Умножитель-нормализатор частотныхсигналов

, 847505 Союз СоветскнкСоцнапнстнческнкРеспубпнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУДата опубликования описания 25.07.81 ГУц(54) УМНОЖИТЕЛЬ-НОРМАЛИЗАТОР ЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, может найти применение в информационно-измерительных (ИИС) и управляющих системах, где требуется нормализация частотных сигналов и уплотнение информации.Известен умножитель-нормализатор частоты, построенный на принципе уравновешивающего преобразования и содержащий преобразователь, фазовый детектор, подключенный ко входу устройства, выходами подключенные к устройству сравнения, выход которого подключен ко входу управляемого генератора, выход которого подключен к делителю частоты и.является выходом устройства, а выход делителя подключен ко входу фазового детектора 11.Однако такому умножителю присущи большая динамическая погрешность и ограниченный коэффициент умножения, а также диапазон умножаемых частот.Наиболее близким к изобретению является умножитель-нормализатор, построенный на принципе прямого преобразования, который заключается в том, что величина периода Т каждый раз преобразуется в код Ы, а код Х, в свою очередь, преобразуется в умноженную частоту 1 имк, Такой умножитель-нормализатор частоты сигналов содержит генератор тактовой частоты, выход которого подключен одновременно к счетным входам измерителя периода и преобразователя период в часто, информационные входы о величине периода которого подключены к соответствующим выходам измерителя периода, а выход преобразователя подключен к счетному входу выходного триггера 2.Недостатки известного умножителя за ключаются в сложности, а также в низкомбыстродействии.Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение.Поставленная цель достигается тем, чтов умножитель-нормализатор частотных сигналов, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами измерителя периода сигнала и преобразователя период - частота, вторые входы которых соединены с входной шиной, причем первые выходы измерителя периода сигнала поразрядно соединены с соответствующими входами преобразователя период - частота, выход которого соединен с -входом КЬ-триггера, выход которого сое 847505чпвает выдачу информации устройством только по определении периода входного сигнала.Подготовительная работа остальных элементов до начала выдачи информации происходит следующим образом,Первый импульс впроизводит сброс счетчика 1 О и после этого начинается процесс измерения периода частоты 1 впутем подсчета импульсов частоты 10, полученной из коммутатора 8. Коммутатор 8 сигнальными входами подключен к делителю 7 частоты, на выходах которого образуется ряд частот 1 о 2,1 одч Ло(,о/ ь Лор, где и = 5055 днн н с выходной шиной, введен преобразователь номер предела -- интервал времени,состояций из последовательно поразрядновключенных запоминающего регистра, входы разрядов которого соединены поразрядно со вторыми разрядными выходами измерителя периода, блока переписи, вычитающего счетчика и блока определения нулевогосостояния, выход которого соединен с К-входом 1.-триггера, выход которого соединенсо входом блокировки вычитающего счетчика, информационный вход которого соединен "ос выходом генератора тактовых импульсов,причем входы блока переписи и запоминающего регистра подключены соответственнок 5-входу К 5-триггера и входной шине.На чертеже представлена структурнаясхема умножителя-нормализатора.Умножитель-нормализатор содержит генератор 1 тактовых импульсов, измеритель 2периода сигнала, преобразователь 3 периодчастота, преобразователь 4 номер предела -интервал времени, КЬ-триггер 5,гоИзмеритель 2 периода состоит из регистра 6 сдвига, делителя 7, частоты, коммутатора 8, блока 9 записи, счетчика 10, блок11 определения состояния в счетчике 10,Преобразователь 3 период в часто содер.жит запоминающий регистр 12, блок 13 перезаписи, вычитающий счетчик 14, блок 15определения нулевого состояния счетчика 14,элементы И 16 и 17, триггеры 18 и 19 и формирователь 20. Преобразователь 4 номерпредела - интервал времени состоит из зОзапоминающего регистра 21, блока 22 перезаписи вычитающего счетчика 23, блока24 определения нулевого состояния счетчика 23.Умножитель работает следующим образом. 35По сигналу Пуск формирователь 20вырабатывает импульс и происходит установка триггеров 18 и 19 в состояние 0, элемент И 16 открывается и пропускает на входТ триггера 18 первый (после импульсаПуск) импульс входной частоты, Второй импульс частоты вх перебрасывает триггер 19 в состояние 1, что приводит к запиранию элемента И 16 и открыванию элемента И 7 для прохождения через него импульсов из преобразователя 3 на вход преобразователя 4 и триггера 5. Это обеспе= 1,2,3 и выходная частота его определяется состоянием регистра 6 сдвига, Так как в начальный момент регистр 6 сдвига находится в состоянии 1 на выходе первой ячейки, считая со входа, то в коммутаторе 8 оказывается включенным канал из первого выхода делителя 7 частоты со значением частоты о где 1 о - частота генератора 1. Если теперь период частоты еще не закончился (не появился второй импульс 1 в), а счетчик 10, заполняясь частотой 1 достигает состояния 1 М , которое фиксируется блоком 1, то импульс из него происходит через блок 9 записи сброс счетчика 10 в состояние ф" и переключе 2ние коммутатора 8 на выходную частоту 1 Оц путем сдвига 1 влево на один разряд в регистре 6. Если же вновь происходит заполнение счетчика 10 до состояния 1 х 1 то происходит сброс его в состояние ффф,2 сдвиг 1 в регистре 6 влево в третий разряд и соответственно переключение коммутатора 8 на частоту. Допустим, через некоторое время после этого появляется второй импульс 1 в, т. е. заканчивается первый период, велична которого Хт измеряется счетчиком 10, а диапазон М, на котором происходит это измерение, фиксируется регистром 6. Поэтому вторым импульсом произойдет сначала перезапись состояния 1 Х 1 счетчика 10 (величина периода 1 в) в регистр 12 и состояния регистра 6 Мп в запоминающий регистр 21 и последующий сброс счетчика 10 и регистра 6. После сброса вновь начинается процесс измерения второго периода в измерителе 2 периода, как и в первом периоде, т, е. автоматически происходит выбор предела и измерения периода входного сигнала.Преобразователь номер предела - интервал времени 4 хранит уже в запоминающем регистре 21 номер предела М, однако дальнейшая его работа может начаться толь ко с появлением первого импульса с выхода элемента И 17 (работа вычитающего счетчика 23 заблокирована триггером 5). Работа счетчика 14 не блокируется и его полная емкость постоянно считывается частотой 6, от генератора 1, и с выхода блока 15 определения нулевого состояния счетчика 14 импульсы циклически подаются на элемент И 17 (он закрыт до появления второго импульса 1) и на блок 13 перезаписи.Элемент И 17 фактически открывается тогда, когда в запоминающем регистре 12 записан код М,- периода, а в запоминающем регистре 2 - код предела Мц. Через открытый элемент И 17 проходит импульс с блока 15 на бло 22 переписи и на 5-вход триггера 5, он же производит перезапись состояния Х регистра 12 через блок 13 в вычитающий счетчик 14, В блоке 22 происходит перезапись состояния регистра 21 х в вычитающий счетчик 23, а также осуществляется переброс триггера 5, который тут же разблокирует счетчик 23 своим выходом. В счетчике 23 начинается847505 Формула изобретения процесс вычитания объема й, длительность этого вычитания определяется величиной Ы. Как только в счетчике 23 появится 0, это фиксирует блок 24 и выдает на К-вход триггера 5 импульс, который перебрасывает его и происходит блокировка счетчика 23.Длительность импульса с выхода триггера 5 однозначно характеризует номер периода Я, так как определяется временем вычитания объема Мп счетчика 23,Следующий импульс с выхода элемента И 17 появляется только тогда, когда счетчик 14 вычтет свой объем Мт с помощью импульсов частоты 1 ц. Так как время получения объема Мт при заполнении счетчика 1 О частотой ( равно периоду частоты то время вычитания того же объема Хт частотой 10 в счетчике 14 в 2" раз меньше. Таким образом, получается деление периода в 2" раз пли умножение частоты входного сигнала в 2" раз. Фактически коэффициент умножения однозначно связан с номером предела Мп и содержит в длительности импульс триггера 5.Так как процесс преобразования периода в умноженную частоту в преобразователе 3 происходит циклнчески, то так же циклически импульсы с выхода элемента И 17 вызывают срабатывание преобразователя 4 и триггера 5. Поэтому каждый импульс (дли тельность его) несет в себе информацию о номере предела (коэффициенте умножения).Таким образом, код величины периода М всегда находится в пределах Х,.;, = - х -- Мт, = М, что позволяет в преобразователе йериод в часто 3 получить выходную частоту в пределах 1- 1 ц, Происходит адаптивная частотная нормализация, а на выходе устройства с помощью преобразователя 4 и триггера 5 формируется импульсная последовательность, длительность каждого импульса в которой соответствует номеру предела 1 Мили же коэффициенту умножения частоты 1 , т. е. осуществляется уплотнение информации.Один умножитель-нормализатор поочередно возможно подключать к датчикам, выходные частоты которых могут сильно отличаться одна от другой, а выходная частота умножителя-нормализатора находится при этом в заданных пределах, причем никаькой дополнительной управляющей информации при этом не требуется, а номер предела, выбираемый автоматически, передается в виде ширины импульса по информационному каналу.Таким образом, предлагаемый умножитель-нормализатор по сравнению с известными дает значительный аппаратурный вьтигрыш, а также улучшает технические характеристики. Умножитель-нормализатор частотных сигналов, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первымивходами измерителя периода сигнала и преобразователя период - частота, вторые входы которых соединены с входной шиной,причем первые выходы измерителя периодасигнала поразрядно соединены с соответствующими входами преобразователя периодчастота, выход которого соединен с 5-входом КЯ-триггера, выход которого соединенс выходной шиной, отличающийся тем, что,с целью повышения быстродействия и упрощения, в него введен преобразователь номер25 предела - интервал времени, состоящий изпоследовательно поразрядно включенных запоминающего регистра, входы разрядов которого соединены порязрядно со вторымиразрядными выходами измерителя периода,блока переписи, вычитающего счетчика иблока определения нулевого состояния, выход которого соединен с К-входом К 5-триггера, выход которого соединен со входомблокировки вычитающего счетчика, информационный вход которого соединен с выхо 15 дом генератора тактовых импульсов, причемвходы блока переписи и запоминающего регистра подключены соответственно к -входу КЯ-триггера и входной шине.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шахов Э. К., Тарасов В. Ф, Широкополосный умножитель частоты с оборотнойсвязью и коррекцией по периоду. - Измерительная техника, Оо 4, 1967.2. Авторское свидетельство СССРЮо 425315, кл. Н 03 К /16, 24.05.72.Составит ко Техред А. Б Тираж 988 И Государственног делам изобретени Москва, Х - 35, Ра П Патент, г. УжИИПпо5,ПП ль В. Чижовойкас КорректоПодписноо комитета СССРи открытийушская наб., д, 4/5ород, ул. Проектная