Преобразователь частоты следования импульсов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 16 ф)5 Н 03 В 19/00 К 5/15 ЕН ЕТЕЛЬСТ В СКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО(56) Авторское свидетельство СССРМ 1223329, кл. Н 03 В 19/00, 1984,Авторское свидетельство СССРМ 1394394, кл. Н 03 В 19/00, 1986,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к области радиотехники, электроизмерительной техники иможет быть использовано при построенииустройств прецизионной синхронизациивременных последоватЕльностей импульсов с входным сигналом в измерителях параметров периодических процессов(анализаторах гармонического спектра, измерителях нелинейных искажений, регистИзобретение относится к области радиотехники, электроизмерительной техники и может быть использовано при построении устройств прецизионной синхронизации временных последовательностей импульсов с входным сигналом в измерителях параметров периодических процессов (анализаторах гармонического спектра, измерителях нелинейных искажений, регистраторах, фазометрах и проч.),Целью изобретения является повышение.точности преобразования частоты следования периодических импульсов.На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - схема преобразователя "времяраторах, фазометрах и проч.). Целью изобретения является повышение точности преобразования частоты следования периодических импульсов, Поставленная цель достигается введением в состав преобразователя постоянного запоминающего устройства 8, второго преобразователя "время-код" 5, делителя 4 с постоянным коэффициентом деления и входного формирователя 1 с соответствующими связями. Кроме того, в состав устройства входят делитель 2 частоты с переменным коэффициентом деления, первый преобразователь "время-код" 3, генератор бтактовых импульсов и преобразователь "код-время" 7. Оригинальная архитектура преобразователя позволила свести погрешность преобразования, связанную с неточностью результата деления обобщенного входного периода на целочисленный коэффициент, практически к нулю, 2 ил. Преобразователь частоты следования импульсов включает входной формирователь 1 импульсов, выход которого через делитель 2 частоты с переменным коэффициентом деления соединен с информационным входом первого преобразователя "время-код" 3 и через делитель 4 частоты с,постоянным коэффициентом деления - с информационным входом второго преобразователя "времякод" 5. Тактовые входы первого 3 и второго 5 преобразователей "время-код" объединены с выходом генератора 6 тактовых импульсов и тактовым входом преобразователя "код-время" 7. Первая группа входов преобразователя "код-время" 7 обьединена с группой входов предустановки первого преобразователя "время-код" 3 и первой.Выражения (3) и (4) позволяютлить. для заявляемого устройства зн коэффициентов е и йь при котор грешность, связанная с неточностью деления кода обобщенного входного периода на коэффициент умножения частоты практически сведена к нулю. (дробная часть (Твых) в 5 выражении (2) отсутствует),По существу, введенное в состав преобразователя последовательности импульсов постоянное запоминающее устройство, в котором:по соответствующим адресам заранее записаны значения в и М, позволяет в процессе работы по имеющимся величинам гав и Но формировать такие величины гп и й, при которых выполняется выражение (2).Устройство работает следующим обра зом.При поступлении на вход преобразователя сигнала с периодом Твх на выходе формирователя 1 формируется последовательность импульсов с тем же периодом следования, которая через делитель 4 частоты с коэффициентом деления во поступает в преобразователь "время-код" 5, где прои ходит накопление кодового эквивалента обобщенного входного периода щоТвх. При 5 этом дробная часть периода по модулю Ионакапливается в счетчике 9 младших разрядов преобразователя "время-код" 5 (код (Твых)йо), а целая часть периода (Твоих - в счетчике 10 старших разрядов. На основасгруппой выходов постоянного запоминающего устройства 8, вторая группа выходов которого подключена к входам задания коэффициента делителя 2. частоты с переменным коэффициентом деления, а входы 5 соединены с соответствующими выходами второго преобразователя "время-код" 5.Выход преобразователя "код-время" является выходной. шиной устройства.Преобразователи "время-код" устройст ва могут, например, .содержать подключенную к тактовому входу последовательную цепочку, .содержащую счетчики 9 и 10 соответственно младших и старших разрядов, выходы которых подключены к соответствующим:входам выходного регистра 11 памяти, Динамический вход записи информации выходного регистра 11 памяти соединен с информационным входом преобразователя и через элемент 12 задержки с обнуляющи ми входами счетчиков 9 и 10. Причем входы предустановки первого преобразователя "время-код", 3 являются информационными входами счетчика 9 младших разрядов.Все остальные преобразователи частоты следования импульсов также могут быть реализованы на. стандартных элементах, Формирователь 1 может быть реализован на .основе последовательно соединенных . компаратора и ждущего мультивибратора, 3На.,его выходе в.этом случае формируются короткйе импульсы. Однако возможна и более. простая реализация формирователя - .на основе усилителя-ограййчителя, В этом случае выходиым сигналом формирователя 3 будет меандр. Делителю 2 и 4 частоты могут быть реализованы на:основе вычитаещих . ,: счетчиков с предустановкой. кода по достижению нулевого состояния, Величина кода равйа крзфФициенту деления частоты,. Де . литель 4 частоты имеет фиксираваннцй коэффициент деления, а. коэффициент деления делителя 2 устанавливается с выходд постоянного запоминающего устройства 8. Постоянное запоминающее устройство 8 4 может быть реализовано на базе микросхем. ПЗУ, а также на основе программируемыхлогических матриц. Адресные входы и информационные: выходы микросхем образуют соответственно входы и выходы постоянного запоминающего устройства 8.. Преобразователь "код-время" 7 можетбыть реализован в виде вычитающего счетчика с предустановкой кода на информационных входах по достижению нулевого 5 состояния разрядов.В преобразователях подобного классаноминальный период Твоих следования выходных импульсов определяется по форму- ле Твхп 1 оТвхпо+ /Твхпо =Твх+ (Твых), (1) гдеи- целая и дробная части числа;Твх - период входного сигнала;во - коэффициент деления входного делителя преобразователя "время-код";чо - коэффициент деления счетчиков 9, 10 преобразователя "время-код".Повышение точности преобразования производится за счет исключения дробной части числа выходного периода, т,е. получения зависимостиВ случае близких в и й 1 (например, й = = а + 1) из (1) и (2) можно получить следующие выражения:- (3)1йо ( (Твых 3Иэ рассмотренного примера видно, что точность заявляемого устройства по сравнению с прототипом существенно увеличилась за счет того, что дробная часть кода выходного периода практически сведена к нулю. При этом значения Й 1 и е 1 незначи 55 нии этого кода и с учетом того, что величиныгпо и Йо известны, на.выходе постоянногозапоминающего устройства 8 устанавливаются коды коэффициентов пересчета п 11 и Й 1согласно вы ражениям (3) и (4). Коэффициент 5гп 1 поступает на кодовый вход управляемогоделителя 2 частоты, на выходе которогоформируется последовательность импульСОВ С ОбОбщЕННЫМ ПЕрИОдОМ Твх П 11. КОДОвый эквивалент этого периода по модулю Й 1 10накапливается в счетчиках 9 и 10 младшихи старших разрядов преобразователя "время-код" 3 и поступает на первый вход преобразователя "код-время" 7, В этом блокеформируется временная последовательность, соответствующая минимальной погрешности формирования периодаследования выходных импульсов преобразователя частоты.Таким образом, в заявленном устройстве погрешность, связанная с неточным делением обобщенного входного периода накоэффициент й, сведена практически к нулю,Рассмотрим численный пример, позволяющий количественно оценить преимущества заявляемого объекта,Пусть 1 вх = 1 кГц, частота генератора 6тактовых импульсов. Ьо = 10 мГц. Номинальные коэффициенты умножения и деления 30частоты йо " 512 и п 1 о = 5.1 1, Тогда, учитывая,что код Твх = ойвх, для устройства-прототипа из (1) имеемТвых =Твхгпо 10511 9980 4687 )4. 35йо 512= ) (Твых) = 9980, ( Твых) = 0,4687 (5)Погрешность формирования выходныхимпульсов за время обобщенного входногопериода в прототипе определяется по формулеД - Твхп 1 о - (Твых)йо = 1 Твых) Йо == 0,4687 512 = 239,97 (6)В заявленном преобразователе коэффициенты гп 1 и Й 1 определяются из (3) и (4)1гп 1 - . 499;511 9980Й 1 = 50050Погрешность Д 1 формирования выходных импульсов заявляемого устройстваД 1 = ТвхП 11 - (Твых)Й 1 == 104 499 -9980500 = 0(8) тельно отличаются от коэффициентов йо и то устройства- прототипа.Следует отметить, что несмотря на некоторые вариации коэффициентов е 1 и Й 1 заявляемый преобразователь может широко применяться в измерительной аппаратуре, так как для большинства приборов с цифровой записью отсчетов (например, встробоскопических осциллографах, регистраторах, анализаторах гармонического спектра, измерителях коэффициента гармоник, фазометрах, и проч.) принципиальным является не количество отсчетов на период сигнала и факт изменения коэффициента передачи устройства синхронизации, а точность преобразования частоты, позволяющая осуществлять прецизионное синхронное с входным периодом стробирование исследуемого сигнала, Дополнительным преимуществом заявляемого объекта является то, что улучшение метрологических характеристик достигается без увеличения тактовой частоты опорного генератора,Формула изобретения 1. Преобразователь частоты следования импульсов, еодержащий делитель частоты с переменным коэффициентом деления, соединенный выходом с информационным входом первого преобразователя "время-код", входы предустановки которого объединены с первой группой входов преобразователя "код-время", вторая группа входов которого соединена с соответствующими выходами первого преобразователя "время-код", а выход - с выходной шиной устройства, тактовые входь 1 преобразователей" время-код" . и "код-время" объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, о т-. л ич ею щи йс ятем, что, с целью повышения точности преобразования, в устройство дополнительно введены последовательно соединенные входной формирователь импульсов, делитель частоты, второй преобразователь "время-код" и постоянное запоминающее устройство, первая и вторая группы выходов которого подключены соответственно к входам предустановки первого преобразователя "время-код" и входам задания коэффициента пересчета делителя частоты с переменным коэффициента деления, вход которого объединен с выходом входного формирователя импульсов, а тактовый вход второго преобразователя "время-код" подключен к выходу генератора тактовых импульсов,2, Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что преобразователь "времякод" содержит подключенную к тактовому входу последовательную цепочку, содержащую счетчики младших и старших разрядов, выходы которых объединены с соответствуЗаказ 1651 Тираж 471 .Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж;35, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ющими входами информации выходного регистра памяти, вход записи информации которого соединен с информационным входом преобразователя и через элемент задержки. - с обнуляющими входами счетчи-Вх ков импульсов старших и младших разрядов, причем входы предустановки первого преобразователя "время-код" являются информационными входами счетчика млад ших разрядов.