Частотный аналого-цифровой преобразователь

Частотный аналого-цифровой преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (ц 77370I

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социалистичесник

Республик (6t ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25 04 79 -(21) 2757б9&/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

3 (51)М. Кл.

G 11 В 5/Об

Всударственлый намитет

СССР ао делам изобретений и аткрнткй

Опубликовано 23,10.80. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 23.10.80 (53у УДК 534.852 (088.8) (72) Автори изобретения

Ф, Ф. Колпаков, Е. А, Милькевич и А, Е. Сычев (71) Заявитель

Харьковский авиационный институт им. Н. E. Жуков (54) ЧАСТОТНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в телеметрических и других информационно-измерительных системах с записью информации на магнитный носитель.

Известны частотные аналого-цифровые преобразователи для магнйтных регистраторов, содержащие последовательно соединенные преобразователь напряжения в ток, компараторы с генератором прецизионных импульсов в цепи обратной связи и счетчик с устройством управления на втором входе(Ц.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь, содержащий источник управляющего напряжения, выход которого соединен через управляемый мультивибратор и блок согласования соответственно с информационным и управляющим входами перестранваемого полосового фильтра, генератор меток времейй; вйход которого соединен через включенные последовательно pscширитель импульсов и электронный ключ с управляющим входом управляемого мультивибратора, импульсный фазовыи дектектор, входы которого подсоединены к выходам генератора меток времени и перестраиваемого полосового фильтра, а выход — к блоку согласования, и последовательно соединенные счетно-решающее устройство и регистр выходного кода на выходе перестраиваемого полосового фильтра (2).

Однако у этих устройств недостаточно высокое быстродействие преобразования за счет необходимости вычисления тем или иным способом частоты сигнала на выходе полосового фильтра (преобразование частота-код) . Обычно это вычисление производится одним из двух известных методов. Первый предполагает вычисление частоты путем подсчета числа импульсов за фиксированный временной интервал и в принципе не является быстродействующим. Второй же, заключающийся в измерении периода колебания сигнала и преобразовании его в частоту с помощью простого вычислительного алгоритма f =11Т, хотя и является более быстродействующим, имеет граничную частоту измерения на два порядка ниже, чем в первом методе и достаточно сложен в реализации. Кроме того, время измерения (преобразования) часто773701, 4 ты в последнем методе затрачивается как на измерение периода колебания, так и на реали-. зацию упомянутого вычислительного алгоритма определения частоты, Целью изобретения является повышение быстродействия частотного аналого-цифрового преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены дифференцирующее устройство, N-канальный регистр памяти и

N-канальный, коммутатор, соединяющий каждый разряд N-канального регистра памяти с, соответствующим разрядом регистра выходного кода, при этом выход дифференцирующего устройства подключен к N-канальному коммутатору и второму входусчетно-решающего устройства, а вход; — к выходу импульсного фазового детектора преобразования аналогового входного сигнала в выходной код.

На фиг. 1 представлена функциональная схема частотного аналого-цифрового преобразователя для магнитного регистратора; на фиг. 2 — эпюры, поясняющие работу преобразователя.

Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 управляющего напряжения, управляемый мультивибратор 2, перестраиваемый полосовой фильтр 3, управляющий вход которорого через блок 4 согласования соединен с выходом источника управляющего напряжения, счетно-решающее устройство 5 и регистр 6 выходного кода. Кроме того, ко второму входу управляемого мультивибратора подключены последовательно соединенные генератор 7 меток времени, расширитель 8 импульсов и электронный ключ 9, при этом выходы генератора меток о 35 времени и перестраиваемого полосового фильтра подсоединены ко входам импульсного фазового детектора 10, связанного по выходу с блоком согласования и входом дифференцирующего устройства 11, выход которого подключен

40 ко второму входу счетно-решающего устройства и входу N-канального коммутатора 12,.соединяющего каждый разряд й-разрядного регистра 13 памяти с соответствующим разрядом регистра выходного кода.

При включении устройства в рабочий режим на выходФ полосового перестраиваемого фильтра 3 устанавливается начальное значение частоты F> соответствующее отсутствию информационного управляющего сигнала U(t), который преобразуется в код одним из известных способов счетно-решающим устройством 5 и заносится в регистр 6 выходного кода. 8 дальнейшем при включении управляющего сигнала

U(t) работа предлагаемого преобразователя отличается от работы известных устройств и проиллюстрирована эпюрами, приведенными на фиг. 2. После окончания измерения начального значения частоты счетно-решающее устройство 5 переключается в арифметический режим, который заключается в вычитании или сложении определенного кода с содержанием памяти регистра 6 выходного кода. Этот код, соответствующий дискретности характеристики преобраэования или частоте следования F пимпульсов генератора 7 меток времени (что одно и тоже), известен заранее и содержится в памяти И-разрядного регистра 13 памяти.

После вычисления начального значения частоты на выходе полосового фильтра 3 при изменении сигнала с выхода источника управля-. ющего напряжения по некоторому закону U(t) (фиг. 2а), частота на выходе полосового фильтра 3 изменяется по дискретному закону с шагом Гоп (фиг. 26), поскольку спектр выходного сигнала управляемого мультивибратора состоит из гармоник, частоты которых кратны вышеупомянутой опорной частоте в частоту.

При изменении информационного сигнала спектральные линии не изменяют своего положения, изменяясь только по амплитуде, что приводит к поочередному.захвату системой импульсной фазовой автоподстройки (ИФАП) необходимых информационных составляющих спектра, каждая из которых соответствует определенному уровню входного информационного сигнала.

При этом на выходе импульсного фазового детектора 10 формируется сигнал в виде последо- . вательности пилообразных импульсов, полярность

t которых определяется знаком производной 1.1(т) в моменты захвата системой ИФАП информационных спектральных составляющих (фиг, 2в).

Подавая этот сигнал на вход дифференцирующего устройства 11, можно получить информацию о знаке приращения выходной частоты полосового фильтра 3 в виде, коротких разнополярных видеоимпульсов (фиг. 2г). Каждый из этих импульсов производит включение N-канального коммутатора 12. При этом в регистре 6 выходного кода происходит параллельное сложение или вычитание (в зависимости от полярности импульса с выхода дифференцирующего устройства 11) кодов, содержащихся в N-разрядном регистре 13 памяти и регистре 6 выходного кода, а результат записывается в последнем (фиг. 2д), Кроме того, первый импульс с выхода дифференцирующего устройства 11 переводит счетно-решающее устройство 5 в указанный арифметический режим.

Таким образом в предлагаемом устройстве устраняется цеобходимость на каждом этапе измерения производить вычисление текущей частоты традиционными методами и в конечном итоге быстродействие преобразователя определяется лишь быстродействием системы

ИФАП к интегральным микросхемам, на которых реализуются все основные функциональные узлы данной .схемы.

773701

Введение в частотный аналого-цифровой преобразователь для магнитногб регистратора диффереицирующего устройства N-канального коммутатора и N-разрядного регистра памяти значительно повышает быстродействие преобразователя за счет устранения необходимости вы, числения значения частоты на каждом этапе измерения.

Формула изобретения

Частотный аналого-цифровой преобразователь для магнитного регистратора, содержащий источник управляемого напряжения, выход которого подключен через управляемый мультивибратор к информационному, а через блок согласования к управляющему входам перестраиваемого полосового. фильтра последовательно соединенные генератор меток времени, расширитель импульсов и электронный ключ, подключенный ко второму входу управляемого мультнвибратора, импульсный фазовый детектор, выход которого .подсоединен ко второму входу блока согласования, а входы — один к выходу генератора меток времени, другой — к выходу перестраиваемого:полосового фильтра, соединенного через счетно-решающее устройство:c регистром выходэ ногокода,отличающийся тем,что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены дифференцирующее устройство, Й-канальный регистр памяти и N-канальный коммутатор, соединяющий каждый раз16 ряд N-канального регистра памяти с соответствующим разрядом регистра выходного кода, при этом выход дифференцирующего устройства подключен к Й-канальному коммутатору и второму входу счетно-решающего устройства, а вход— к выходу импульсного фазового детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бахтиаров Г. Д. и Дикий С. Л. Аналогоцифровые преобразователи,-"Зарубежная радио10 электроника", Я !, 1975, с. 52 — 90.

2. Авторское, свидетельство СССР по заявке

1Ч 2б172б7/ 18-1О„кл. G 1 В 5/Об, 1978 (прототип).

773701

Ьвкй

Филиал ППП "Патент", r. е жгород, ул. Проектная, 4

Гпрй) Рн

Ugy И) Ъ

Составитель О. Смирнов

Редактор Ю. Петрущко Техред,А. Ач

Заказ 7515/67 Тираж 662

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Корректор А. Гриценко

Подписное