Преобразователь частоты в код

Патент 746922

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Соцмалистических

Реслублмк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()746922

3 ., „ („,,, (51)М. Кл. (61) Дополнительное к аит. свид-ву (22) Заявлено 09.11 77 (2l ) 2541423/18 21 с присоединением заявки №

Н 03 К 13/20 а 01 В 23/10

Государственный комитет

СССР (28) Приоритет да делам изобретений н открытий

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень № 25 (53) УДК 621.317. .76 (088 8) Дата опубликования описания 07.07.80 (72) Авторы, . изобретения

Р М. Гайдучок и В. В. Дутко

Львовский политехнический ийститут и Луцкий приборостроительный завод (71) Заявители (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В КОД

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, может найти практическое применение при обработке частотных сигналов.

Известны преобразователи частоты в код, содержащие счетчик импульсов, ключ и формирователь времени счета с генератором образцовой частоты (1) . Работа таких преобразователей сводится к подсчету импульсов неизвестной частоты за некоторый образцовыи интервал времени, который выбирается автоматически в процессе преобразования с целью нормирования относительного значения погрешности квантования.

Недостатком известных преобразователей частоты в код является низкое быстродействие обусловленное тем, что код измеряемой частоты и код предела преобразования могут быть сосчитаны только после окончания полного времени преобразования, независимо от предела преобразования.

Наиболее близким по технической сущности является преобразователь частоты в код, содер жащий основной декадный счетчик импульсов, счетчик меток времени, блок переписи кода, регистр результата и регистр предела преобразования, формирователь образцовых меток времени, генератор образцовой частоты и ключ, олзтн из входов которого подключен к источнику преобразуемых частот, другой подсоединен к первому выходу формирователя образцовых меток времени, а выход подключен к счетному входу основного счетчика импульсов, подключенного выходом своей старшей декады к одному из входов формирователя образцовых меток вре10 мени, два других входа которого соединены соответственно с выходом генератора образцовой частоты и со входом запуска преобразователя, а второй выход подключен ко входу счетчика меток времени, выходы которого, а также вы15 ходы основного счетчика импульсов через схему .переписи кода подключены соответственно ко входам регистра предела и регистра результата преобразования (2) .

Такой преобразователь обладает высокой точностью, ибо преобразование происходит на оптимальном пределе, причем погрешность преобразо вания во всем диапазоне входнь х частот не превосходит максимальной погрешности на лю746922

3 бом из пределов преобразования, кроме самого младшего.

Недостаток известного преобразователя заключается в низком быстродействии, вследствие чего его применение в информационно-измеритель5 ных системах и в цифровых системах автоматического управления затруднено.

Цель изобретения вЂ” повышение быстродействия преобразователя частоты s код.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь частоты в код, содержащий основной декадный счетчик импульсов, счетчик меток времени, основной блок переписи кода, регистр результата и регистр предела преобразования, формирователь образцовых меток времени, генератор образцовой частоты и ключ, один иэ входов которого подключен ко входной шине преобразователя, другой подсоединен к первому выходу формирователя образцовых меток времени, а выход ключа подключен к счетному входу основного счетчика импульсов, выход старшей декады которого подключен к первому входу формирователя образцовых меток времени, два других входа которого соединены соответственно с выходом генератора образцовой частоты и со входом запуска преобразователя, второй выход формирователя образцовых меток времейи подключен к счетному входу счетчика меток времени, выходы которого, а также выходы основного счетчика импульсов подключены ко входам основного блока переписи кода; дополнительно введены блок переписк кода, регистр сдвига, счетчик импульсов, элемент ИЛИ, триггер, заторможенный генера, тор и делитель частоты, причем первый выход основного блока переписи кода через регистр сдвига подключен к первому входу дополнительного блока переписи кода, первый выход которого соединен со входом регистра результата, второй выход основного блою переписи кода через дополнительный счетчик импульсов подключен ко второму входу дополнительного блока переписи кода, второй выход которого соединен со входом регистра предела преобразования, второй выход формирователя образцо- 45 вых меток временй соединен с управляющим входом основного блока переписи кода и с первым входом элемента ИЛИ, ко второму вхоцу которого подключены управляющий вход дополнительного счетчика импульсов и вы«ход делителя частоты, выход элемента ИЛИ соединен с С-входом триггера, к 0-входу которого подключен выход старшей декады регистра сдвига, прямой выход триггера соединен с управляющим входом дополнительного блока переписи кода, инверсный выхс триггера через заторможенный генератор соединен с тактовым входом регистра сдвига и входом делителя

%ICTOTbI.

На фиг. 1 представлена структурная схема нредлагаемого преобразователя частоты в код; на фиг 2 вЂ” временные диапазоны, поясняющие. работу преобразователя.

Преобразователь содержит основной декадный счетчик 1 импульсов, счетчик 2 меток времени, ключ 3, формирователь 4 образцовых меток времени, генератор 5 образцовой частоты, основной блок 6 переписи кода, регистр 7 результата, регистр 8 предела преобразования и блок 9 нормализации кода, состоящий из регистра 91 сдвига, доп«олнительного счетчика 9р импульсов, дополнительного блока 9З переписи кода, триггера 94, заторможеннбго генератора

9,, делителя 9 частоты на четыре и элемента

ИЛИ 97, На фиг. 2 показаны эпюры напряжений в точках: а вЂ” управляющий вход основной схемы

6 переписи кода; б вЂ” управляющий вход дополнительной схемы 9З переписи кода; в выход заторможенного генератора 9 ; г вЂ” выход делителя 9 частоты; д вЂ” 0 -вход триггера 94 (1, 2, 3, 4 вЂ” возможные моменты появления сигнала), Работа преобразователя заключается в подсчете импульсов неизвестной частоты за некоторый образцовый интервал времени. Для формирования времени счета, а также меток времени, кратных времени счета, служит формирователь 4, на втором выходе которого импульсы появляются в моменты времени Т, 10 после импульса запуска, где То вЂ” период генератора 5 образцовой частоты; вЂ” номер метки времени. При поступлении на вход формирователя 4 образцовых меток времени импульса 3п запуска процесса преобразования усиливается разрешающий потенциал на входе ключа 3, вследствие чего импульсы преобразуемой частоты fx He÷èнают поступать на вход счетчика 1.

По истечении времени То на втором выходе формирователя 4 появляется первая метка времени. За это время на вход счетчика 1 поступает «Кх= 1х То импульсов преобразуемой частоты. Если при этом содержимое старшей декады счетчика 1 сохраняется равным нулю, подсчет импульсов частоты f продолжается.

Метка времени записывает единйцу в счетчик 2 меток времени и поступает на управляющий

sxog блока 6 переписи кода, переписывает содержимое счетчика 1 в регистр 9 сдвига; а содержимое счетчика 2 вЂ” в дополнительный счетчик 9 импульсов . Эта же метка времени, поступая на С-вход триггера 94 через элемент

ИЛИ 9>, переключает триггер 94 и нулевое состояние. Цепи начального установа (на чертеже,, не показаны) устанавливают этот триггер в йачале каждого цикла измерений в единичное состояние.

5 746922

Разрешающий потенциал с инверсного выхо-,, на управляющий вход дополнительного блока 9э да триггера 94 поступает на управляющий переписи кода, вследствие чего содержимое ревход заторможенного генератора 9,. Каждые гистра 9, сдвига переписывается в регистр 7 четыре импульса с выхода генератора 9, сдви- результата, а содержимое дополнительного гают содержимое регистра 91 сдвига на один 5 счетчика 92 вЂ” в регистр 8 предела преобразовадесятичный разряд вправо, а каждый четвертый ния. импульс, пройдя через делитель 96. частоты на Настоящий преобразователь дает возможность четыре, добавляет единицу к содержимому до- получать код преобразуемой частоты после перполнительного счетчика 9 и через элемент вой же метки времени, не дожидаясь окончания

ИЛИ 9, поступает на синхровход триггера 94. ð всего процесса преобразования. Значение выходПроцесс сдвига информации в регистре сдвига ного кода, полученное после первой образцопрододжается до тех пор, пока содержимое его вой метки времени, со временем уточняется.. . старшей декады не станет отличным от нуля. Старший разряд числа N íåçàâèñèìî от номера

В этом случае на D-вход триггера 94 поступа- метки времени (номера предела преобразования) ет высокий потенциал, и ближайший импульс 1 Находнтся ВСеГд» в Старшем разрЯДЕ регистра 7 с выхода делителя 9 возвращает триггер 94 результата. в единичное состояние, снимая разрешающий Преимущество данного преобразователя заклюпотенциал со входа генератора 9,. Положитель- чается в возможности снимать значение выход- ный перепад напряжения с единичного выхода ного тока до окоФЙйия времейи йреобразования, триггера 9о, поступая на управляющий вход go что дает выигрыш в быстродействии при исдополнительного блока 93 переписи кода, вы- пользовании предлагаемого преобразователя в зывает перепись кодов из регистра 9, сдвига системах автоматического контроля и регулиров регистр 7 результата, а из дополнительного вания. счетчкса 9 вЂ” в регистр 8 предела преобразования.

В это время счетчик 1 импульсов продолжает Формула изобретения подсчет импульсов входной частоты уже на следующем пределе преобразования. Вторая метка Преобразователь частоты в код, содержащий времени появляется после импульса Зп запуска основной декадный счетчик импульсов, счетчик теперь через интервал времени 10.Т„, и все про-3о меток времени, основной блок переписи кода, цессы в преобразователе повторяются На одном регистр результата и регистр предела преобразоиз пределов преобразования, который является вания, формирователь образцовых меток времес точки зрения заполнения счетчика 1 оптималь- ни, генератор образцовой частоты и ключ, ным, появляется импульс переноса в старшую один из входов которого подключен ко входной декаду счетчика 1 импульсов, вследствие чего по шине преобразователя, второй вход ключа подистечении образцового интервала времени соединен к первому выходу формирователя

Го 10 ° То, где К = 1, 2,:..t...ï вЂ” номер образцовых меток времени, а выход ключа подоптимального предела преобразования; n вЂ” коли- ключен к счетному входу основного счетчика чество пределов преобразования, формирователь импульсов, выход старшей декады которого

4 образцовых меток времени прекращает; под- подключен к первому входу формирователя счет импульсов входной частоты счетчиком 1, образцовых меток времени, два других входа сняв разрешающий потенциал со второго входа которого соединены соответственно с выходом ключа 3, генератора образцовой частоты и со входом

° Образцовая метка конца времени преобразова- запуска преобразователя, второй выход форминия увеличивает на единицу содержимое счетчи- рователя образцовых меток времени подключен ка 2 меток времени и, поступая на управляющий к счетному входу счетчика меток времени, вход основной схемы б переписи кода, переписы- выходы которого, а также выходы основного вает содержимое счетчика 1 в регистр 9> сдвига, счетчика импульсов подключены ко входам а содержимое счетчика 2 вЂ” в дополнительный основного блока переписи кода, о т л и ч а юсчетчик 9> импульсов, Поскольку в данном >и шийся тем, что,с целью повышения быстслучае содержимое старшей декады регистра 91 родействия, в него дополнительно введены блок сдвига отличается от нуля, ибо и содержимое переписи кода, регистр сдвига, счетчик импульа старшей декады счетчика 1 импульсов отли- cos, элемент ИЛИ, триггер, заторможенный чается от нуля, на D-входе триггера 94 присут- генератор и делитель частоты, причем первый ствует высокий потенциал, который удерживает выход основного блока переписи кода через его в единичном состоянии при поступлении регистр сдвига подключен к первому входу на его синхровход через элемент ИЛИ 9 метки дополнительного блока переписи кода, первый конца времени преобразования. Высокий уро- 1выход которого соединен со входом регистра вень с единичного выхода триггера поступает результата, второй выход основного блока

746922

ЦНИИПИ

Заказ 3974/52 Тираж 995

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 переписи кода через дополнительный счетчик импульсов подключен ко второму входу дополнительного блока переписи кода, второй выход которого соединен со входом регистра предела преобразования, второй выход формирователя образдовых меток времей гсоединен с управляющим входом основного блока переписи кода и с первым входом элемента ИЛИ, ко второму входу которого подключены управляющий вход дополнительного счетчика импульсов и выход делителя частоты, выход элемента ИЛИ соединен с С-входом триггера, к 9-входу которого подключен выход старшей декады регистра" сдвига. прямой выход триттера соединен с управляющим входом дополнительного блока переписи кода, инверсный выход триггера через заторможенный генератор соединен с тактовым входом регистра сДвига и входом делителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .. 1. Отчет о НИР завода "Точэлектроприбор", инв. No 471537, Львов, 1975, с. 207-216.

2. Патент США Р 3729677, кл. G 01 R 23/02, 1973 (прототип) .