Умножитель частоты следования им-пульсов

Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное к авт, свид-ву 2) Заявлено 1809.79 (21) 2820667/18-21присоединением заявки Ко3) ПриоритетОпубликовано 150681. Бюллетень Ко 22Дата опубликования описания 1506.81 1)М К 3 НОЗК 5/О сударствениыи комитет СССР о делам изобретений н открытий(71) Заявитель 54) УМНОЖИТЕ ОРАНИЯ ИМПУЛЬСОВ СТО а умножения в выходной ча входной) умно ктуации частот ва явченияуктуаак на Флу Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для техническои диагностики машин, в част-. ности для формирования фазовых отметок при измерении фазовых характерис тик различных процессов, сопровождаю-. щих работу объекта диагностирования.Для квантования цикла работы объекта фазовыми отметками может быть использован умножитель частоты, если на вход последнего подать сигнал с периодом, равным или кратным циклу (например, сигнал с датчика частоты вращения). Особенностью таких объектов диагностирования, как двига тель внутреннего сгорания, является неравномерность вращения коленчатого вала (по углу поворота которого. относительно опорного момента отсчитываются фазовые параметры), которая 20 достигает 2 и более в зависимости от нагрузки. Возникающая при этом флуктуация частоты импульсов на выходе датчика частоты вращения является источником погрешности формиро вания фазовых отметок и, следовательно, увеличивает погрешность измерения Фазовых характеристик процессов. .В связи с этим возникае: задача обеспечения постоянства текущего значе-. 30 ния коэффициент (количества импульсо стоты на данном периоде жителя при . наличии флу ы на его входе.Известно устройство умножения частоты следования периодических импульсов, содержащее два счетчика, источник импульсов опорной частоты, запоминающий регистр, сравнивающее устройство, делитель опорной частоты, формирователь, триггер, клапан, дополнительное сравнивающее устройство и блок управления 1 1.Недостатком этого устройст ляется изменение текущего зна коэффициента умножения при фл ции умножаемой частоты.Известен умножитель частоты следования импульсов, содержащий делитель опорной частоты с коэффициентом деления, равным коэффициенту умножения, счетчик импульсов, счетчик импульсов опорной частоты, входной и выходной формирователи, запоми .нающий регистр и блок управления Ь 2.Недостатком данного устройства т же является изменение текущего з чения коэффициента умножения приктуации умножаемой частоты.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является ум-,ножитель частоты следования импульсов, содержащий делитель опорнойчастоты, два счетчика импульсов,входной и выходной Формирователиимпульсов, запоминающий регистр,сравнивающее устройство и блок управления, причем вход устрбйства соединен с входом входного формирователя, выход которого подключен к входублока управления, выход блока управления соединен со вторым входомпервого счетчика импульсов, первыйвход которого соединен с выходом де.лителя опорной частоты, а выход - спервым входом запоминающего регистра, выход запоминающего регистраподключен к первому входу сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход - с. входом эовыходного Формирователя, выход выходного формирователя подключен к выходу устройства и к третьему входувторого счетчика, импульсов, первыйвход второго счетчика импульса сое динен с первым входом делителя опорной частоты, второй выход блока управления соединен со вторыми входами делителя опорной частоты, запоминающего регистра и второго счетчика импульсов 3.Однако данное устройство также характеризуется изменением текущего значения коэффициента умножения при флуктуации умножаемой частоты,Цель изобретения - обеспечение З 5 постоянства значения коэффициента умножения умножителя при флуктуации умножаемой частоты.Поставленная цель достигается тем, что в умножитель, содержащий 40 делитель опорной частоты, два счетчика импульсов, входной и выходной " формирователи импульсов, запоминающий регистр, блок сравнения и блок управления причем вход устройства 45 соединен с входом входного формирователя импульсов, выход которого подключенк входу блока управления, первый выход которого соединен с первым входом первого счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом делителя опорной частоты, а выход - с первым входом запоминающего регистра, выход запоминающего регистра подключен к первому входу блока сравнения, второй 55 вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход - с входом выходного формирователя импульсов, первый вход второго счетчика импульсов соединен с пер- О вым входом делителя опорной частоты, второй выход блока управления соединен со вторыми входами делителя опорной частоты и запоминающего регистра, введены вычитающий счетчик импульсов, регистр, два элемента И,два элемента ИЛИ, третий счетчикимпульсов .и дополнительный формирсватель импульсов, при этом первыйвход вычитающего счетчика импульсовсоединен с выходом делителя опорнойчастоты, второй вход - с выходомпервого счетчика импульсов, третийвход - с вторым выходом блока управления и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу выходного Формирователя импульсов и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а выход первого элементаИЛИ подключен к второму входу второго счетчика импульсов, третий входкстсрогс соединен с выходом регистра, первый вход которого подключен к выходу вычитающего счетчика импульсов, г. второй - к третьему выходу блока управления, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выхсду второго элемента И, первый входкоторого соединен с первым входомделителя опорной частоты, а втсройс четвертым выходом блока управления, выход второго элемента ИЛИ подключен к выходу умнсжителя и к первому.входу третьего счетчика импульсов, второйвход которого соединенс выходом входного формирователя импульсов, а выход через дополнительный Формирователь импульсов подключен к второму входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого умножителя частоты следования импульсов.Умножитель частоты содержит входной формирователь 1 импульсов, делитель. 2 опорной частоты, первыйсчетчик 3 импульсов (поделенной опорной частоты), запоминающий регистр 4, блок 5 сравнения, второй счетчик б импульсов (опорной частоты), регистр 7, вычитающий счетчик 8 импульсов, выходной формирователь 9 импульсов, первый и второй элементыИЛИ 10 и 11, первый и второй элементы И. 12 и 13, третий счетчик импульсов 14, формирователь 15 импульсов, блок 16 управления.Умножитель частоты работает следующим образом.Сигнал умножаемой частоты поступаетна вход Формирователя 1, который преобразует его в прямоугольные импульсы той же частоты. Импульсы с выхода формирователя 1 поступают на первый вход блока 1 б управления,который по переднему Фронту каждоговходного импульса формирует на своих третьем, втором и первом выходах последовательно три короткихимпульса управления. Сначала импульсом с третьго нь;хола блока 16 управони производится запись кодапа выходе нычитаюшего счетчика 8 врегистр 7, Затем импульсом со второго выхода блока 16 производится установка ; с: стояние "0" целителя 2опорной ьастоты и запись кода навыходс: первого счс.тчика 3 н запоминаюши,. регистр 4 и нычитаюший счетчик 8 по =го установочному вход,После этого импульсом с первого выхо,да бабка 16 производится установка10в сстояние "0".первого счетчика 3.На иернци вход счетчика 3 в течение периода умножаемой частоты поступают импульсы с выхода делителя 2опорнои частоты. Коэффициент деления делителя 2 Квыбирается равным коэффициенту умножения умножителя частоты К, По окончании периода умножаемои частоты число накопленных в счетчике 3 импульсов переписывается в регистр 4, а счетчик 3вновь заполняется импульсами с выхода делителя 2,В течение следующего периода умножаемой частоты блок 5 производитнепрерывное сравнени числа импульсон опорной частоты, записываемых нсчетчик 6, и числа, записанного врегистре 4. При равенстве этих чисел блок 5 выдает сигнал, поступающий на вход выходного Формирователя 9.Формирование импульсов на выходеустройства осуществляется с учетомфлуктуации умножаемой частоты, которая в данном случае, например на35отдельных участках цикла работы двигателя, характеризуется определенными знаком и величиной разности между предыдущим и последующим периодами следования импульсов умножаемой 40частоты,Для компенсации влияния флуктуации частоты на коэффициент умножения умножителя необходимо определять знак и величину разности между 45предыдущим и последующим периодамиследования импульсов на входе и соответствующим образом корректироватькод длительнасти предыдущего периода. Указанная коррекция осуществляется с помощью вычитаюшего счетчика 8, на выходе которого Формируется код разности между предыдущим ипоследующим периодами умножаемой частоты.По окончании очередного. периодакод длительности последнего переписывается в счетчик 8 по его установочному входу с выхода счетчика 3,а затем в течение последующего периода на его счетный вход поступают цимпульсы с выхода делителя 2 частоты. В результате, в момент оконча. ния очередного периода умножаемойчастоты в счетчике 8 Фиксируетсякод разности между предыдущим и очередным периодами. При этом, разность со знаком "-" представляется прямым, а .со знаком "-" - дополнительным кодом. Этот код по сигналу с третьего выхода блока 16 управления переписывается с выхода счетчика 8 в регистр 7, а затем в счетчик8 по сигналу с второго выхода блока16 управления переписывается с выхода счетчика 3 код длительности очередного периода,Кроме того, по сигналу с второго выхода блока 16 управления код длительности очередного периода с выхода счетчика 3 переписывается в,регистр 4, Этим же сигналом, проходящим на выход элемента ИЛИ 10, код с выхода регистра 7 переписываетсяв счетчик 6 по его установочному входу, В результате предваритель. -ной установки счетчика 6 при заполнении его импульсами опорной частоты происходит соответствующее смешение момента появления сигнала на выходе блока 5 относительно момента его появления при отсутствии флуктуации умножаемои частоты.Так, при ТТвеличина лТ(где Т;, Т - предыдущее и текущее значение периода следования импульсов на входе умножителя, а ьТ; Т , - Т- разность между предыдущим и текущим значениями периода следования импульсов на входе умно- жителя) представляется прямым кодом и сигнал на выходе блока 5 сравнения появляетс раньше, а при ТТ. величинапредставляется дополнительным кодом и сигнал на выходе сравнивающего устрофства появляется позже, чем при Т= Т. Сигнал свыхода блока 5 поступает на вход формирователя, который Формирует на своем выходе короткий импульс. Этот импульс, проходя на выход элемента ИЛИ 10, осуществляет перепись кода с выхода регистра 7 в счетчик 6 осуществляя тем самым установку госледнего перед последующей подачей на его счетный вход импульсов опорной частоты.Кроме того, импульс с выхода Формирователя 9 проходит через разблокированный в данном случае элемент И 12 и далее через элемент ИЛИ 11 на выход умножителя, При этом частота следования импульсов на выходе умно- жителя будет строго в К раз выше частоты на его входе только при условии ьТ = ьТ + =сопьс, т.е. при поСтоянном значении флуктуации умножаемой частоты.Действительно, при коррекции на периоде Т используется код величины аТ = Т - Твместо Т,; Т - Т . которая может быть опре-.- 4делена только по окончании периода Т;Таким образом, при АТ;4 ьТ текущее значение коэффициента умйоже 839031ния умножителя отклоняется от номинального, однако это отклонение коэффициента умножения является величиной высшего порядка малости по сравнению с отклонением его, вызванным Флуктуацией умножаемой частоты (при отсутствии. описанной коррекции),Для коррекции коэффициента умножения используется третий счетчик 14, на счетный вход которого поступают импульсы выходной частоты. С началом очередного периода умножаемойчастоты счетчик 14 по заднему фронту импульса на выходе формирователя1 устанавливается в исходное состояние - в счетчик записывается дополнительный код числа, равного коэффициенту умножения умножителя. Затем 10 15 в течение очередного периода умножаемой частоты в счетчике 14 осуществляется счет импульсов выходной частоты.При этом в момент поступления на его вход (выход умножителя) К импульблока 16 управления с выхода формирователя 15 поступает импульс, по переднему фронту которого блок 16 управления сигналом на своем четвертом выходе блокирует элемент И 13. 65 сов на выходе старшего разряда счетчика 14 появляется сигнал перепол-.нения, поступающий на вход формирователя 15, который формирует на своем выходе короткий импульс, Импульс с выхода формирователя 15 поступает на второй вход блока 16 управления.Если текущее значение коэффициента умножения больше номинального, то импульс с выхода формирователя 15 поступает на второй вхдд блока 16 управления раньше импульса с выхода формирователя 1, который поступает на первый вход блока 16 управления.По переднему Фронту импульса на втором .входе блок 16 управленияформирует на своем пятом вь 1 ходесигнал, блокирующий элемент И 12, в результате чего импульсы с выхода 40 формирователя 9 не проходят на выход умножителя, а по заднему фронту импульса на первом входе блок 16 управления вновь разблокирует элемент 12 и в течение очередного перно да умножаемой частоты импульсы с выхода Формирователя 9 проходят на выход умножителя. Если текущее значение коэффициента умножения меньше номинального, то импульс на первом входе блока 16 управления появляется раньше чем на втором. При этом по переднему фронту импульса на первом входе блок 16 управления формирует на своем четвертом выходе сигнал, разблокирующий элемент И 13, И ,в результате чего импульсы опорной частоты проходят через элементы И 13 и ИЛИ 11 на выход умножителя В момент поступления на выход умножителя К-го импульса на второй вход Щ Таким образом, в течение любого периода умножаемой частоты на выхо- дЕ умножителя Формируется К импульсоввыходной частоты, т.е. обеспечивается постоянство коэффициента умножения умножителя при Флуктуации умножаемой частоты.Формула изобретенияУмножитель частоты следования импульсов, содержащий делитель опорной частоты, два счетчика импульсов, входной и выходной Формирователи импульсов, запоминающий регистр, блок сравнения и блок управления, причем вход устройства соединен с входом входного формирователя импульсов, выход которого подключен к входу блока управления, первый выход которого соединен с первым входом первого счетчика импульсов, второй вход которого соединен с выходом делителя опорной частоты, а выход - с первым входом запоминающего регистра, выход. запЬминающего регистра подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход - с входом выходного формирователя импульсов, первый вход второго счетчика импульсов соединен с первым входом делителя опорной частоты, второй выход блока управления соединен с вторыми входами делителя опорной частоты и запоминающего регистра, о,т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения постоянства значения коэффициента умножения умножителя при флуктуации умножаемой частоты, в него введены вычитающий счетчик импульсов, регистр, два элемента И, два элемента ИЛИ, третий счетчик. импульсов и дополнительный формирователь импульсов, при этом первый вход вычитающего счетчика импульсов соединен с выходом делителя опорной частоты, второй вход - с выходом первого счетчика импульсов, третий вход - с вторым выходом блока управления и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу выходного формирователя импульсов и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, а выход первого элемента ИЛИ подключен ко второму. входу второго счетчика импульсов, третий вход которого соединен с выходом регистра, первый вход которого подключен к выходу вычитающего счетчика импульсов, а второй - к третьему выходу блока управления, второй вход второго элемента ИЛИ. подключен к выходу второго элемента И, первый вход которого соединен с первым входом делителя опорной839031 10 Составитель В. ЧернышевРедактор М. Петрова Техред Н.Майорош Коррект Синицк Тираж 988Государственного комитета СССлам изобретений и открытийва, Ж, Раушская наб., д. 4 4179/2 ВНИИ по 13035, Мдписное а филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн частоты, а второи - с четвертым выходом блока управления, выход второго элемента ИЛИ подключен к выходуумножителя и к первому входу третьЕго счетчика импульсов, второй входкоторого соединен с выходом входного формирователя импульсов, а выходчерез дополнительный формировательимпульсов подключен к второму входублока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.Источники информаиии,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 354546, кл. Н 03 К 5/00, 1968.2. Авторское свидетельство СССРР 357668, кл, Н 03 К 5/01, 1970,3. Авторское свидетельство СССРМ 248003, кл. Н 03 К 5/01, 1961.