Способ преобразования частота-код

Способ преобразования частота-код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования информации, представленной в частотно-импульсной форме, а также при создании прецизионных аналого-цифровых преобразователей с промежуточным преобразованием аналоговой величины в частоту. В способе преобразователя частота-код, заключающемся в том, что входной сигнал в виде частотно-модулированной последовательности импульсов в моменты появления каждого импульса умножают на значения периодической ступенчатой функции, формируют основные выходные коды путем суммирования результатов умножения в течение периода T в.ф весовой функции, а сформированные коды, пропорциональные полученным суммам, периодически выбирают, с целью повышения точности и помехоустойчивости преобразования, в моменты появления каждого импульса входного сигнала производят (N-1), где N=T в.ф/T в, а T в - период восстановления выходного сигнала, дополнительных умножений входного сигнала на значения периодической ступенчатой функции, смещенных во времени последовательно по отношению друг к другу на интервал T в, формируют дополнительные выходные коды путем суммирования результатов дополнительных умножений в течение каждогопериода T в.ф, а сформированные коды, пропорциональные дополнительным суммам, последовательно после выбора основного кода выбирают с периодом восстановления T в в течение каждого периода T в.ф. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„15 64 2 (51) 5 Н 03 Y. 1/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ .ГКНТ СССР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4382903/24-24 (22) 23.02.88 (46) 30.09.90. Бюл. Р 36 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) А.А.Рлючарев, О.Н. Голомаха и А ° А ° Пинкин (53) 681 ° 325(088.8) (5á) П!ахов Э.К,, Иихотин В,Д. Интегрирующие развертывающие преобразователи напряжения. — 1",.: Энергоатомиздат, 1986.

Авторское свидетельство СССР

1239618, кл. Г 01 R 23/ОО, 1983. (54) СПОГОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТА—

K0JT (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования информации, представленной в частотно-импульсной форме, а также при создании прецизионных аналогоцифровых преобразователей с промежуточным преобразованием аналоговой величины в частоту. В способе преобразователя частота — код, заключающемся в том, что входной сигнал в .виде частотно-модулированной последовательИзобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования информации, представленной в частотно-импульсной форме, а также при создании прецизионных аналого-цифровьгх преобразователей с промежуточ— ным преобразованием аналоговой величины в частоту.

2 ности импульсов в моменты появления кажпого импульса умножают на значения периодической ступенчатой функции, формируют основные выходные коды путем суммирования результатов умножения в течение периода 7 весовой функции, а сформированньй коды, пропорциональные полученным суммам, периодически выбирают, с целью повыщения точности и помехоустойчивости преобразования, в моменты появления

KRKporo импульса входного сигнала производят (n-t) . где n = Т. „ /Т ь, а

I > — период восстановления выходного сигнала, дополнительных умножений входного сигнала на значения периодической ступенчатой функции, смещенных an времени последовательно по отноатению друг к другу на интервал 7 формируют дополнительные выходные коды путем суммирования результатов дополнительных умножений в течение каждого периода 7< у, а сформированные коды, пропорциональные дополнительным суммам; последовательно после выбора основного кода выбирают с периодом восстановления 7 в течение каждого периода т . 2 ил.

Целью изобретения является повыщение точности и помехоустойчивости преобразования частота — код за счет п-кратного (n = 2,3,4, ° ..) увеличения отноиения длительности весовой функции 7> < к периоду восстановления входного сигнала Tb °

На фиг. 1 изображены графики, поясняющие предлагаемый способ; на

1596462 фиг. 2 — структурная схема устройства, реализующего способ.

Известно, что повышение точности и помехоустойчивости измерения частоты достигается выбором оптимальной ступенчатой весовой функции (СВФ), при использовании которой, результат измерения получается путем суммирования значений СЗ@, соответствующих моментам появления импульсов измеряемой частоты. Использование для хранения значений СВФ запоминающего устройства, а также отсутствие необходимости использования множительноделительных устройств позволяют реализовать сравнительно простыми техническими средствами весовые интегрирования «?ИМ-сигнала с СВФ, форма и точность задания которых могут варьироваться в широких пределах. При выборе СВФ в этом случае наиболее жестким является ограничение ее длительности Т фиксированным интер- . валом временй Т, через который на выходе устройства должен появляться результат преобразования, и превышение приводит к возрастанию составляющей динамической погрешности преобразования, возникающей при восста- . новлении непрерывного сигнала по дискретизированным отсчетам.

В предлагаемом способе преобразование частоты в код производится па раллельно по и каналам для обеспече» ния возможности и-кратного увеличения длительности Т > четносимметричной финитной СВФ по сравнению с периодом восстановления Т < = т, /n, Иатематическое обоснование предлагаемого решения следующее.

Для известных и предлагаемого способов преобразования частоты и

У((.4.1) 1) =, » 1р(«)- (Ж + «) Т 1с = О (« (3) (тФ ю

Определение "дискретной" частоты в выражении (3) как отношение числа cf импульсов на соответствующем периоде

7 к его длительности

°, ((1+1)И) =, («) q(WN+ «), К = О,, {4)

l выборок СВФ в моменты поступления импульсов ЧИМ-сигнала.

Уравнение (4) показывает, что код результата весового интегрирования может быть получен суммированием код можно записать интегральное уравнение свертки вида

5

>(+( у(> - ) >,(с> F.(t. + >а (>> к

1О где Ь(й) - весовая функция е

f.(t „ 7) — мгновенная частота следования импульсов.

)Ътительность заданной весовой функции ограничивается интервалом интегрирования Т < = t „, — й„, где

1с = «>, . Код результата У(1 „„) формируется в моменты t „ с периодом Те,(., Интеграл свертки уравйения (1) с учетом свойств частьтно.модулированных сигналов может быть

26 представлен в виде суммы произведений импульсов единичной амплитуды в моменты их прихода на значения весовой функции (ВФ). Ксли значения ВФ хранятся в РУ, то операции умножения соответствует выборка значений ВФ в моменты лрихода импульсов входного сигнала. При выборке весовой функции иэ запоминающего устройства осуществляется ее ступенчатая аппроксимация с периодом дискретизации Т, и коли— честно ступеней СВФ равно N = Ть /Т.

Для определенности полагая N четным, а СВФ вЂ” четносимметричной, можно записать

Ь(«} = Ь(Е + 1 — «), « = 1,N (2) где i — - номер ступени СВФ.

Если в пределах каждой ступени допустить дискретную (ступенчатую) аппроксимацию f(7), обозначив аппроксимирующу((> часто-.у f.{kN + i), то интеграл уравнения (1) может быть представлен суммой к(м+ ) — (" )

Т позволяет записать выражение (3) в виде

Заданная точность восстановления при Т Т достигается введением дополнительных каналов преобразования со смещенными СВФ. Так, при и-канальном преобразовании, где

2 (n N co смещением СВФ в -м канале ()-1).Т, j = 1,n, (5) 1596462 см.!

3 Т

N ()-1) --, j = 1, и. (6) С учетом выражений (6) и (4) запишем уравнение преобразования для j-го ка- 15 нала

IV у (1+1) .N + S,,) -, 1i(1) q(»>

При изменении k = 0 о и послерова- .

20 тельном опросе каналов j = 1, h. код результата будет выдаваться с интервалом Т

Графики (фиг. 1) иллюстрируют процесс преобразования при и = 3, 0 = 18

S 1 = О, S = 6, Я э = 12. При этом

25 на выходе не возникают фазовые искажения. Действительно, комплексная частотная характеристика первого канала с t „„,= О на основе дискретного преобразования Фурье определяется выражением ..

I 35 а его фазовая характеристика для частот — 7((о>Т 4 7 в силу выражения (а) будет

40 где (иГ) — групповое время запаздыи вания. при j

IlPH

N

1 + (n 3+1)

П (-1) —" и

2n, j = 1, (j-1)-при 1 дам запоминающего устройства 4 j-я

/ V

У (g = 1,n) m-разрядная выходная шина которого подключена к информационным

55 .входам )-го накапливающего сумматора

5j, вхо,", записи которого соединен с входом устройства, а выходы - с входами данных )-ro регистра-приемника

6j, вход записи которого так же, как и накапливающих сумматоров 5,-5„, и регистров-приемников 6,-6 „, Элементы устройства имеют следующие связи. Выход генератора 1 так:товых импульсов подключен к входам синхронизации распределителя 2 им:пульсов и формирователя 3 адреса, своими выходами подключенного к вхои

Н(е ) = Xh(i).е

Гт, P() I, (ЫТ) (d Т вЂ” — ЮТ, соотношение > + и 7 может определяться неравенством

Т. < Т а т +/2.

Разделив обе части выражения (5) на

Т, получим смешение

+i+S), j =1п.(7) С учетом постоянства смещения и длительности СВФ в каждом канале можно записать

N . (Т) = -- = const, j = 1,п, что означает отсутствие фазовых искажений при многоканальной обработке с использованием смещенной симметричной СВФ.

Предлагаемый способ может быть реализован устройством, представленным на фиг. 2, Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, распределитель 2 импульсов, формирователь 3 адреса, выполненный на двоичном счетчике по модулю Л -1, запоминающее устройство 4. емкостью Nx (n m)-разрядных слов и с

nm-разрядными выходными выходными шинами, в котором в i-й ячейке (i

1, 1) с адресом i-1 хранятся последовательно располо. енные m-разрядные коды ij ro (j = 1 n) значения СВФ для j-го канала:

1596462 и вход установки в ноль j-ro накапливающего сумматора 5i подключен к

j-му выходу распределителя 2 импульсов. Выходы всех регистров-приемников 6 -6 подключены к выходной шине 5

6 устройства.

Устройство реализует Способ следующим образом. Формирователь 3 адреса циклически опрашивает ячейки запоми- 1р нающего устройства 4, откуда по соответствующим выходным шинам коды и значений СВФ поступают одновременно на информационные входы всех накапливающих сумматоров 5 <-5>. При этом из 15

j-й ячейки (i = 1,N) с адресом i-1 на j-й (j = 1,n) выходной шине запоминающего устройства 4 и, соответственно, на информационных входах j-ro накапливающего сумматора Sj устанав- 2п ливается код ij-ro значения СРФ.

Распределитель 2 импульсов малой ллительности с периодом Т ьи смещеР

И нием на 1-м выходе íà S (j-1) — 25

1 п периодов тактовой частоты синхронизирует работу каналов уСтройства, выполчяя в j=M канале в момент. окончания СВФ перезапись содержимого j-го 30 накапливающего сумматора 5j в соответствующий регистр-приемник 6j и стирание этого содержимого в накапливающем сумматоре 5j (o6e операции могут быть выполнены по фронту и по срезу импульса с 1-го выхода распре- . .делителя 2 импульсов соответственно).

Выполнение цикю .ического опроса регистров-приемников 6 -6 приводит к и появлению на выходной шине устройства 4и .результатов преобразования частота— код с периодом Тв.

Устройство показывает возможность практической реализации многоканальной обработки ЧИИ-сигнала со смещен=. д5 ной в каждом канале весовой функцией.

Достигаемое при этом увеличение длительности используемои весовой функции позволяет расширить класс заданныл динамических характеристик преоб" разования частота — код и, таким образом, повысить его точность и помехоустойчивость по сравнению с известными способами. Полученное новое качество позволяет использовать предлагаемый способ при создании высокоточных частотных аналого-цифровьж преобразователей.

Формула изобретения

Способ преобразования частота— код, заключающийся в том, что входной сигнал в виде частотно-модулированной последовательности коротких импульсов .единичной амплитуды в моменты появления каждого импульса умножают на значения периодической ступенчатой весовой функции, формируют основные выходные коды путем суммирования результатов умножения ,в течение периода Т ф ступенчатой весовой функции, а сформированные коды, пропорциональные полученным суммам, периодически выбирают, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости преобразования в моменты появления каждого импульса входного сигнала производят а-1, где n =

= Т /Т, Та.— период восстановления выходного сигнала, дополнительных умножений входного сигнала на значения периодической ступенчатой функции, смещенные во времени последовательно по отношению друг к другу на интервал Т, формируют дополнительные выходные коды путем суммиров яия результатов дополнительных умножений в течение каждого периода Т < ступенчатой весовой функции, а сформированные коды, пропорциональные дополнительным суммам, последовательно после выбора основного кода выбирают с периодом восстановления

Т в течение каждого периода Т у периодической ступенчатой весовой функцииi!

596462 fZ, 1596462

Составитель Ю. Спиридонов

Редактор М. Бандура Техред И.Ходанич Корректор Т. Палий

Заказ 2917 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101