Устройство для деления частотно-импульсных сигналов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ВЯЛЬСТВУСафз Сфветскни Сфцналнстнческнк Ресеублнк(22) Заявлено 010280 (21) 2882504/18-24с присоединением заявки Йо(23 Приоритет С 06 Р 7/68 Госудвретаениый коиятет СССР яо Аедви нзобретенрй я открытий(53) УДК 681 З088.8) Опубликовано 23.1181, бюллетень Йо 43 Дата опубликования описания 23.11.81(71) Заявитель 54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫХСИГНАЛОВ Изобретение относится к автоматк- ке и вычислительной техникб и может быть использовано в устройствах обработки информации автоматических систем контроля и управления.Известны устройства для деления частотно-импульсных сигналов, использующие преобразования одного йэ сигналов в пропорциональный временной интервал, либо в последовательность временных интервалов 1.Недостатками таких устройств является то, что при их реализации всегда приходится выбирать между скоростью и точностью выцоюаения операции при одновременном учете сложности требующегося оборудования.Известно также устройство для деления частотно-импульсных сигналов, содержащее два счетчика, узел перезаписи, генератор тактовой частоты и схеж автоматики., позволяющее повысить быстродействие выполнения операции деления частотно-импульсных скг" налов 2).Однако известное. устройство также не обеспечивает получения оптимапьных значений точности и быстродействия в широком диапазоне изменения значений входных частот. Кроме того,практическая реализация этого устройства эатрудненанз-за достаточно высокой аппаратурной сложности.Цель изобретения - расширение области применения устройства, за счет обеспечения при заданной точности вычислений получения оптимального быстродействия в широком диапазоне изменения частот входных сигналов. Поставленная цель достигается тем,что устройство для деления частотноимпульсных сигналов, содержащее первый и второй счетчики, первый и вто рой ключи, вход первого ключа соединен со входом делимого устройствавход второго ключа соединен со входом делителя устройства, выходы первого и второго ключей соединены со 20 входак соответственно первого и второго ключей соединены со входомсоответственно первого н второгосчетчиков, содержит две группы триггеров, две группы элементов Ии элемент ИЛИ, второй счетчик содержит (д + й ) разрядов где 9=1 о 94 ЦфЬа= 109 Д) о - основание систеьнсчисления, в которой работают счетчики; .Ус- заданное, значение относи тельной статистической погрешностивычислений; Д- динамическийдиапазон изменения частоты делителяф- максимальное значение частотыделителя; , "минимальное значениечастоты делителя), выходы перепол"нення разрядов второго счетчика с дго по ( д + Ь - 1) - й соединены с Нулевыми входами триггеров соответственно с первого по Ь - й первой группы, единичный вйход каждого изкоторых подключен к первому входу соответствующего элемента И первойгруппы, выход которого соединен сединичным входом соответствующеготриггера второй группы, единичный вы.ход которого соединен с первым выходом соответствующего элемента И вто"рой группы, второй вход которого соединен с нулевым входом соответствуйщего триггера первой группы, первыеуправляющие входы первого и второгоключей, единичные уходы триггеров .первой группы и нулевые входы триггеров второй группы соединены сь входом начала операции устройства, вторые входи .элементов И первой группысоединены со входом конца образцового интервала времени устройства, выходы элементов И второй группы и вы- .ход переполнения (д + Ь)- го разрядавторого счетчика, который являетсявыходом переполнения второго счетчика, соединенк со входами элементаИЛИ,выход которого подключен ко вторым управляющих входам первого и второго ключей.Иа чертеже изображена блок-схема устройства.Устройствсь содержит ключи 1 и 2, вход 3 начала операции, на который подается сигнал в начале цикла вы"числений, вход 4 конца образцового интервала времени, на который подается сигнал в конце образцового ин тервала времени, вход 5 делимого и вход б делителя, счетчик 7,на котором формируется результат вычислений, счетчик 8, триггеры 9, трнгг,.ры 10, элементы И 11, элементы И 12 и элемент ИЛИ 13, Импульсы делимого (числителя) подаются на вход ключа 1, выход которого соединен с выходом счетчика 7, импульсы делителя (знаменателя) подаются на вход ключа 2, выход которого соединен со входом счетчика 8, содержащего (д +Ь ) разрядов, причем выходы разрядов, начиная с д " го соединены с нулевымн входами триггеров 9 и входами элементов И 12 соответственно, Единичныйвыход каждого триггера соединен со входом со" ответствующего элемента И 11,Зторой вход которого подключен ко входу 4, выход каждого элемента И 11 соединен с единичным входом соответствующего триггера 10. Единичный вы-ход каждого триггера 10 соединеН с другим входом соответствующего элемента И 12. Выходы всех элементов И12 и выход переполнения счетОка 8соединены со входами элемента ИЛИ 13,выход которого подключен к управляющим входам ключей 1 и 2. Другие уп 5 равляющие входы ключей 1 и 2, а также установочный вход каждого триггера 9 и вход обнуления каждого тригге;ра 10 соединены со входом 3 устройст,ва.Устройство работает следующим образом.Сигнал начала операции, поданныйпо входу 3, открывает ключи 1 и 2,переводит в единичное состояние триггеры 9 и осуществляет сброс триггеров10. Импульсы частоты делимого й совхода 5 через ключ 1 начинают поступать на вход счетчика 7, а импульсычастоты делителя Г со входа б через ключ 2 - на вход счетчика. Если20 производится подсчет чиода импульсов за время, равное 10 периодовчастоты й, (в предположении, чтооснование используемой системю счисления а10), то результат вычислений Их может быть записанИХ -10 а, )Когда величины входных частот изменяются в широком диапазоне, привыборе полной емкости счетчика 8(величины д + Ь ) приходится сталкиваться с противоречивыми.требованиями для нижней границы диапазона,из условий обеспечения заданного,. быстродействия выполнения операции,полную емкость счетчика 8 следуетделать небольшой, а для верхней границы диапазона, нз условия обеспечения заданной точности вычислений,большой. Возникает необходимость применения адаптивной схемы счетчика 8,40 меняющего свою полную емкость в зависймости от величины частоты ЕДля обеспечения заданного значенияотносительной статйческой погреввости вычислений д, число импульсов45 ых частоты й, постУпивших за вРемЯойерации,1 на вход счетчика 7,удовлетворяет следующему неравенствуОЪк (2)Учитывая, что Бх 1 оп и решая5 р выражение (2) относительно , получаем- з)Из выражения (3) следует, что ми-нимальное время выполнения операции55 И ) для заданного значения д будет иметь место на нижнем краю диапазона входных частот Юр с М (4)60 . Полученное значение й округляютв большую сторону до знауения ближайжго числа из ряда 10, где рлюбое целое действительное число.В адаптивном режиме обеспечиваб 5 ющем при заданной точности вычислений оптимальное быстродействие, через время гл после начала операциисо входа 4 поступает сигнал на входы элементов И 11, При этом появляется импульс на выходе элемента И 11,котоРый поступает на установочныйвход соответствующего триггера 10,и переводит его в единичное состоян ие.Тогда импульс перепоьзьения любого,разряда с д - го по (Ь - 1) - й приусловии, что он Формируется черезвремя 1 С ., поступая на вход соответствующего элемента И 12, Формирует сигнал на его выходе, этот сигнал,пройдя через элемент ИЛИ 13, осуществляет запирание ключей 1,2 и выполня- (5ет останов операции.Если импульс переполнения любогоиз разрядов, начиная с д-го но(Ь)-й,Формируется через времяс й,то им осуществляется сброс соответст)вуьощего триггера 9, после чего на выходе соответствующего элемента И 12в данном цикле вычислений импульс останова операции появиться не сможет.Вяпульс останова операции Форми- р 5руется на выходеэлемента И 12, ф 1 ф" иИь 1 10элемента И 12, при 101 яь(с й 10 фзоПри максимальном значении входнойчастоты йр 10, й 1йостанов операции пройзводится импульсом переполнения последнего разрядасчетчика 8. 35Из,приведенного неравенства получают выражение для выбора Ь..;- =, (5)ъиягде О - динамический диапазон изменения входных частот.Количество декад д счетчика 8 определяется из условия их заполненияюьпульсами входной частоты Й 1 щаее минимальном значении й,(, эавремя 110% К, В,откудар- . (8)Решая совместно (6) и (4), полу(рЕ,"(7)Вычисленные на основании (5) и(7) значения Ь й д слецует округлитьв большую сторону до ближайшего целого числа.Выраженьев для выбора общего количества разрядов счетчика 8 запиивают в следующем виде(8)При этом время выполнения операциииэмеияетс,я от величины 10 йл нанижней границе каждого поддиапазонадо величины йл иа его верхней границе, т,е, 65 10ср од ру(9)1 Ф С 1 ВЮ СТаким образом, применение предлагаемого устройства, аднаптивного кзначению входной частоты, позволяет вместо монотонного увеличения времени выполнения операции 1с уменьшением частоты делителя йолучнть циклическую закономерность измененияв расчетном диапазоне, удовлетворяющем требованиям оптимального быстродействия при одновременном обеспечении заданной точности вычислений, что в целом раааиряет область его применения.формула изобретенияУстройство для деления частотно- импульсных сигналов, содержащее первый н второй счетчики, первый н второй клан, вход первого ключа соеди - нен сс входом делимого устройства, вход второго ключа соединен со входом делителя устройства, выход первого и второго ключей соединены со входом соответственно первого н,второго счетчиков,о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения устройства,устройство содержит две группы тригге-, ров, две группы элементов И и элемент ИЛИ, второй счетчик содержит (д+Ь) разрядов ( где сь= 1 оуфа, Ь = 1 од Д ; а - основание системы счисления, а которой работают счетчики; о - заданное значение относительной статистической .погрешности вычислений; Д = "а" - динамиь пческий диапазон изменения частоты делителя; Г,б- максимальное значение частоты делителя; Е 1,Ъ - минимальное значение частоты делителя), выходы переполнения разрядов второго счетчика с я - го ПО (9 + Ь 1 ) й соединены с нулевыми входами триггеров соответственно с первого по Ь -й первой группы, единичный выход каждого из которых подключен к первому входу соответствующего .элемента И первой группы, выход которого соединен с единичным входом соответствующего триггера второй группы, единичный выход которого соединен с первым входом соответствующего элемента И второй группы, второй вход которого соединен с нулевым входом соответствующего триггера первой группы, первые управляющие входы первого и второго ключей, и единичные входы триггеров первой группы и нулевые входы триггеров второй группы соединены со входом начала операции устройства, вторые входы элементов И первой группы соединены со входом конца образцового интерЗаказз 10233/74 Тираж 748 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЪ 113035,Москва,Ж 35, Раушская наб., д.4/5 Филиал фПатентфф, г.ужгород, ул.Проектная,4 вала времени устройства, выходы элементов И второй группы и выход переполнения (д+Ь) - го раэряда второго счетчика, который является выходом переполнения второго счетчика, соединены со входами элемента ИЛИ, вы" ход которого подключен ко вторйм управляюцим входам первого и второго ключей.Юг Источники инФорчации,принятые во внимание при экспертиэе" 2; Авторское свидетельство СССР 9 474005, кл. О 06 Р 7/52, 1973 (прототип) .