, суммируетс  в счетчике 9 результата. Врем  отпускани  элемента И определ ет блок 14 приращени  периода. Блок 14 работает следующим образом . По сигналу пуск, поступающему с шины 40 через элемент 30 ИЛИ на установочный вход триггера 16, последний устанавливаетс  в единичное состо ние . Этот же входной сигнал, пройд  через элемент 24 задержки, устанавл1шает триггер 18 в единичное состо ние, а триггер 17 в нулевое состо ние. Задержка необходима дл  того, чтобы импульс с формировател  22 по перепаду напр жени  триггера 16, не установил триггеры 18 и 17 в противоположные начальные состо ни . Первый импульс входной частоты - переводит триггер 16 в состо ние, при котором на входе формировател  21 образуетс  импульс по перепаду напр жени  ,на выходе триггера 16. Этот импульс запускает узел управлени , 15 по его второму входу. Сначала выходным сигналом узла 15 обнул етс  счетчик 33, затем окутываетс  группа элементов 32 И, через которую в счетчик 33 из регистра 11 записываетс  код Ny , пропорциональный ( 1 -.1)-му периоду входного сигнала, после чего открываетс  элемент 28 И, через который на счетный вход счетчика 33, работающего в режиме вычитани  входных импульсов, начинают поступать импульсы с выхода делител  2. Обнуление счетчика 33 произойдет через интервал времени, равный . По вив- шийс  на выходе счетчика 33 импульс, сдвинутый относительно первого импульса входной частоты { на предыдущий ( 1-1)-ый период, поступает на первый вход узла 15 управлени  через элемент 29 ИЛИ на счетный вход триггера 18. При этом узлом 15 управлени  снимаетс  сигнал, отпирающий элемент 28 И, 51 импульсы с выхода делител  2 не поступают на вход счетчика 33. Второй импульс частоты f; перебрасывает триггер 16 в положение, при котором на выходе формировател  22 образуетс  импульс, поступающий на второй вход элемента 29 ИЛИ. Интервал времени между двум  входными импульсами { равен периоду входной частоты { . Если входна  частота увеличиваетс  во времени, то ( 1 -1)-ый период больше 1 -го периода f - и импульс с выхода формировател  22 поступает на элемент 29 ИЛИ раньше импульса с выхода счетчика 33. Если же входна  частота уменьшаетс , то первым на элемент 29 ИЛИ приходит импульс с выхо- да счетчика. 33. По первомуимпульсу, поступившему на элемент 29, ИЛИ, триг гер 18 устанавливаетс  в положение пр котором открываетс  элемент 8 И и на счетный вход счетчика результата 9 начинают поступать импульсы с делите л  4. По второму импульсу, поступивше му на элемент 29 ИЛИ, триггер 18 воз вращаетс  в исходное положение, при ко тором элемент 8 И запираетс , а по перепаду напр жени  в формирователе 23 образуетс  импульс, переписывающий код из счетчика 9 в выходной регистр (на блок-схеме не показан) и обнул ющий счетчик 9. Врем , в течение которого элемент 8 И открыт, равно абсолютной величине приращении 1 -го периода входной частоты - относительно { 1-1)-го периода { . . Следовательно, в момент запирани  элемента 8 И в счетчике 9 образуетс  код Т, Т пропорциональный первой производной входной частоты по времени. По приходу следующего (третьего) импульса цикл изменени  повтор етс . Знак производной определ етс  с помощью триггеров 17 и 19, элементов 25 и 26 И и элемента 31 ИЛИ. После установки по сигналу пуск триггера 17 в нулевое состо ние, открываютс  элементы 25 и 26 И и в зависимости от того, какой из импульсов (с выхода счетчика 33 или выхода формировател  22) придет первым, триггер 19 установитс  в соответствующее положение, характеризующее знак приращени  периода, а следовательно , и знак производной по шинам 41 и 42 индикации знака. . Импульсом, первым прошедшим через один из элеметов 25 и 26 И и затем через элемент 31 ИЛИ, триггер 17 устанавливаетс  в единичное состо ние, при этом элементы 25 и 26 И закрываютс , и второй импульс через них не проходит, а триггер 19 сохран ет положение , соответствующее первому импуль су . Помен тьс  знак производной может лишь после того, как производна  пройдет через нулевое значение. В этот момент блок 14-устанавливаетс  в исходное положение. Сигнал - О соответствует моменту ЛТ{ О, т. е. когда импульсы на элемент 29 ИЛИ приход т одновременно. Учитыва  динамику изменени  входного сигнала, выходной импульс с выхода счетчика 33, расшир  сь в формирователе 20 (который удлин ет импульсы), сравниваетс  на элементе 27 И с импульсом с выхода формировател  22. При совпадении этих импульсов , на выходе элемента 27 И и, соответственно , на шине 43 индикации нулевых значений по вл етс  сигнал, который через элемент 30 ИЛИ устанавливает блок 14 в начальное положение. , Предлагаемое устройство дл  измерени  производной частотно-импульсного ; сигнала отличаетс  от известного простотой , реализации (в частности, упрощени  блока приращени  периода, отсугствием третьего регистра пам ти) при сохранении на прежнем уровне метпрологических характеристик. Формула изобретени  1. Устройство дл  вычислени  производной частотно-импульсных сигналов, содержащее блок приращени  периода, сое диненный первым вкодом с входом устрой ства, первым выходом с первым входом элемента И, а вторым выходом - с входом обнулени  счетчика результата, подключенного счетным входом к выходу эле мента И, соединенного вторым входом с выходом первого управл емого делитед частоты, счетный вход которого подключен к выходу второго управл емого делител  частоты, а управл ющий вход соеди- ней с выходом первого регистра пам ти, подключенного информационным входом к выходу первого блока элементов И, соединенного первым входом с выходом второго регистра пам ти и с управл ющим входом второго втравл емого делител  частоты, подключенного счетным входом к выходу третьего управл емого делитед  частоты, счетный вкод которого соединен с выходом генератора опорной час тоты и подключен через делитель частоты к счетному входу счетчика периода, соединенного выходом с первым входом второго блока элементов И, подключенного выходом к информационному входу второго регистра пам ти, причем вторые входы обоих блоков элементов И и входы обнулени  регистров пам ти и сче чика периода соединены с соответствующими выходами блока управлени , подюио ченного входом к входу устройства, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства, выход дели тел  частоты подключен к второму входу блока приращени  периода, соединенного третьим входом с выходом второго регистра пам ти и управл ющим входом третьего управл емого делител  частоты 2. Устройство по п. 1, отлича ющеес  тем, что блок приращени  периода содержит узел управлени , триггеры , формирователи, элемент задержки, элемент И и ИЛИ, группу элементов И и счетчик, подключенный выходом ко входу первого формировател , первому входу первого элемента И, первому входу первого элемента ИЛИ и первому вхо . ду узла управлени , второй вход которого через второй формирователь соединен с первым выходом первого триггера, со- 2910 ед ненного счетным входом с первым входом блока приращени  периода и подключенного вторым выходом через третий формирователь к первому входу второго элемента И, второму входу первого элемента ИЛИ и первому входу третьего элемента И, соединенного вторым входом с выходом первого формировател  и подключенного выходом к шине индикации нунулевых значений производной и первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с шиной запуска, а выход второго элемента ИЛИ подключен к установочному входу первого триггера и через элемент задержки соединен с первым входом второго триггера и установочным входом третьего триггера, подключенного счетным входом к выходу первого элемента-ИЛИ, первым выходом - : к первому выходу блока приращени  периода , а вторым ьыходом - ко входу четвертого формировател , соединенного выходом со вторым выходом блока приращени  периода, причем второй вход второго триггера, подключенного выходом ко вторым входам первого и второго элементов И, соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого соответственно подключены к выходам первого и второго элементов И и входам четвертого триггера, выходы которого соединены с шинами индикации знака производной, а счетный вход счетчика подключен к выходу четвертого элемента И, соединенного первым входом с, вторым входом блока приращени  периода и подключенного вторым входом к третьему выходу узла управлени , второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым входом группы элементов И и входом обнулени  сметчика, подключенного установочным входом к выходу группы элементов И, соединенной вторым входом с третьим входом блока приращени  периода. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Ns 39986О, кл. О 06 F 7/38, 1971.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке К 2119484/24, кл. Q Об G 7/18; 1975.
3. 3.Авторское- свидетельство СССР по за вке № 2395060, кл. C3i 06 I 3/00, 11.О8.76 (прототип)

   Г