Частотный аналого-цифровой преобразователь

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистичесникРеспублик ц 7737016 11 В 5 СОб Всударствеилый комитет СССР ао делам изабретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Ф, Ф. Колпаков, Е. А, Милькевич и А, Е, Сычев Заявитель нный институт им Н Е Жук рьковск(54) ЧАСТОТНЫЙ АНАЛОГО ЦИ 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 входеЩНаиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь, со. держащий источник управляющего напряжения, выход которого соединен через управляемый мультивибратор и блок согласования соответ. ственно с информационным и управляющим входами перестранраемого полосового фильтра, генератор меток времейй; вйход которого соединен через включенные последовательно рас. ширитель 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 вычис-ление частоты путем подсчета числа импульсов за фиксированный временной интервал и в принципе не является быстродействующим. Вто.рой же, заключающийся в измерении периода колебания сигнала и преобразовании его в частоту с помощью простого вычислительного алгоритма 1 =11 Т, хотя и является более быстро.действующим, имеет граничную частоту измере.ния на два порядка ниже, чем в первом мето.де и достаточно сложен в реализации, Кроме того, время измерения (преобразования) часто.773701 4 ты в последнем методе затрачивается как наизмерение периода колебания, так и на реалиэацию упомянутого вычислительного алгоритмаопределения частоты,Целью изобретения является повышениеб быстродействия частотного аналого. цифровогопреобразователя.Поставленная цель достигается тем, что впреобразователь введены дифференцирующееустройство, М-канальный регистр памяти ий-канальный, коммутатор, соединяющий каждый разряд Й-канального регистра памяти с,соответствующим разрядом регистра выходногокода, при этом выход дифференцирующего устройства подключен к Й-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 схемачастотного аналого. цифрового преобразователядля магнитного регистратора; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие работу преобразователя.Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 управляющего напряжения,управляемый мультивибратор 2, перестраиваемыйполосовой 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 входууправляемого мультивибратора подключены последовательно соединенные генератор 7 метоквремени, расширитель 8 импульсов и электронный ключ 9, при этом выходы генератора метоко 35времени и перестраиваемого полосового фильтра подсоединены ко входам импульсного фазо.вого детектора 10, связанного по выходу с блоком согласования и входом дифференцирующего устройства 11, выход которого подключен40ко второму входу счетно-решающего устройстваи входу М-канального коммутатора 12,.соедини.ющего каждый разряд й-разрядного регистра 13памяти с соответствующим разрядом регистравыходного кода,45При включении устройства в рабочий режимна выходФ полосового перестраиваемого фильтра 3 устанавливается начальное значение частоты Р 1, соответствующее отсутствию информационного управляющего сигнала О(т), который преобразуется в код одним из известныхспособов счетно-решающим устройством 5 изаносится в регистр 6 выходного кода. В даль.нейшем при включении управляющего сигналаО(т) работа предлагаемого преобразователя от.личается от работы известных устройств и про.иллюстрирована эпюрами, приведенными нафиг. 2. После окончания измерения начальногозначения частоты счетно-решающее устройство 5 переключается в арифметический режим, кото. рый заключается в вычитании или сложенииопределенного кода с содержанием памяти ре. гистра 6 выходного кода. Этот код, соответствующий дискретности характеристики преоб. раэования или частоте следования Римпуль. сов генератора 7 меток времени (что одно и тоже), известен заранее и содержится в па. мяти 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 О(т), (фиг. 2 а), частота на выходе полосового филь. тра 3 изменяется по дискретному закону с шагом Гоп (фиг. 2 б), поскольку спектр выходно. го 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 которых определяется знаком производной О(т) в моменты захвата системой ИФАП информа. ционных спектральных составляющих (фиг, 2 в). 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, 2 г), Каждый из этих импульсов производит включение й-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 М-раз. рядном регистре 13 памяти и регистре 6 выходного кода, а результат записывается в последнем (фиг. 2 д), Кроме того, первый импульс свыхода дифференцирующего устройства 11 пе. реводит счетно решающее устройство 5 в указанный арифметический режим.Таким образом в предлагаемом устройстве устраняется цеобходимость на каждом этапе измерения производить вычисление текущейчастоты традиционными методами и в конечном итоге быстродействие преобразователя оп.ределяется лишь быстродействием системыИФАП к интегральным микросхемам, на которых реализуются все основные функциональные узлы данной .схемы, 773701Введение в частотный аналого. цифровой преобразователь для магнитногб регистратора диффереицирующего устройства М.канального коммутатора и й-разрядного регистра памяти значительно повышает быстродействие преобразователя за счет устранения необходимости вы., числения значения частоты на каждом этапеизмерения.Формула изобретенияЪстотный аналого. цифровой преобразователь для магнитного регистратора, содержащий источ. ник 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 вто. рому входу управляемого мультнвибратора, импульсный фазовый детектор, выход которого .подсоединен ко второму входу блока согласования, а входы - один к выходу генератора ме.ток времени, другой - к выходу перестраиваемого полосовогофильтра, соединенного черезсчетно-решающее устройствос регистром выхода ногокода,отличающийся тем,что,с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены дифференцирующее устройство, Й-канальный регистр памяти и Й-канальный коммутатор, соединяющий каждый раз.16 ряд М-канального регистра памяти с соответст.вующнм разрядом регистра выходного кода, приэтом выход дифференцирующего устройства под.ключен к Й-канальному коммутатору и второму входу счетно-решающего устройства, а вход -к выходу импульсного фазового детектора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бахтиаров Г. Д, и Дикий С. Л, Аналого.цифровые преобразователи,-"Зарубежная радио.20 электроника", Я , 1975, с, 52-90.2. Авторское, свидетельство СССР по заявке1 Ч 2 б 172 б 7 С 18.10 кл. 6 11 В 5/Об, 1978 (прототип).773701 дуй Составитель О. С Техред,А. Ач ов тор Ю. Петрушко. Заказ 7515/67 Подписноед, 4/5 Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 662НИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж 35, Раушская Корректор А. Гриценк