Дифференцирующее устройство

Дифференцирующее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО , содержащее генератор опорной частоты, подключенный выходом к входу генератора импу:пьсов запуска, и триггер, соединенный выходом с вхояон управления реверсом реверсив- . ного счетчика кодовый выход которого является выходом устройства, о т л и чающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него дополнительно введешз генератор пилообразных импульсов , компаратор и задатчик опорного кода, подключенный выходом к установочному входу реверсивного счетчика, соединенного входом управления установкой кода с импульсным выходом компаратора и -с первым установочным входом триггера, счетным входом - с выходом генератора опорной частоты, а выходом переполнения - с вторлм установочным вхо Яом триггера, прячем выход гене атора импульсов эашуска подключен к синхронизирующему, входу генератора пилообразных импульсов, соединенного выходом с первым входам компаратора ,, второй вход которого ЯВ7 ляется входом устройства.

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21.) 3471443/18-24 (22) 15 .07 ° 82 (46) 07.02,84. Бюл. Р 5 (72) A.Â. Кузьмин (71) Ульяновский политехнический институт

J (53) 681.335(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .

9 516063, кл 0 06 J 3/00, 1974.

2. Левидов В.А. и др. Йзмерение скоростей. М., 1972, с. 53, рис, 21, 3. Авторское свидетельство СССР

9 913371, кл. 0 06 F 7/64, 1980 (нрототип).. (54)(57) ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержацее генератор опориой частоты, подключенный выходом к входу генератора импульсов запуска, и триггер, соединенный выходом с вхо- дом управления реверсом- реверсив- . .ного счетчика, кодовый выход кото3(5)) G 06 G 7/18; G 06 J 3/00 рого является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повыаения быстродействия устройства, в него дополнительно введены генератор пилообразных импульсов, компаратор и задатчик опорного кода, подключенный выходом к установочному входу реверсивного счетчика, соединенного входом управления установкой кода с импульсным выходом компаратора и с .первым установочным входом триггера, счетным входом - с выходом генератора опорной частоты, а выходом переполнения.- с вторым установочным входом триггера, причем выход генератора импульсов запуска подключен к синхронизирующему входу генератора пилообразных. импульсов, соединенного выходом с.первйм входом компаратора, второй вход которого яв-, ляется входом устройства.

10 72063

15

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение для вычисления первой производной аналогового сигнала с представлением результата в цифровой форме.

Известно дифференцирующее устройство, содержащее времяимпульсный преобразователь, генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, счетчик, триггеры, элементы И и элемент задержки (1) .

Недостаток устройства — конструктивная сложность.

Известно также дифференцирующее устройство, содержащее преобразователь напряжения в число-импульсный код, реверсивный счетчик и блок управления f2) .

Недостатком данного устройства является пониженное быстродействие. 20

Известно дифференцирующее устройство, содержащее генератор опорной частоты, подключенный выходом к входу генератора импульсов запуска, триггер, соединенный выходом с 25 входом управления реверсом реверсивного счетчика, кодовый выход которого является выходом устройства, счетный вход подключен к выходу первого элемента И, а вход обнуления — к выходу второго элемента И, соединенного первым входом с выходом триггера, а вторым входом - с счетным входом триггера, первым входом первого элемента И и с выходом преобра- З5 зователя напряжения в длительность импульсов, подключенного сигнальным входом к входу устройства, а синхровходом — к выходу генератора импульсов запуска, соединенного входом с вторым входом первого элемен- 40 та И.

Недостатком известного устройства является пониженное быстродействие.

Цель изобретения «повышение

45 быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в дифференцирующее устройство; содержащее генератор опорной частоты, подключенный выходом к входу генератора импульсов запуска, и триггер, соединенный выходом с входом управления реверсом реверсив-, ного счетчика, кодовый выход кото-, рого является выходом устройства, 55 дополнительно введены генератор пилообразных импульсов, компаратор и задатчик опорного кода, .подключенный выходом к установочному входу реверсивного счетчика, соединенно- 60 го входом управления установкой кода с импульсным выходом компаратора и с первым установочным входом триггера, счетным входом — c выходом генератора опорной частоты, а выходом переполнения - с вторым установочным входом триггера, причем выход генератора импульсов запуска подключен к синхронизирующему входу генератора пилообразных импульсов, соединенного выходом с первым входом компаратора, второй вход которого является входом устройства.

На чертеже изображена блок-..схема дифференцирующего устройства.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, подключенный выходом к входу генератора 2 импульсов запуска. Выхоц триггера 3 соединен с входом управления реверсом реверсивного счетчика 4, кодовый выход которого является выходом устройства. Задатчик 5 опорного кода подключен выходом к установочному входу счетчика 4, соединенного входом. управления установкой кода с импульс ным выходом компаратора 6 и с первым установочным входом триггера 3, счетным входом — с выходом генератора 1 опорной частоты, а выходом переполнения — вторым установочным входом триггера 3. Выход генератора

2 импульсов запуска подключен к синхронизирующему входу генератора

7. пилообразных импульсов, соединенного выходом с первым входом компаратора б, второй вход которого является входом устройства. Задатчик

5 может быть выполнен в виде группы перемычек между установочными. вхо-даьа . разрядов счетчика 4 и шинами сигналов Логического нуля и единицы °

Дифференцирующее устройство работает следующим образом.

На выходе генератора 1 опорной частоты формируются импульсы стабильной частоты, которыми синхронизируют работу генератора 2 импульсов запуска. Период повторения выходных импульсов генератора 2 постоянен и много больше периода повторения выходных импульсов генератора 1 и кратен ему, т.е. между импульсами генератора 2 укладывается постоянное количество импульсов генератора 1. Импульсами генератора 2 синхронизируют работу генератора 7 пилообразных импульсов, на выходе которого формируются пилообразные импульсы с периодом повторения, равным периоду импульсов генератора

2, и с постоянной скоростью нарастания переднего пилообразного фронта. С помощью компаратора б сравнивают дифференцируемый сигнал с выходным напряжением генератора 7 и в моменты равенства дифференцирующего сигнала и переднего, пилообразного фронта импульса генератора 7 на выходе компаратора б формируют короткий импульс постоянной длитель-

1072063

Составитель С. Казинов

Техред Т.Маточка Хорректор М. Демчик

Редактор A. Kypax

Заказ 128/42 Тираж 699- Подпи сное

ВНИИПИ ГосударсТвенного комитета СССР пб делам изобретений и,открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ности (цепь блокировки компаратора б по задним фронтам импульсов генератора 7 не изображена).

Интервал времени между любыми двумя смежными импульсами номпаратора 6 связан с первой производной дО„ дифференцируемого сигнала (его прйращением за период Т следования импульсов генератора 2) соотношением вида

dUX =7 +—

ll y 7 где v — - скорость нарастания переднего, пилообразного фронта импульсов генератора 7.

Таким образом, дифференцируемо- 15 му сигналу, скорость изменения которого равна нулю, соответствует интервал времени, равный периоду повторения опорного сигнала, а сигналу, который нарастает или убывает 20 (т.е. имеет положительную или отрицательную производную) соответствует интервал времени, который больше или меньше (в зависимости от знака производной) периода.повтоое- 25 ния опорного сигнала.

С выхода компаратора 6 импульсы равенства поступают на триггер 3 и счетчик 4. По заднему фронту каждого такого импульса в счетчик 4 с выхода задатчика 5 заносится опорный код, равный числу импульсов генератора 1, укладывающихся .в период повторения. выходных импульсов генератора 2, т.е ° в интервал -Т .

Этим же задним фронтом триггер 3 устанавливается в нулевое состояние, переводящее счетчик 4 в режим вычитания. Счетчик 4 начинает вычитать импульсы, поступающие на его счетный вход, до момента времени 40 прихода следующего импульса равенства с выхода компаратора б. Если дифференцируемый сигнал уменьшается во времени, т.е. имеет отрицательную производную, то к приходу сле- 45 дующего .импульса компаратора б на выходе счетчика 4 фиксируется код, соответствующий первой производной дифференцируемого сигнала. Если дифференцируеьый сигнал увеличивает- 50 сФ во времени, то к моменту появления следующего импульса компаратора б на пчетнйй вход счетчика 4 поступает количество импульсов, большее первоначального кода, установленного в нем. Поэтому в процессе счета импульсов в момент прихода на счетный вход счетчика 4 импульса, при котором устанавливается равенство записанного в счетчике 4 первоначального кода и пришедших на его вход импульсов, счетчик 4 устанавливается в нулевое состояние, а на его выходе переполнения формируется импульс, который. устанавливает триг- гер 3 в единичное состояние. Выходной сигнал триггера 3 переключает счетчик 4 в режим суммирования импульсов и к моменту времени прихода следующего импульса компаратора б на выходе счетчика 4 накапливается код, соответствующий первой производной дифференцируемого сигнала.

Знак производной определяется сигналом на выходе триггера 3, а момент съема информации для йередачи данных во внешние устройства — передним фронтом каждого импульса с выхода компаратора б.

В предлагаемом устройстве вычисление производной осуществляется за один такт работы, длительность которого зависит от величины и знака производной. В предельном случае, когда величина производной максимальна, эта длительность равна двум тактам работы прототипа, т.е. совпадает с временем вычисления производной в прототипе. При вычислении производной, равной нулю, длительность такта равна одному такту работы прототипа, При вычислении отрицательной производной длительность такта работы рассмотренного устройства составляет часть времени одного такта работы прототипа и,в предельном случае равна длительности импульса генератора 2 импульсов запуска.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в том, что оно по сравнению с прототипом обладает большим быстродействием, особенно при вычислении отрицательных производных дифференциального сигнала.