Многоканальный преобразователь частоты в код

О П И С А Н И Е и 936422ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик(51)М. Кл. Н 03 К 13/20 еоударотееией комитет СССР оо делам иэобретеиий и открмтий.3 (088.8) Дата опубликования описания 18.06.82(72) Авторы изобретения В, И, Бутенко и Э. К. Скворцов Вычислительный центр Сибирского отделения АИ-СССР(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬЧАСТОТЫ В КОД 1Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике, в частностик устройствам преобразования частот виоды,Известен многоканальный преобразователь частот в коды, содержащий приемники информации, блок синхронизапии иреверсивный счетчик, подключенные к блоку управления 1 .Недостатком его являются ограниченные функциональные возможности.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь, содержащий приемники информации, коммутатор, блок синхронизации,реверсивный счетчик и интегратор, подключенные к блоку управления 12,Недостатком этого устройства является то, что его нельзя использовать длямногоканального преобразования частот 20сигналов со случайной фазой, так как внем код частоты формируется в результате сравнения фаз входного и восстановленного иэ кода сигналов, Поэтому 2при скачках фазы входного сигнала нарушается фаэовая синхронизация входногои выходного сигналов, что снижаетточность преобразования при редких скачкахфазы и приводит к полной недостоверности кодов при частых скачках фазы.11 ель изобретения - расширение функциональных возможностей эа счет воэможности многоканального преобразования частот сигналов со случайной фазойв коды,Поставленная цель достигается тем,что в многоканальный преобразователь,содержащийся приемников информации,блок управления, первый выход которогоподключен к управляющему входу коммутатора, блок синхронизации, управляющийвход которого соединен со вторым выходом блока управления и управляющимивходами реверсивного счетчика и интегратора, выход реверсивного счетчика под-.ключен к первому входу интегратора,второй вход которого соединен с входомреверсивного счетчика и выходом блока3 93642синхронизации, введены п 1 счетчиков периодов сигналов, вычитатель периодов,преобразователь период - частота и блоксвязи с ЭВМ, причем выход каждого изприемников информации соединен со входом соответствующего счетчика периодасигнала, счетные входы всех счетчиковпериодов сигналов объединены и подключены к третьему выходу блока управления, выходы счетчиков периодов сигналов подключены ко входам коммутатора,выход которого соединен с одним из входов вычитателя периодов, другой входкоторого подключен к выходу интегратора и первому входу преобразователя период - частота, выход которого подключен к входу блока связи с ЭВМ, выходвычитателя периодов подключен ко входублока синхронизации, управляющие входывычитателя периодов, преобразователяпериод-частота и блока связи с ЗВМ соединены с о вт орым вых о дом блока управления,На фиг, 1 представлена структурнаясхема многоканального преобразователячастоты в код; на фиг. 2 - временнаядиаграмма работы одного канала.Преобразователь содержите приемников 1 информации, каждый из которыхподключен к соответствующему счетчику 2 периода сигнала. Выходы п счетчиков 2 соединены со входами вЬммута.тора 3, выход которого подключен к одному из входов вычитателя 4 периодов.Выход вычитателя 4 периодов соединенчерез блок 5 синхронизации со входами. 35реверсивного счетчика 6 и интегратора 7;Другой вход интегратора 7 подключен квыходу реверсивного счетчика 6, К выходу интегратора 7 подключены второй входвычитателя 4 периодов и вход преобра 40зователя 8 период - частота, выход которого соединен с блоком 9 связи с ЭВМ.Другие входы счетчиков 2, коммутатора 3, вычитателя 4 периодов, блока 5,реверсивного счетчика 6, интегратора 7,45преобразователя 8 и блока 9 подключенык соответствующим выходам блока 10управления. Реверсивный счетчик 6 включает в себя одноразрядный сумматор 11и регистр 12 сдвига, соединенные по50кольцевой схеме, а интегратор 7 такжевключает в себя одноразрядный сумматор. 13 и регистр 14 сдвига, соединенные по кольцевой схеме.Преобразователь работает следующим55образом,Сигнал, поступающий с к-го приемника 1 (фиг, 24 ) производит установкунуля счетчика 2 по переднему фронту 2 4входного сигнала, на счетный вход которого непрерывно поступает опорный сигнал от блока 10 управления. Процесс подсчета длительности периода показан на фиг. 2 о, В момент прихода очередного импульса от приемника 1 происходит запись ведичины периода входного сиг нала в выходной регистр 2 (не показан), (фиг, 2 6), Коммутатор 3 периодически поочередно подключает выходы счетчиков 2 к вычитателю 4 периодов, на другой вход которого поступает код, содер- жащийся в регистре 14 сдвига интегратора 7 и предварительно преобразованный из последовательного в параллельный. Синхронизация работы коммутатора и интегратора обеспечена тем, что период опроса счетчиков 2 равен периоду циркуляции информации в регистре 14 сдвига интегратора и что за время опроса одного счетчика 2 информация в регистре 14 сдвигается на число разрядов, соответствующее одному коду. И то, и другое обеспечивается управляющими сигналами от блока 10 управления, Таким образом, вычитатель 4 периодов определяет разность между периодом сигнала, соответствующим-му моменту работы преобразователя, и некоторой величиной, соответствующей 1-1-му моменту работы преобразователя, т. е. определенной в результате предшествующей работы преобразователя.Блок 5 анализирует знак разности на выходе вычитателя 4 периодов и выдает сигналы +1, если эта разность положительна, или -1, если эта разность отрицательна (фиг. 2 Ч. ). Сигналы +1 (-1) суммируются реверсивным счетчиком 6 (фиг. 23 ), а величины, накапливаемые в счетчике 6, интегрируются по времени интегратором 7. Величина, вычитаемая из периода входного сигнала, показана на фиг. 2 е (например в начальный момент времени она равняется нулю после установки нулей в интеграторе сигналом от блока управления), На фиг. 2 о и 2 е в скобках указаны десятичные значения кодов в реверсивном счетчике и интеграторе. Кроме того, интегратор 7 интегрирует по времени сигналы +1 (-1) с выхода блока 5, Доступающие, как и информация из счетчика, через сумматор 13, Таким образом, работа реверсивного счетчика и интегратора может быть описана рекуррентной формулойо9364 5где 1 = О, 1, 2, Т - дискретные моменты времени, Т,; - величина в интеграторе, соответствующая к-му сигналу в 1-ый момент времени, ст. = +1 - сигнал на выходе блока синхронйзации, 5 соответствующий К-му сигналу, в-ый момент времени. Добавление единичных сигналов с выхода блока 5 необходимо для устойчивости работы преобразователя (гащения в нем колебаний), Как реверсивный счетчик 6, так и интегратор 7 представляют собой кольцевые счетные схемы, в которых последовательно размещены ттт последовательных кодов. Емкость регистра 12, как и регистра 14, равна птр разрядам, где р - разрядность кода, а п 1 - число кодов. Сигналы +1 (-1), последовательно получаемые для каждого из щ -входных сигналов, с выхода блока 5 поступают на входы реверсивного счетчи О ка и интегратора в моменты времени, совпадающие с приходом в сумматоры 11 и 13 первых разрядов соответствуюцтих кодов из регистров 12 и 14. Под интегрированием по времени различных величин,25 содержащихся в реверсивном счетчике, понимается непрерывное алгебраическое (с учетом знаков) сложение последовательных кодов в реверсивном счетчике с соответствующими последовательными кодами ЗО в интеграторе, За цикл работы реверсивного счетчика и интегратора происходит однократная передача из счетчика в интегратор каждого из пт кодов. При этом сигналы переносов из самого старшего разряда предшествующего кода в самый младщий разряд последующего кода гасятся сигналами от блока управления,Поскольку, как сказано, если величина 4 О периода К-го входного сигнала превьпиает соответствующую величину в интеграторе,. к-е содержимое реверсивного счетчика и интегратора получает положительное приращение и тем самым уменьшается рас согласование между величинами, поступающими на входы вычитателя 4 периодов. Аналогично, в случае отрицательного знака разности на выходе вычитателя 4 формируется сигнал -1; что также уменьшает рассогласование между величинами на входах вычитателя 4. Таким образом, величттньт, последовательно расположенные в регистре 14 интегратора, стремятся принять значения периодов входных сигналов. Преобразователь 8 форМирует коды частот входных сигналов в соответствии с величинами их периодов, содержащимися в регистре интегратора. С помощью бло 22 бка 9 информация с выхода преобразователя 8 вводится в ЗВМ.Таким образом, случайные скачки фаз входных сигналов или, что то же самое, скачки их периодов не приводят к сбою преобразователя так как отклонения, вызьтваемьте случайными фазами входных сттталов вызывают только случайные приращения +1 (-1) на входах реверсивного счетчика и инетгратора (при этом случайное отклонение величины периода в интеграторе не превышает двух едттничньтх приращений как и при обычном режиме сложения без случайных измененттй фазы). Для правильчой работы преобрадзователя достаточночтобы неслучайным был гтишь 51% из общего числа периодов входных сигналов. Это свойство, преобразователя обеспечиваеттакже эффективную защиту выходных кодов от импульс ных т,.;раг;.овременных) помех на входах приемников информации. Поскольку сигнатр.т с выходов приемников 1 (1-.т. 2 ст ) формируются в случайные моменты вре мени относительно тактовых импульсов, поступающих от блока управления, возможно совпадение момента формирования приращения +1 (-1) с мсментом смены информации на выходе счетчика 2. Однако это и сбою преобразователя пе приводит, так как производит тот же эффект, что и случайттое изменение фазы входного сигнд та.Предлагаемый многоканальный преобр:. эовчтель частоты в код можно ттсполь зовать в следутоших устройствах ттазерньтх измерителях скорос тей объектов; лазерных измерителях скоростей ытдких и газообразных сред; устройствах радионавш ации летательных аппаратов и космических объектов; ультразвуковых и инфракрасных измерителях перемещений и скоростей различното рода объектов; устройствах для обнаружения и регистрации объектов путем анализа совокупности частот принятьтх сигналов и в других устройствах. Формула изобретения Многоканальный преобразователь частоты в код, содержащий е приемников информации, блок управления, первый выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, блок синхронизации, управляющий вход которого соединен со . вторым выходом блока управления и управляющими входами реверсивного счетчика и интегратора, выход реверсивного счеъ 1чика подключен к первому Входу интегратора, второй вход которого соединен свходом реверсивного счетчика и выходомблока синхронизации, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей за счетвоэможности многоканального преобразования частот сигналов со случайными фазами, в него введены т счетчиков периодов сигналов, вычитатель периодов, преобразователь период - частота и блоксвязи с ЭВМ причем выход каждого изприемников информации соединен со входом соответствующего счетчика периодасигнала, счетные входы всех счетчиковпериодов сигналов объединены и подклю.чены к третьему выходу блока управления, выходы счетчиков периодов сигналовподключены ко входам коммутатора, вы 6422 8ход которого соединен с одним иэ входоввычитателя периодов, другой вход которого подключен к выходу интегратора,первому входу. преобразователя периодчастота, выход которого подключен ковходу блока связи с ЭВМ, выход вычитателя периодов подключен ко входу блока синхронизации, управляющие входывычитателя периодов, преобразователяо период - частота и блока связи с ЭВМсоединены со вторым выходом блока управленияИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе15 1. Авторское свидетельство СССР590849, кл. Н 03 К 18/20, 1975.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2790817/18-24,кл. Н 03 К 13/20,д й/УЬг 8 Л. Плетневаарь Корректор М. Шароши ос.та в Редактор И, Митров кред Заказ 4258/76 Тираж 959 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и откры 113035, Москва, Ж 35, Раушская на