Устройство для преобразования частоты в код

(61) Доп тельное к авт, свид-ву 1)М. Кл.2 Н 03 К 13/20 //6 01 В 23/10 277(21) 2454365/18-21 (5заявки Нов0505,79, Бюллетень Йо 17 2) Заявлено 21,0 присоединением осударствеиный ком ите СССР по делам изобретений и открытийликов блик Дат ния описания 05,05,79(72) Авторь М.Х.Шубов и В.С.Селезне зобретения 71) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯЧАСТОТЫ В КОД чик, дешифратор, регистр храненияинФормации, индикаторное устройствои управляющее устройство 21.Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, таккак время преобразования определяет-.ся несколькими периодами измеряемойчастоты.Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению является устройство для преобразованиячастоты в код содержащее Формирователь импульсов измеряемой частоты,выход которого соединен со входом15 счетчика импульсов измеряемой частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсовэталонной частоты, счетчик импульсовэталонной частоты, выход которогосоединен с первой группой входов бло 20 ка коммутации 3).Недостатком такого устройства яв.ляется низкое быстродействие и большая разрядность кода, эквивалентного.частоте, изменяющейся в широком диапазоне.Целью изобретения являетея повыше- ние быстродействия устройств при одновременном сокращении разрядностикода эквивалентного частоте, изменя 30 ющейся в широком диапазоне,Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в многоканальных теле- метрических системах и системах автоматического контроля для преобразования информации от датчиков с выходной частотой, меняющейся в широком диапазоне./Известно устройство для преобразования частотного сигнала в цифровой код, содержащее клапан измеряемой частоты, схему выделения одного-периода,клапан эталонной частоты, генератор эталонной частоты, блок управления, настраиваемый делитель и счетчик линейного значения измеряемой частоты 11.Недостатком такого устройства является большая разрядность кода, эквивалентного частоте при работе в широком диапазоне частот и необходимость применения в счетчике счетных элементов с высокой частотой переключения.Известен также функциональный преобразователь частоты импульсов в циФровой код, содержащий дискриминатор-формирователь, элемент И, накопительный триггерный счетчик, генератор меток времени, кодовый счетЯ оц 661787Поставленная цель достигается тем, что в ус ройство для преобразования частоты в код, содержащее Формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен со входом счетчика импульсов измеряемой частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсов эталонной частоты, счетчик импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первой группой входов блока коммутации, дополнительно введены два триггера,два элемента И,элемент ИЛИ, 10 дешиФратор и шиФратор, причем выход Формирователя импульсов измеряемой частоты подключен к единичному входу первого триггера и к одному из входов дешиФратора, другие входы которо го соединены с выходами разрядов счетчика импульсов измеряемой частоты, выходыдешиФратора подключены через последовательно соединенные дополни тельный элемент ИЛИ и первый элемент 20 И к нулевым входам первого и второго триггеров и непосредственно ко входам шиФратора, выходы которого подключены ко второй группе входов блока коммутацйи, вйход второго триггера соединен с управляющим входом Формирователя импульсов измеряемой часто- ты, а выходы первого триггера и генератора ййпульсов эталонной частоты через второй элемент И подключены ко входу счетчика ймпульсов эталонной частоты,выход которого через элемент ИЛИ соединен со вторым входом первого элемента И.На чертеже представлена Функцио" нальная схема предлагаемого устрой-. 35 ства для преобразованиячастоты в код.устройство дпя преобразовании час- . тбты в код содержит Формирователь 1 импульсов Измеряемой частоты, генератор 2 импульсов эталонной частотй 40 Рэ, счетчик 3 импульсов эталонной частоты Рэ, счетчик 4 импульсов из-" меряемой частоты Р, блок коммутации 5, элементы б; 7 и, элементы.8,9 Илй, триггеры 10, 11, дешиФратор 12, шйФ ратор 13, Формирователь номера под" диапазона 14.Устройство для преобразования час" тоты в код работает следующим образом.Сигнал фначало преобразованиямииз устройства управления перебрасываеЗ триггер 11, Потенциальный сигнал с выхода триггера 11 дает разрешение на прохождение измеряемого сигнала через Формирователь 1. Импульсы с выхода Формирователя 1 поступают на двоичный счетчик 4 и Фронтом первого импульса перебрасывается триггер 10, который разрешает прохождение импуль сов эталонной частоты Рз от генера- В тора 2 импульсов эталонной частоты через элемент И 7 на счетчик.3.Окончание преобразования происходит при наличии определенного количества импульсов; поступивших на счет чик 3 и с появлением сигнала чомераподдиапазона на выходе Формирователя14 номера поддиапазона,Число импульсов эталонной частоты Рэ, поступивших в счетчик 3, прикотором происходит окончание преобразования, зависит от измеряемой час"тоты и изменяется от Имп до Ищагде И; - минимальное количество импульсов эталонной частоты, котороеопределяется требуемой точностью измерения, Ил 1 а- максимальное количество импульсов Р, поступивших в счетчик 3, которое определяется низшейчастотой измеряемого сигнала.Для увеличения быстродействия частота генератора 2 выбирается из условия, чтобы за период некоторой средней частоты на счетчик 3 поступилоИо 1;и импульсов эталонной частоты,Время измерения этой средней частотыи частоты ниже средней определяетсяодним. периодом измеряемой частоты.При этом количество импульсов эталонной частоты, поступивших иа счетчик 3, будет увеличиваться с уменьшением Измеряемой частоты, Формирование интервала времени, равного одному периоду измеряемой частоты, происходит в Формирователе 14 номера поддиапа зона.Нри измеряемой частоте Р,с больше некоторой средней частоты измерение происходит за .несколько периодов измеряемой частоты. Сигнал номера поддиапазона Формируется в результатесравнения содержимого счетчика 3 иколичества периодов измеряемой часто ты за интервал измерения,.В каждом поддиапазоне крайние частоты отличаются в два раза. Для частот среднего поддиапазона содержимоесчетчика 3 находится в пределах отИ е; до 2 И щю -1. Для поддиапазоновс частотой сигнала Рх ниже. частотысреднего поддиапазона содержимое всчетчике 3 для крайних частот стыкующихся поддиапазонов отличается вдва раза.Для поддиапазона частот выше среднего поддиапазона содержимое счетчика 3 находится также в пределах отИже до 2 И, а количество пери-.одов, за которое происходит измере"ние, кратно. 2".Чем выше частота поддиапазона,тем больше и,Сигнал о заполнении счетчика 3 импульсами эталонной частоты в указанных пределах подается через элементИЛИ 8 на вход элемента И б и на.Формирователь 14 номера поддиапазона.Число периодов измеряемой частотывыявляется дешифратором 12 формирователя 14 номера поддиапазона, входыкоторого подключены к выходам счетчика 4. Сигналы на выходе дешифратора 12 появляются при значениях чиселв счетчике 4 кратных 2",где п=0,1,2,3.С выхода дешифратора 12 Формирователя 14 через элемент ИЛИ 9 сигналыномера подаются на второй вход элемента И 6, При совпадении сигналовна первом и втором входе элементаИ 6 на его выходе появляется сигналконец преобразования, который 5устанавливает в ф 0 триггеры 10 и11. Сигналы с выхода дешифратора 12формирователя 14 подаются на шифратор13, где преобразуются в двоичный кодномера поддиапаэона, который с кодом 10счетчика 3 через блок коммутации 5передаются в систему по сигналу Запрос.Таким образом, время преобразова"ния предлагаемого устройства определяетсй автоматически и для частотнекоторого среднего поддиапазона ичастот ниже среднего поддиапазона равно периоду измеряемой частоты, а длячастот выше некоторого среднего поддиапазона время преобразования равнопериоду частоты среднего поддиапазона, при этом номер поддиапазона оп.ределяется автоматически.Разрядность кода, эквивалентногоизмеряемой частоте,. равна разрядности кода для числа И щ; в счетчике 3и разрядности коца номера поддиапазона от формирователя 14.Разрядность кода номера поддиапазона определяется из выражения ЗОп=2где и - количество поддиапазонов,ю в количество двоичных разрядов.Количество поддиапазонов определяется из выражения 35- = 2ГМпгде Ра- максимальная частота всегодиапазона измеряемых частот, Р- Ъминимальная частота всего диапазонаизмеряемых частот,Технико-экономический эффект отиспользования предлагаемого технического решения в отличие от прототипазаключается в повышении быстродействия при одновременном уменьшении разрядности кода эквивалентного чаетоте.Так, например, для преобразованиячастоты с помощью известного устройства " прототипа с точностью преобразования 0,2, необходимо производить измерение в течение интервалавремени, равного 500 периодам измеряемой частоты для самой низкой частоты в заданном диапазоне.Интервал времени измерения остается постоянным для всего диапазоначастот, поэтому с увеличением частоты число импульсов измеряемой частоты за интервал измерения пропорционально увеличивается.60В предлагаемом устройстве в отличие от известного для частот в диапазоне от самого низкого значениядо некоторой средней частоты преобразование производится за интервалвремени, равный одному периоду измеряемой частоты. Для более высоких частот интервал измерения равен одному периоду частоты некоторого среднего поддиапазона.Таким образом, быстродействие предлагаемого устройства в десятки раз выше, чем быстродействие известного устройства.В то же время в известном устройстве:азрядность кода, соответствующего измеряемой частоте, определяется разрядностью счетчика импульсов измеряемой частоты, счетчика кадров и счетчика импульсов эталонной частоты.Интервал времени измерения определяется количеством импульсов измеряемой частоты, необходимых для измерения с заданной точностью для случая измерения самой низкой частоты во всем диапазоне измеряемых частот.формула изобретенияУстройство для:преобразования частоты в код, содержащее формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен со входом счетчика импульсов измеряемой частоты, элемент ИЛИ, генератор импульсов эталонной частоты, счетчик импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с первой .группой входов блока коммутации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены два триггера, два элемента И, элемент ИЛИ, дешифратор и шифратор, причем выход формирователя импульсов измеряемой частоты подключен к еди ничному входу йервого тргггера и к одному из входЬв дешифратора, другие входы которого соединены с выходами разрядов счетчика импульсов измеряемой частоты, выходы дешифратора подключены через последовательно соединенные дополнительный элемент ИЛИ и первый элемент И к йулевым входам первого и второго триггеров и непосредственно ко входам шифратора, выходы которого подключены ко второй группе входов блока коммутации, выход второго триггера соединен с управляющим входом Формирователя импульсов измеряемой частоты, а выходы первого триггера и генератора импульсов эталонной частоты через второй элемент И подключены ко входу счетчика импульсов эталонной частоты выход которого через элемент ИЛИ соединен со вторым входом первого элемента И.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 263299, кл. С 06 Т, 1968.2, Авторское свидетельство СССР Р 292233, кл. Н 03 К 13/02, 1969.3. Авторское свидетельство СССР Р 373873, кл. Н 03 К 13/20, 1977.бб 1787 Составитель Л.ПлетневаРедактор М.Трофимова Техред р.Андрейко Корректор О.Бил Заказ 2512/65Ц лиал ППП ффПатентф, г.уагород, ул.Проектная,4 Тираз 1059 НИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Я, РаПодпис нокомитета СССРи открытийкая наб.,д.4/5