Устройство для преобразования частоты следования импульсов

Устройство для преобразования частоты следования импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

Ф

1 .т\

C r (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Зая влеио 31.03.78 (21) 2597985/18-21 с присоединением заявки.%— (28) Приоритет (51) M. Кл.

Н 03 К 5/156

Государственный комитет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.09.80. Бюллетень № 34

Д,ата опубликования описания 15.09.80 (53) УДК 621.374. .44 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. И. Ганшина, В. Е. Ганшин и Л. И. Егорова (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования, в измерителях частоты, в синхронизаторах и других устройствах, где требуются сетки частот, изменяемых

5 в широком диапазоне с любой дискретностью.

Для преобразования частоты следования импульсов в широком диапазоне используются умножители и делители частоты с различными коэффициентами деления.

Известно устройство для умножения и деления сигналов, содержащее источник калибровочной частоты, счетчик для ввода коэффициента изменения частоты, счетчики для определения величины периода заполнения входного счетчи- 15 ка и вентиля, причем Коэффициент изменения входной переменной частоты вводится в виде параллельного кода (1).

Это устройство работает с невысокой точностью из-за применения в нем сумматора с самосбросом, при переполнении которого теряется часть информации. Кроме того, при переходе от операции умножения к операции деления частоты требуется изменение емкости сумматора в широких пределах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержа1 щее два источника калибровочных частот 1, f, первый преобразователь кода во временной .К интервал, счетчик импульсов, регистр, а также второй преобразователь кода во временной интервал, несколько триггеров, вентилей и линий задержки (2) Однако во время сброса счетчика импульсов и во время ввода кода во второй преобразователь не производится счет импульсов калибровочных частот, что снижает точность работы устройства. Соотношение калибровочных частот и может самопроизвольно меняться во

К К времени, например, при изменении температуры окружающей среды, что также снижает точность работы устройства. Поддерживать соотношение зк постоянным при использовании перестраи7к ваемых генераторов калибровочной частоты довольно сложно.

7641(Код во второй преобразователь может ввестись с иекажениями, если ввод прбисходит в момент смены информации в регистре. Это ведет к сбою в работе всего устройства, т.е. снижению его надежности.

Целью изобретения является повышение точности и надежности работы устройства.

Цель достигается тем, что в устройство дня преобразования частоты следования импульсов, содержащее счетчик импульсов и последовательно соединенные регистр и преобразователь кода во.временной интервал, введены формироытель дискретного множества кодов, многополюсный переключатель и блок управления, пер)вые три входа которого соединены с шинами входного и калибровочного сигналов и с шиной установки "0", первые два выхода — со счетным и установочным входами счетчика импульсов, вы хоп которого через последовательно соединенные форМирователь дискретного множества кодов и многополюсный переключатель подключен к информационному входу регистра, третий выход блока управления соединен с управляющим входом регистра, а остальные выходы -- с входами преобразователя кода во временной интервал, выход которого подключен к четвертому входу блока управления.

Преобразователь кода во временной интервал содержит счетчик калибровочных импульсов и последовательно соединенные регистр, элемент сравнения, и элемент запрета, при этом выходы блока управления подключены к установочному входу регистра, разрешающему входу элемента запрета и к установочному и счетному входам счетчика калибровочных импульсов, выход ко35 торого подключен к входу элемента сравнения.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства для преобразования частоты следования импульсов; на фиг. 2— схема блока управления.

Устройство содержит счетчик 1 импульсов, формирователь 2 дискретного множества кодов, многополюсный переключатель 3, регистр 4, преобразователь 5 кода во временной интервал, состоящий из регистра 6, элемента сравнения 7, 45 счетчика 8 калибровочных импульсов и элемента запрета 9. Устройство также содержит блок управления 10, который содержит счетчик 11 на два разряда, дешифратор 12, RS-триггеры

13 — 16, элементы И 17 — 20, элемент ИЛИ 21, 50 элемент НЕ 22, генератор 23,одиночных импульсов, счетчик 24 на два разряда, дешифратор 25, RS-триггеры 26 — 30, элементы И 31 — 34, элементы ИЛИ 35, 36, 37, шину 38 калибровочного сигнала, шину 39 входного сигнала, шину 40 установки "0".

Устройство работает следующим образом, Калибровочная частота 1 с шины 38 через элемент И 19 поступает на вход счетчика 1.

4 4

Код, снимаемый со счетчика I, поступает на формирователь 2, который ныраба ывает набор кодов, отличающихся от входного в N, раз (N> -- коэффициент преобразования).

«2., «2 1,1, -2

М - X +> 1 prt gnri j„i1 р, 2 gni2--р ) где Й, - — текущее значение коэффициента преобразования:

m, n — параметры преобразования, m,n=1,2,3, Формирователь 2 построен «а схемах сдвига кода, поступающего на вход преобразователя, вправо на 1, 2, 3, ---, n разрядов (деление кода в 2, 4, 8, ..., 2 раз) и влево на 1, 2, 3, ..., m разрядов (умножение кода в 2, 4, 8, ...2 раз).

Схемы сдвига позволяют получить коды с коэффициентами преобразования.

1 !

Для получения кодов с промежуточными коэффициентами преобразования ранее полученные (путем сдвига) коды складывают в ь различных комбинациях. Так, например, код-„ получают путем сложения — „+ =, код +

1 4 путем сложения — + — + и т.д.

2" 2" 2"

Когда m = n = 3, на выходах формирователя имеется набор кодов с коэффициентами

«(12245Ь7 м„= . . .,, 8,, д,з,4,5,6,7 б

Таким образом, в формирователе 2 вырабатывается одновременно множество кодов.

Эти коды поступают на многополюсный переключатель 3, который состоит иэ коммутаторов и сумматоров, Количество коммутаторов равно числу кодов на выходе узла преобразования, т.е. 2 + 2 — 2. Одноименные разряды выVt1 ходов с коммутаторов поступают на сборки, На выходе сборок проходит выбранный код.

Управление коммутаторами (разрешение на прохождение кода) осуществляется автоматически или вручную от двух переключателей целых и дробных частей коэффициента преобразования, причем каждому переключателю соответствует своя группа коммутаторов. Выбранные коды, соответствующие целой и дробной частям коэффициента преобразования, поступают на сумматор, где происходит их сложение.

По приходе импульса входной частоты f

icon с выхода многополюсного переключателя 3 принимается на вход регистра 4, откуда он переписывается в регистр 6 преобразователя 5.

С выхода регистра 6 код подается на элемент сравнения 7, на другой вход которой поступает код со счетчика 8. В момент сравнения кодов вырабатывается импульс выходной частоты

764114. Работу всего устройства организует блок

BhlX управления 10. С приходом сигнала установки

"0" счетчики 11, 24 устанавливаются в исходное положение, на выходах "00" дешифраторов 12, 25 появляются положительные потенциалы, триггеры 15 и 26 устанавливаются в единичное состояние, триггеры 13, 16, ?7 — 30— в нулевое состояние, а триггер 14 остается в произвольном положении. Такое состояние бло- г ка управления сохраняется до прихода первого 10 входного импульса f „В момент прихода им. пульса f срабатывает генератор 23 одиночных импульсов, положительный импульс с выхода которого устанавливает триггер 13 в единичное состояние, на элемент И 19 подается запрет и прекращается поступление импульсов

1„на счетный вход счетчика l, на элемент И

18 подается разрешение и калибровочные импульсы Ф„поступают на счетный вход счетчика 11.

После прохождения четырех тактовых импульсов работа этих элементов прекращается до прихода следующего импульса входной частоты.

Назначение сигналов, снимаемых с выходов дешифратора 12, следующее; Сигнал с выхода

2"01" через открытый элемент И 20 устанавли- эч вает триггер 14 в единичное положение, тем самым на управляющий вход регистра 4 вь2дает. ся разрешение на запись с него кода с выхода многополюсного переключателя 3. Сигнал с выхода "10" сбрасывает три2тер 14 в нулевое состояние, тем самым прекращается запись в регистр 4. Сигнал с выхода "11" устанавливает счетчик 1 в исходное состояние, записывая . в него код "4". Это необходимо, чтобы не было потери информации об интервале следования 35 входных импульсов во время работы счетчика

11. Тем самым повышается точность работы предлагаемого устройства. Кроме того, этот сигнал устанавливает триггер 16 в единичное состояние, подготавливая тем самым часть блока управления 12 к отключению счетчика 11 после прихода на него четвертого тактового импульса, Сигнал с выхода "00" поступает на элемент И 17.

В момент совпадения положительного сигнала, снимаемого с единичного плеча триггера 16, и положительного сигна22а с выхода элемента

HE 22 элемент И 17 срабатывает и через элемент ИЛИ 21 ° перебрасывает триггер 13 в нулевое состояние, Элемент И 18 закрывается и отключает счетный вход счетчика 11, а тактовые импульсы через открытый элемент И 19 начинают поступать на счетный вход счетчика 1. Положительный потенциал, снимаемый с нулевого плеча триггера 13, поступает на вход триггера

16 и устанавливает его в нулевое состояние.

Импульс выходной частоты f пройдя через элемент ИЛИ 37, устанавливает триггер

28 в едйничное состояние, на элемент И 33 подается запрет и прекращается поступление калибровочных импульсов на счетный вход счетчика 8, одновременно на элемент И 32 220дается разрешение и калибровочные импульсы начинают поступать на счетный вход счетчика 24

После прохождения четырех тактовых импульсов работа другой части блока управления прекращается до прихода следующего выходного импульса.

Назначение сигналов, снимаемых с выходов дешифратора 25, следующее. Сигнал с выхода

"01" устанавливает счетчик 8 в исходное состояние, записывая в него код "4". Это необходимо для исключения потери информации об интервале следования выходных импульсов во время работы счетчика 24, Тем самым повышается точность работы устройства. Сигнал с выхода

"10" блока управления служит разрешением на перезапись кода в регистр 6 из регистра 4.

Кроме того, этот сигнал устанавливает триггер 27 в единичное состояние. Сигнал с выхода "00" пройдя через элемент И 31 и элемент

ИЛИ 35, устанавливает триггер 28 в нулевое состояние. Элемент И 32 закрывается и отключает счетный вход счетчика 24, элемент И 33 открывается и калибровочные импульсы начинают поступать на счетный вход счетчика 8.

Положительный потенциал с нулевого плеча триггера 28 перебрасывает триггер 27 в нулевое состояние.

Чтобы на выходе устройства не бьшо случайного выброса при смене кода в регистре 6 и при установке исходного состояния счетчика 8, предусмотрен триггер 29. Импульс 1 „,„ через элемент ИЛИ 36 устанавливает триггер 29 в нулевое состояние, элемент запрета 9 запирается и ложный импульс с выхода элемента сравнения 7 не проходит на выход устройства.

Открывается.элемент запрета 9 лишь после того, как триггер 29 установлен в единичное состояние, т.е. после того, как появляется сигнал на выходе "00"-дешифратора 25 и, следовательно, уже после того, как сменится код в регистре 6 и счетчик 7 будет установлен в исходное состояние.

Для исключения сбоев в устройстве необходимо, чтобы при перезаписи кода из регистра

4 в регистр 6 код в регистре 4 не менялся.

Это достигается применением схемы, состоящей из RS-триггера 15 и элемента И 20. За один такт до начала перезаписи кода триггер 15 устанавливается в нулевое состояние сигналом с выхода "01" дешифратора 25 и запирает элемент И 20. Тем самым вырабатывается запрет на прохождение сигнала с выхода "01" дешифратора 12 и, следовательно, на смену кода в регистре 4. Если смена кода в регистре 4 уже происходит, то она успевает закончиться к моменту перезаписи в регистре 6. По окончании 2

764!14

7 перезаписи триггер, 15 устанавливается в единичное состояние сигналом с выхода "00" дешифратора 25. Применение схемы, состоящей из триггера 15 и элемента Й 20, повышает надежность работы предлагаемого устройства.

Первь1м выходной импульс должен вырабатываться не раньше, чем будет измерен временной интервал между первым и вторым входными импульсами, Это достигается применением схемьг, которая состоит из RS-триггеров 26, щ

30 и элемента И 34. После сигнала установки

"0" триггер 26 устанавливается в единичное состояние и выдает разрешение на элемент

И 34. После прихода первого импульса f » начинают работать счетчик 11 и дешифратор 12. д

Сигнал, появляющийся на выходе "00" дешифратора 12, через элемент И 17 устанавливает триггер 30 в единичное состояние и на элемент

И 34 подается второе разрешение. Треэъе разрешение на элемент И 34 поступает с выхода ур

"10" дешифратора 12 после прихода второго им1тульса f „При этом на выходе элемента

И 34 появляется положительный потенциал, который через элемент ИЛИ 37 устанавливает триггер 28 в единичное состояние.

Положительный потенциал, который появляется на выходе "01" дешифратора.25, сбрасы вает триггер 26 в нулевое состояние, элемент

И 34 закрывается.

Описанное устройство в зависимости от того,з< какой установлен коэффициент N<<, может работать как на деление, так и на умножение час тоты. При N„ ) 1 оно осуществляет деление; при N4i (1 — умножение.

Использование устройства позволяет получить

35 коэффициенты. изменения частот в широком диапазоне без перестройки калибровочного генератора, в то время как в прототипе из двух имеющихся калибровочных генераторов один необходимо все время перестраивать. Перестройка коэффициента изменения частоты в широком диапазоне (от 0 до 7) производится лишь установкой многополюсного переключателя в нужное положение. Дальнейшее расширение диапазона коэффициентов изменения частоты произво8 дится изменением количества сумматоров, что не представляет трудностей при использовании унифицированных узлов, Формула изобретения

1. Устройетво для преобразования частоты следования импульсов, содержащее счетчик импульсов и последовательно соединенные регистр и преобразователь кода во временной интервал, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его точности и надежности работы, в него введены формирователь дискретного множества кодов, многополюсной переключатель и блок управления, первые три входа которого соединены с шинами входного и калибровочного сигналов и с шиной установки

"0", первые два выхода — со счетным и установочным входами счетчика импульсов, выход которого через последовательно соединенные формирователь дискретного множества кодов и многополюсный переключатель подключен к информационному входу регистра, третий выход блока управления соединен с управляющим входом регистра, а остальные выходы — с входами преобразователя кода во временной интервал, выход которого подключен к четвертому входу блока управления.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что преобразователь кода во временной интервал содержит счетчик калибровочных импульсов и последовательно соединенные регистр, элемент сравнения и элемент запрета, при. чем выходы блока управления подключены к установочному входу регистра, разрешающему вхо ду элемента запрета и к установочному и счетному входам счетчика калибровочных импульсов, выход которого подключен к входу weмента сравненйя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 168533, кл, Н 03 К 5/156, 1963, 2. Авторское свидетельство СССР N 268011, кл. Н 03 К 23/00, 1968.