Преобразователь частоты в код

Союз СоветсмикСоцмалистическихРеслублмк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(28) Приоритет да делам изобретений н открытий.76 (088.8) Дата опубликования описания 07,07,80(72) Авторы, . изобретения Р. М, Гайдучок и В, В. Дупсо Львовский политехнический ийститут и Луцкий приборостроительный завод(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В КОД 2 Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, может найти практическое применение при обработке частотных сигна.лов.Известны преобразователи частоты в код, со.держащие счетчик импульсов, ключ и формирова.тель времени счета с генератором образцовой часто.ты (1) . Работа таких преобразователей сводится кподсчету импульсов неизвестной частоты за некото.рый образцовыи интервал времени, которыйвыбирается автоматически в процессе преобразования с целью нормирования относительногозначения погрешности квантования.Недостатком известных преобразователей частоты в код является низкое быстродействиеобусловленное тем, что код измеряемой частотыи код предела преобразования могут быть сосчитаны только после окончания полного временипреобразования, независимо от предела преобразования,Наиболее близким по технической сущностиявляется преобразователь частоты в код, содержащий основной декадный счетчик импульсов,счетчик меток времени, блок переписи кода,регистр результата и регистр предела преобразования, формирователь образцовых меток времени, генератор образцовой частоты и ключ, олзтн из входов которого подключен к источнику преобразуемых частот, другой подсоединен к первому выходу формирователя образцовых меток времени, а выход подключен к счетному входу основного счетчика импульсов, подключенного .выходом своей старшей декады к одному из входов формирователя образцовых меток вре.10мени, два других входа которого соединены соответственно с выходом генератора образцовой частоты и со входом запуска преобразователя, а второй выход подключен ко входу счетчика меток времени, выходы которого, а также выходы основного счетчика импульсов через схему .переписи кода подключены соответственно ко входам регистра предела и регистра результата преобразования 121.Такой преобразователь обладает высокой точностью, ибо преобразование происходит на оптимальном пределе, причем погрешность преобразования во всем диапазоне входных частот не превосходит максимальной погрешности на лю.746922 3бом из пределов преобразования, кроме самогомладшего,Недостаток известного преобразователя заключается в низком быстродействии, вследствиечего его применение в информационно.измеритель 5ных системах и в цифровых системах автомати.ческого управления затруднено.Цель изобретения - повышение быстродей.ствия преобразователя частоты в код.Поставленная цель достигается тем, что пре.образователь частоты в код, содержащий основ.ной декадный счетчик импульсов, счетчик метоквремени, основной блок переписи кода, регистррезультата и регистр предела преобразования,формирователь образцовых меток времени,генератор образцовой частоты и ключ, одиниэ входов которого подключен ко входнойшине преобразователя, другой подсоединен кпервому выходу формирователя образцовых меток времени, а выход ключа подключен к счет.ному входу основного счетчика импульсов, вы.ход старшей декады которого подключен к первому входу формирователя образцовых метоквремени, два других входа которого соединенысоответственно с выходом генератора образцо.вой частоты и со входом запуска преобразова.теля, второй выход формирователя образцовыхйеток времейиподключен к счетному входусчетчика меток времени, выходы которого, атакже выходы основного счетчика импульсовподключены ко входам основного блока переписи кода; дополнительно введены блок переписк кода, регистр сдвига, счетчик импульсов,элемент ИЛИ, триггер, заторможенный генера, тор и делитель частоты, причем первый выходосновного блока переписи кода через регистрсдвига подключен к первому входу дополни.тельного блока переписи кода, первый выходкоторого соединен со входом регистра результа.та, второй выход основного блою переписикода через дополнительный счетчик импульсовподключен ко второму входу дополнительногоблока переписи кода, второй выход которогосоединен со входом регистра предела преобра.зования, второй выход формирователя образцо. 45вых меток временй соединен с управляющимвходом основного блока переписи кода и спервым входом элемента ИЛИ, ко второмувхоцу которого подключены управляющий входдополнительного счетчика импульсов и выход50делителя частоты, выход элемента ИЛИ соеди.нен с С-входом триггера, к О входу которогоподключен выход старшей декады регистрасдвига, прямой выход триггера соединен суправляющим входом дополнительного блока55переписи кода, инверсный выхдц триггера череззаторможенный генератор соединен с тактовымвходом регистра сдвига и входом делителячастОты. 4На фиг. 1 представлена структурная схемапредлагаемого преобразователя частоты в код;на фиг, 2 - временные диапазоны, поясняющие.работу преобразователя.Преобразователь содержит основной декадный счетчик 1 импульсов, счетчик 2 меток времени, ключ 3, формирователь 4 образцовых 4меток времени, генератор 5 образцовой частоты,основной блок б переписи кода, регистр 7 результата, регистр 8 предела преобразования иблок 9 нормализации кода, состоящий из регистра 9, сдвига, дополнительного счетчика 9импульсов, дополнительного блока 9, переписикода, триггера 94, заторможеннбго генератора9 делителя 96 частоты на четыре и элементаИЛИ 97,На фиг. 2 показаны эпюры напряжений вточках: а - управляющий вход основной схемыб переписи кода; б - управляющий вход дополнительной схемы 9, переписи кода; ввыход заторможенного генератора 9; г - выход делителя 9 частоты; д - О -вход триггера 94 ( 1, 2, 3, 4 - возможные моментыпоявления сигнала/,Работа преобразователя заключается в подсчете импульсов неизвестной частоты за некоторыйобразцовый интервал времени. Для формирова.ния времени счета, а также меток времени,кратных времени счета, служит формирователь 4,на втором выходе которого импульсы появляют.ся в моменты времени Т, 10после импульса запуска, где То - период генератора 5 образ.цовой частоты;- номер метки времени. Припоступлении на вход формирователя 4 образцовых меток времени импульса Зп запускапроцесса преобразования усиливается разрешающий потенциал на входе ключа 3, вследствиечего импульсы преобразуемой частоты 1 х начинают поступать на вход счетчика 1,По истечении времени То на втором выходеформирователя 4 появляется первая меткавремени. За это время на вход счетчика 1поступает К= 1 х То импульсов преобразуемойчастоты. Если при этом содержимое старшейдекады счетчика 1 сохраняется равным нулю,подсчет импульсов частоты 1 х продолжается.Метка времени записывает единйцу в счетчик 2меток времени и поступает на управляющийвхоА блока б переписи кода, переписывает содержимое счетчика 1 в регистр 9, сдвига;а содержимое счетчика 2 - в дополнительныйсчетчик 9, импульсов . Эта же метка времени,поступая на С.вход триггера 94 через элементИЛИ 97, переключает триггер 94 в нулевоесостояние. Цепи начального установа (на чертеже не показаны) устанавливают этот триггерв Йачале каждого цикла измерений в единич.ное состояние.25 5 746922Разрешающий потенциал с инверсного выхо- на управляющий вход дополнительного блока 9 зда триггера 94 поступает на управляющий переписи кода, вследствие чего содержимое ревход заторможенного генератора 9 Каждые гистра 9, сдвига переписывается в регистр 7четыре импульса с выхода генератора 9, сдви- результата, а содержимое дополнительногогают содержимое регистра 9, сдвига на один 5 счетчика 9, - в регистр 8 предела преобразова.десятичный разряд вправо, а каждый четвертый ния,импульс, пройдя через делитель 9 частоты на Настоящий преобразователь дает возможностьчетыре, добавляет единицу к содержимому до- получать код преобразуемой частоты после перполнительного счетчика 9 и через элемент вой же метки времени, не дожидаясь окончанияИЛИ 9, поступает на синхровход триггера 94. 0 всего процесса преобразования. Значение выходПроцесс сдвига информации в регистре сдвига ного кода, полученное после первой образцопрододжается до тех пор, пока содержимое его вой метки времени, со временем уточняется,. старшей декады не станет отличным от нуля. Старший разряд числа Н независимо от номерахВ этом случае на О-вход триггера 94 поступа. метки времени номера предела преобразования)ет высокий потенциал, и ближайший импульс 15 Находнтся ВСеГд вСтаршем разрЯДЕ регистра 7с выхода делителя 9 возвращает триггер 94 результата,в единичное состояние, снимая разрешающий Преимущество денного преобразователя заклюпотенциал со входа генератора 9,. Положитель- чается в возможности снимать значение выход-ный перепад напряжения с единичного выходаноготока до окоФЙйия времейи йреобразования,триггера 94, поступая на управляющий вход 0 что дает выигрыш в быстродействии при исдополнительного блока 9, переписи кода, вы- пользовании предлагаемого преобразователя взывает перепись кодов из регистра 9, сдвига системах автоматического контроля и регулиро.в регистр 7 результата, а из дополнительного вания.счетчщса 92 - в регистр 8 предела преобразо.вания,В это время счетчик 1 импульсов продолжает Формула изобретенияподсчет импульсов входной частоты уже на следующем пределе преобразования. Вторая метка Преобразователь частоты в код, содержащийвремени появляется после импульса Зп запуска основной декадный счетчик импульсов, счетчиктеперь через интервал времени 10.То, и все про-З 0 меток времени, основной блок переписи кода,цессы в преобразователе повторяются На одном регистр результата и регистр предела преобразо.из пределов преобразования, который является вания, формирователь образцовых меток времес точки зрения заполнения счетчика 1 оптималь ни, генератор образцовой частоты и ключ,ным, появляется импульс переноса в старшую - один из входов которого подключен ко входнойдекаду счетчика 1 импульсов, вследствие чего по шине преобразователя, второй вход ключа подистечении образцового интервала времени соединен к первому выходу формирователяТо 10Т где К = 1, 2,:п - номер образцовых меток времени, а выход ключа подоптимального предела преобразования; и - коли. ключен к счетному входу основного счетчикачество пределов преобразования, формирователь импульсов, выход старшей декады которого4 образцовых меток времени прекращает; под подключен к первому входу формирователясчет импульсов входной частоты счетчиком 1, образцовых меток времени, два других входасняв разрешающий потенциал со второго входа которого соединены соответственно с выходомключа 3, генератора образцовой частоты и со входомОбразцовая метка конца времени преобразова- запуска преобразователя, второй выход форми.ния увеличивает на единицу содержимое счетчи рователя образцовых меток времени подключенка 2 меток времени и, поступая на управляющий к счетному входу счетчика меток времени,вход основной схемы б переписи кода, переписы- выходы которого, а также выходы основноговает содержимое счетчика 1 в регистр 9, сдвига, счетчика импульсов подключены ко входама содержимое счетчика 2 - в дополнительный основного блока переписи кода, о т л и ч а юсчетчик 9 р импульсов, Поскольку в данном 5 О щ и й с я тем, что с целью повышениябыст 3случае содержимое старшей декады регистра 91 родействия, в него дополнительно введены блоксдвига отличается от нуля, ибо и содержимое переписи кода, регистр сдвига, счетчик импульастаршей декады счетчика 1 импульсов отли- сов, элемент ИЛИ, триггер, заторможенныйчается от нуля, на О-входе триггера 9 присут- генератор и делитель частоты, причем первыйствует высокий потенциал, который удерживает выход основного блока переписи кода черезего в единичном состоянии при поступлении регистр сдвига подключен к первому входуна его синхровход через элемент ИЛИ 97 метки дополнительного блока переписи кода, первыйконца времени преобразования. Высокий уро- рыход которого соединен со входом регистравень с единичного выхода триггера поступает 1 результата, второй выход основного блока8 746922 Фиг, ЯЗаказ 3974/52 раж 99 П одписно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7переписи кода через дополнительный счетчик импульсов подключен ко второму входу дополнительного блока переписи кода, второй выход которого соединен со входом регистра предела преобразования, второй выход формирователя образдовых меток времеФгсоединен с управляющим входом основного блока переписи кода и с первым входом элемента ИЛИ, кд второмувходу которого подключены управляющий вход " дополнительного счетчика импульсов и выходделителя частоты, выход элемента ИЛИ соединен с С-входом триггера, к О-входу которого подключен выход старшей декады регистра"сдвига. прямой выход триттера соединен с управляющим входом дополнительного блока переписикода, инверсный выход триггера через затормо.женный генератор соединен с тактовым входомрегистра сДвига и входом делителя частоты,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Отчет о НИР завода "Точэлектроприбор",инв. У 47153/, Львов, 1975, с. 207.216.2. Патент США Иф 3729677,кл. 0 01 Я 23/02, 1973 (прототип),