Цифровой кодирующий преобразователь

; ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Авторское свидетельство СССР й.525031, кл. С 01.й 23/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССР И 573766, кл. С 01 й 23/02 е 1977 (прототип) .(54)(57) ЦИФРОВОЙ КОДИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЯЬ, содержащий последовательно соединенные блок пуска, вентиль, делител шага квантования, элемент задержки, счетчик шага квантования, основной регистр, первый управляемый делитель и основной вычитающий счетчик,генератор опорной частоты, второй управляемый делитель, первый Формирователь, а также последовательно соединенные второй Формирователь, триггер, элемент И и счетчик, второй вход которого соединен с вторым входом триггера и выходом первого Формирователя, второй вход элемента И подн 11 ИЯ -;:,Ь.ъда Д 1 Я ключен к выходу вентиля и входу второго управляемого делителя, выход которого соединен с вторым входом первого управляемого делителя, выход делителя шага квантования подключен к второму входу основного регистра, первый вход которого соединен с вторым входом второго управляемого делителя, о т л и ч а ю. щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные дополнительный регистр, двоичный умножитель и дополнительный вычитающий счетчик, а также сумматор кодов, вход которого соединен с выходом элемента И, выходсумматора кодов подключен к второму входу дополнительного счетчика, третий вход которого соединен с выходом второго формирователя и первым входом дополнительного регистра, второй вход последнего подключен к выходу счетчика, при этом второй вход двоич- ффф ного умножителя соединен с выходом 1;) первого управляемого делителя. райИзобретение относится к электро- измерительной технике.Известно устройство для измерения частоты и сдвига фаз, содержащее цифровой частотомер, управляемый делитель, ключи, схему умножения, делитель с дробными коэффициентами деления 11 1.Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возмож- О ности, так как оно функционирует в два такта и требует измерения вспомогательной частоты,. пропорциональной измеряемому параметру в эталонном ин" тервале времени. 5Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения частоты повторения импульсов, содержащее генератор опорной частотыФормирогватель, делители, элемент задержки20 счетчик, регистр хранения и вычитающий счетчик. Устройство обладает вы" соким быстродействием, так как обеспечивает кодирующее преобразование практически за время поступления одного или нескольких периодов 2 1 .Недостатком устройства является невозможность определения сдвига фаз, что существенно ограничивает либо область использования устройства, либо эффективность использования оборудования.Цель изобретения " расширение функ. циональных возможностей устройства одновременное определение частоты и сдвига Фазы.35Поставленная цель достигается тем, что в.цифровой кодирующий преобразователь содержащий последовательно соединенные блок пуска, вентиль, делитель шага квантования, элемент задержки, счетчик шага квантования, основной регистр, первый управляемый делитель и основной вычитающий счетчик генератор опорной частоты, вто 45 рой управляемый делитель, первый формирователь а .также последовательно соединенные второй формирователь триггер, элемент И и счетчик, второй вход которого. соединен с вторым входом триггера и выходом первого Формирователя, второй вход элемента И подключен к выходу вентиля и входу второго. управляемого делителя, выход которого соединен с вторым входом первого управляемого делителя, выход .делителя шага квантования подключен к второму входу основного регистра, первый вход которого соединен с вто" рым входом второго управляемого делителя, введены последовательно соединенные дополнительный регистр, двоич.ный умножитель и дополнительный вычитающий счетчик, а также сумматоркодов, вход которого соединен с выходом элемента И, выход сумматора кодов подключен к второму входу дополнительного счетчика, третий вход которого соединен с выходом второго формирователя и первым входом дополнительного регистра, второй вход последнего подключен к выходу счетчика, приэтом второй вход двоичного умножителясоединен с выходом первого управляемого делителя.На фиг,1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - диаграмма его работы.Устройство содержит блок 1 пуска,вентиль 2, генератор 3 опорной частоты, первый Формирователь 4, второйформирователь 5 триггер 6, делитель7 шага квантования, элемент 8 задержки, счетчик 9 шага квантования, регистр 10, управляемые делители 11 и12, вычитающий счетчик 13, элемент И 1счетчик 15 сумматор 16 кодов, регистр17 вычитающий счетчик 18, двоичный ум"ножитель 19,шину 20 пуска, шину 21останова, шину 22 эталонной частотыи шину 23 входной частоты.На диаграмме (фиг,2) приведены сигналы эталонной частоты Г , входнойчастоты Гх и изменение кода йв вычитающем счетчике 13,Процесс кодирующего преобразованиявходнои информации в код сдвига Фазыорганизуется с помощью следующегоалгоритма функционирования. В течениевременного сдвига а 1 между периодами;у алонного сигнала Г а и контролируемой частоты Гх (Фиг.2) производитсяквантование ийтервала д 1 импульсамиопорной частоты Г , число которыхподсчитывается в счетчике 15 (фиг.1).Одновременно осуществляется формиро".,вание вспомогательной величины(й 1.Го Г ) путем суммирования значения Г в сумматоре 16 кодов (ж Г о)раз и затем переписывается данный кодв начале каждого периода контролируемой частоты Г во второй вычитающийсчетчик, Затем в интервале временипериода контролируемой частоты Г,осуществляется определение отношенияМ/Тх, представляющего собой исходнуювеличину сдвига Фазы, путем нелинейного кодирования Тх импульсами убываю3 1019чщеи по величине частоты, которые вычитаются из числа (д 1 Го Г )ф вовтором вычитаоцем счетчике 18. Даннаяоперация поясняется зависимостьюЬйтх= - =И Г ас Г (Г -И) (1)Т хгде М - число импульсов, прошедшеев течение периода Т с выхо да второго управляемого делителя 12 на двоичный умножи 10тель 19, причем" ййтгде д В - величина шага квантования15Формируемая делителем 7;п и (и-коэффициенты деления управляемых делителей 11 и 12 соответственно.В формуле (1) первый член зависимости Формируется в интервале времениквантования промежутка дй, а второйчлен, одновременно с выполняемой операцией вычитания, - в интервале периода Т следующим образом. С помощьюделителя 7 осуществляется отсчет .шгала квантования временного аргумен- .25мента нелинейной Функции, описывающей процесс изменения формируемых импульсов, а в счетчике 9 подсчитывается число ишагов. С помощью управляемых делителей 11 и 12 осуществляетсяформирование импульсов с убывающейчастотой путем деления опорной частотй Г- на коэффициенты и и (и),кодыкоторых подаются с выходов счетчика 9и регистра 10 хранения. Число импуль сов, поступившее с выхода управляемого делителя 12, умножается в двоич.ном умножителе 19 на код (Ю Г )ф,чОкоторыи записывается во второй регистр 17 хранения из счетчика 15 в 40момент окончания интервала Ю . Импульсы, поступающие с выхода двоичного умножителя 19, подаются на второйвычитающий счетчик 18. Одновременноимпульсы с выхода управляемого делителя 12 поступают на первый вычитающий счетчик 13. Таким образом в момент окончания периода Т в первомХвычитающем счетчике 13 ФиксируетсяциФровой код йконтролируемой час- .50таты, а во втором вычитающем счетчике 18 фиксируется цифровой код йсдвига Фазы, т.е. результат код рующего преобрззования,С учетом изложенного устройство 55работает следующим образом.На шины 22 и 23 устройства подаютоя соответственно эталонная Гз и 351 4контролиРУемая Гчастоты (Фиг.2) . Сначалом периода частоты Г с .выходаэпервого формирователя 4 поступаетимпульс на установочный вход счетчика 15 и на первый вход триггера 6.По команде "Пуск" с шины 20 блок 1пуска разрешает прохождение импульсовгенератора 3 опорной частоты черезвентиль 2 на делитель 7 шага квантования, первый управляемый делитель 11и элемент И 14. При наличии разрешающего сигнала с триггера 6 в течение времени ьй элемент И 14 пропус"кает импульсы опорной частоты Г насчетчик 15, где Фиксируется кодО3(ас Г, ), и на разрешающий вход сум"матора 16 кодов, в результате чегокод значения частоты Г с каждым имэпульсом суммируется (Ю Г )фраз вОсумматоре 16. С началом периода час"таты ГХ с выхода второго формирователя 5 поступает импульс, которыйустанавливает в исходное состояниеделитель .7 шага квантования, счетчик9 шага квантования, управляемые делители 11 и 12, первый вычитающийсчетчик (все эти связи на схеме непоказаны), записывает во второй регистр 17 хранения число из счетчика 15, а также поступает на установоч"ный вход второго вычитающего счетчика 18, записывает в него. код (ЬФ Г Г )из сумматора 16 кодов.о эТак как для нелинеййЬго кодирования периода требуется воспроизве-дение гиперболического закона изменения кода в сумматоре 16, а устрой"ство, в силу структуры, реализует по"лигональную аппроксимацию данного закона, то на каждом из участков аппроксимации должны обеспечиваться угловые .коэффициенты, соответствующие гиперболической функции, а именноВМ;г;(2)Так как каждое из. приращений дй.3:тформируется путем деления числа дй Г9импульсов на коэффициенты и и (и)с помощью делителей 11 и 12, то Ку,равно к:э и идс ГС другой стороны, применяя разност", ный оператор к гиперболической Функции, получимьР 3= .( )- - = - -15 10 т.е. устройство отрабатывает требуемую зависимость, а так как начальное значение кода Гф в сумматоре было поэмножено на величину ИГ , и число вы.читающихся из него импульсов также умножается двоичным умножителем 19 на то же число дй Е, то в момент окончания периода частоты Г во втором вычитающем счетчике 18 фиксируется 19351 6код значения сдвига фазыи = - "-уХ0 равнение предложенного устройства 5 с известными показывает, что оно облает более широкими Функциональными возможностями, решая задачу одновременного определения частоты и сдвига фазы.ВНИИ сно ав филиа