Умножитель частоты следования импульсов

Умножитель частоты следования импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УМНОЖИТЕЛЕ ЧАСТОТЫ СЛЕ-. ДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, содержащий счетчик f импульсов, первый вход которого подключей к первому выходу блока управления , первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход - с выходом генератора опорной частоты, а второй выход - с управляющим входом первого запоминающего регистра, вход . которого соединен с выходом счетчика импульсов, второй запоминающий регистру первый вход которого соединен с выходоь1 сумматора, а выход - с первым входом сумматора, элемент сравнения и первый элемент 1ШИ, оТ л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повы:шения точности умножения при одновременном расширении функциональных возможностей, в него введены второй элемент ИЛИ, вентиль, элемент задерж .ки, триггер и коммутатрр, первый вход которого соединен с шиной установки кода, коэффициента умножения и первым входом элемента сравнения, управляющий вход - с выходом триггера, а выход - с вторым входом сумматора, выход которого подключен к в.торому входу элемента сравненш, выход которого соединен с первым входом триггера и первьм входом вентиля второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, а выход - к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с входом элемента задержки и вторым входом блока управления, а выхода -S с вторыми входами соответственно вто рого 3 апокшнакнцего регистра и тригге ра. 2-. Умножитель по п.1, отличающийся тем, что счетчик импульсов содержит запоминающий регистр, установочный вход кот(рго 2 является первым входом счетчика импульсов, а Управляющий вход вторым входом счетчика импульсов., и сумматор, первый вход которого оо подключен к выходу запоминающего К регистра, второй вход .- к йине уста .новки кода коэффициента умножения, а выход подключен к входу запоминающего регистра и является выходом счетчика импульсов.

„„Я0.„,1 0374

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5Ц Й 03 К 5/01 ОСУДАРСТ ЕНН (Й HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪ (21 ) 3408344/18-21 (22) 15 ° 03.82 (46) 23.08 ° 83. Бюл.931 (72) В.И..Микулович и Н.Н. Скриган (71 ) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им, В.И. Ленина (53) 621.374.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 705657, кл. Н 03 К 5/01, 1977,.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3225258/18-21, кл. Н 03 К 5/01, 29.12.80. (54 )(57 ) 1. УМНОжИТЕЛЕ) ЧАСуОуц СЛВ

ДОВАНИН ИИПУЛЪСОВ, содержащий счетчик импульсов, первый вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход — с выходом генератора опорной частоты, а второй выход — c управляющим входом первого запоминающего регистра, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, второй запоминающий регистр, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а выход — с первым входом сумматора, элемент сравнения и первый элемент ИЛИ, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности умножения при одновременном расширении функциональных воэможностей, в него введены второй элемент ИЛИ, вентиль, элемент эадерж,ки, триггер и коммутатор, первый вход которого соединен с шиной установки кода, коэффициента умножения и первым входом элемента сравнения, управляющий вход — с выходом триггера, а выход — с вторым входом сумматора, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения, выход которого соединен с-первым входом тригге- ра и первыч входом вентиля,, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, а выход — к первым входам первого и второго элементов

ИЛИ, вторые входы которых соединены с входом элемента задержки и вторым входом блока управления, а выходы с вторыми входами соответственно вто-Я рого запоминающего регистра и тригге ра.

2.. Умножитель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что счетчик импульсов содержит запоминающий регистр, установочный вход котдрого Я является первым входом счетчика импульсов, а улравляющий вход— вторым входом счетчика импульсов, и сумматор, первый вход которого подключен к выходу запоминающего регистра, второй вход .- к шине установки кода коэффициента умножения, а выход подключен к входу запоминающего регистра и является выходом счетчика импульсов. о

1037420 изобретение относится к измерительной и импульсной тЕМНИйе и мо жет на ти применение в усТЬЬйствах различного назначения, в частности в устройствах контроля состояния машин и механизмов с вращающимися частями с помощью электронных ме тодов измерения уровня частотных составляющих вибраций..

Известен умножитель частоты сле. дования импульсов, содержащий генератор импульсов, делитель частоты, формирователь импульсов, элемент НЕ, запоминающий регистр и счетчик импульсов Г11, Недостаток известного устройства -15 невысокая точность умножения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является умножитель частоты следования импульсов, содержащий счетчик. импульсов> первый вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый вход которого соединен с входной шиной, второй вход — с выходом генератора опорной частоты, а второй 25 выход — с управляющим входом первогр запоминающего регистра, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, второй запоминающий регистр, первый вход которого соединен с выхозо дом сумматора, а выход - с первым входом сумматора, делитель частоты и элементы сравнения, ИЛИ и запрета (2 ).

Недостаток известного устройст- 35 ва — невысокая точность умножения.

Цель изобретения — повышение точности умножения при одновременном расширении функциональных возможностей. 40

С этой целью в умножитель частоты следования импульсов, содержащий счетчик импульсов, первый вход которого подключен к первому выходу блока управления, первый вход которого сое-45 динен с входной шиной, второй вход - с выходом генератора опорной частоты, а второй выход — с управляющим входом первого запоминающего регистра, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, второй запоминающий регистр, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а выход — с первым входом сумматора, элемент сравнения и первый элемент ИЛИ, введены второй элемент ИЛИ, вентиль, 55 элемент задержки, триггер и коммутатор, первый вход которого соединен с шиной установки кода коэффициента умножения и первым входом элемента сравнения, управляющий вход — с вы- Я} ходом триггера, а выход - с вторым входом сумматора, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом триггера и первым входом вентиля, второй вход которого подключен к выходу элемента задержки, а выход — к первым входам первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с входом элемента задержки и вторым .входом блока управления, а выходы - с вторыми входами соответственно второго запоминающего регистра и триггера.

Счетчик импульсов содержит запоминающий регистр, установочный вход которого является первым входом счетчика импульсов, а управляющий входвторым входом счетчика импульсов, и.сумматор, первый вход которого подключен к выходу запоминающего регистра второй вход — к шине установки

/ кода коэффициента умножения, а выход подключен к входу запоминающего регистра и является выходом счетчика импульсов.

На чертеже представлена структур ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, блок 2 умножения опорной частоты, блок. 2 управления, счетчик 3 импульсов, запоминающие регистры 4 и 5, сумматор 6, коммутатор 7, элемент 8 сравнения, триггер 9, элементы HJIH 10 и 11, вентиль

12, элемент 13 задержки, входную шину 14, выходную шину 15, шину

1б установки кода коэфффициента ум-, ножения. Счетчик 3 импульсов включает в себя запоминающий регистр 17, сумматор 18, шину 19 установки кода коэффициента умножения. . Умножитель частоты следования ,импульсов работает следующим обра зом.

Блок 2 управления по входному сигналу, поступающему на шину 14, формирует прямоугольный импульс, который, с целью исключения неопределенности, стробируется сигналом генератора 1 и с различными задержками поступает на выходы блока 2.

Первым по времени появляется импульс на втором выходе блока 2 и осуществляет запись числа, накопленного в счетчике 3, в регистр 4. 3атем с задержкой на время установления переходных процессов в регистре

4 появляется импульс íà 1.ервом выходе блЬка 2 и осуществляет- установку счетчика 3 в исходное состояние. Импульсы генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 3. Каждый импульс производит запись в регистр 17 числа с выходов сумматора

18, которое является результатом сложения содержимого регистра 17 и числа К1, установленного на шине 19.

В течение периода Т „ сигнала ум ножаемой частоты fz на управляющий 1037420 вход регистра 17 поступит число импульсов

1"р 1 х р+ ". где fð — частота следования импульсов генератора 1, йМ- погрешность дискретного 5 представления Т „Е целым числом (Ice I < 1)..

Исходное состояние регистра 17нулевое. В этом случае к концу периода T < a сумматоре.18 находит- 10 ся. число

N=ht к.

Число N переписывается очередным импульсом блока 2 в регистр 4. Коммутатор / .в исходном состоянии вклю- 15 чен на передачу числа, установленного на шине 16. При данной реализации УстРойства целесообразно представлять число, дополнительное к требуемому коэффициенту К2. Однако, 20 если вместо сумматора использовать арифметическое устройство, позволяющее осуществить как сложение, так и вычитание, то на шине 16 можно установить К2. Сумматор 6 выпол,няет операцию арифметического сло жения выходных чисел регистра 5 и коммутатора 7. Импульсы генератора

1 поступают через элемент 10 на второй вход регистра 5, записывая в не- 30 го сумму с выхода сумматора 6 ° Та.. ким образом, значение суммы на каждом такте уменьшается на величину К2.

Если с приходом. очередного импульса генератора 1 значение суммы станет меньше, чем К, то на выходе элемен.та 8 появляется потенциал логической . единицы, который поступает на первый вход триггера 9 и открывает вентиль

12. На вход. вентиля 12 поступают импульсы с выхода элемента 13 задержки,40 которые сдвинуты. относительно импуль-. сов генератора 1 на время переходного процесса в сумматоре б и элемен-. те 8. Выходной импульс вентиля 12.поступает через элемент 10 на второй 45 вход регистра 5 и записывает в него значение суммы 6. Этот же импульс поступает через элемент 11 на второй вход триггера 9 и записывает в него сигнал логической- единицы, присутствующий на первом входе.

Выходной сигнал триггера 9 пере-. ключает коммутатор 7 на передачу числа из регистра 4. В результате сумма на выходе сумматора возрастает на N и сигнал на выходе элемента

8 принимает значение логического. нуля. Очередной импульс генератора 1 записывает в регистр 5 сумму на выходе сумматора 6 и, поступая через 60 элемент 11 иа второй вход триггера

9, записывает в него логический нуль, присутствующий на первом входе. Ком мутатор 7..переключается в исходное состояние и продолжается процесс вы- у читания числа Кг. Выходной сугнал триггера 9 также поступает на выход устройства.

Средняя частота следования импульсов на выходе триггера определяется . 3 начениями чисел: К и К2 °

Пусть после очередного импульса генератора 1 значение суммы в сумматоре б составит нуль. Это число записывается в регистр 5, формируется выходной импульс, а на выходе суммы сумматора появляется число Й, которое сохраняется до поступления очередного импульса генератора 1. Этим импульсом число N записывается в-ре гистр 5, а сумма принимает значение

8=14-К2. При поступлении следующего, :импульса сумма принимает значейие

S=N-2К М т.д.

Пусть после поступления И -го им1 пульса генератора 1 число

S=N-т„К ,станет меньше Кг. Тогда сформируется очередной выходной импульс, а значе" ние суммы на выходе сумматора 6 к моменту поступления следующего импульса генератора 1 станет равным

s = й+(и-m„к2)

Процесс продолжается и при очередном числе 2, когда

1 1 +(п 1 К2) станет меньше K, сформируется очередной входной импульс, а сумма примет значение

9 =3 М - (-1„+ 11, ) К.„

Определим среднюю частоту следования импульсов на выходе устройства. Очевндно, что Е.-ый вы,ходной импульс формируется при условии !

I э=ем-к 1. сс, 2 . n

Пусть F — номер выходного импульса, после которого сумма при- нимает исходное значение N . Тогда е

„. е 14 = кг 1" и . п 1

Й наиболее обйем случае это - соотношение будет выполняться при е " г. — " 0 1 на основании чего можно получить

В=к d ++, 2 .где d - основание системы счисле1 ния у B которой построено устройство, Р - количество дробных разрядов коэффициента Кг, Я,- количество дробных разрядов числа К

Временной интервал, необходимый для накопления в сумматоре 6 числа

К> И d + 1 составляеТ йй "1 периодов

Т генератора 1.

1037420

ВНИИПИ Заказ 6036/59 Тираж 936 Подписное .

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4

Таким образом, средний период ,следования импульсов на выходе устройств равен

Иа т, Нт, И„к„т, т вь < р 5

Подставляя эначенйе йо,.палучим г

2 SX

К .Е „,= вых " в" " о

К2 (Обозначая К = — 1 получим г К " 2

2 вх вых " àõ

Р о

Из последнего с учетом 1ь| П < 1 можно получить выражение для макси мальной погрешности частоты следования импульсов на выходе устройст. ва

Kf2

5 вх о I

Использование предложенного устройства позволяет добиться троекратного расширения диапазона возможных коэффициентов умножения при мень. шей погрешности. При использовании в устройствах контроля состояния

:механических систем с врацаюцимися деталями по вибрациям и акустическим

15 шумам может быть расширен в 3 раза ,частотный диапазон анализируюших устройств.