Преобразователь кода в частоту

984031 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 01.04.81 21) 3270060/18-21 Н 03 К 13/02 с присоединением заявки Но -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 231282. Бюллетень Мо 47 Дата опубликования описания 23.1282.М.1; А 7"Я.1 лрук тбрФКуй, ";,ргии,Научно-исследовательский и опытно-конс институт автоматизации черной металл(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В ЧАСТОТУ Изобретение относится к телемеха нике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки и передачи информации, а также в измерительной технике в качестве магазина частот,Известен преобразователь кодчастота, содержащий управляемые делители частоты, регистр входного кода, элементы И и элемент ИЛИ 1 3.Существенным недостатком этогопреобразователя является то, что импульсы выходной частоты следуют неравномерно, а коду пропорциональна усредненная частота. Это существен но снижает область применения устройства.Известен преобразователь кода в частоту,который содержит .генератор опорной частоты, регистр входного кода, счетчик, клапаны и устройство для изменения частоты следования импульсов по закону квадратичной гиперболы Г 23.Введение в преобразователь такого сложного устройства, как устройство для изменения частоты следования импульсов, по закону квадратичной гиперболы снижает надежность работы преобразователя. Данное устрой-,ство имеет свою погрешность в реали эации функции квадратичной гиперболы, что сказывается на точности преобразования кода в частоту импульсов. Кроме того, выполнение устройства таким образом, что -код записывается за цикл измерения только один раз - по импульсу выходной частоты,приводит к тому, что при быстроизменяющемся коде выходная частота может существенно отличаться отГ средневзвешенного кода эа цикл измерения. При преобразовании малых значений входного кода продолжительность цик" ла иэмерения существенно удлиняется, следовательно, быстродействие преобразователя уменьшается при уменьшении преобразуемого кода, а в случае уменьшения входного кода до нуля преобразователь фактически прекращает свою работу.Указанные недостатки ограничивают.область применения этого преобразователя в системах обработки и передачи информации, особенно быстро" действующих с широким диапазоном изменения входного кода, и в других устройствах телемеханики и вычислительной техники.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия, а также расширение функциональных воэможностей,преобразования кода в частоту,Поставленная цель достигаетсятем, что н преобразователь, содержащий генератор опорной частоты, регистр входного кода и счетчик иМпульсов, введены сумматор, два буФерных регистра и первый элемент Ипри этом выходы регистра входного 10кода поразрядно соединены с первымивходами сумматора, выходы разрядовкоторого соответственно подключенык входам первого буферного регистра,выходы которого поразрядно соединены 15с входами второго буферного регистра,выходы которого поразрядно подключены к вторым входам сумматора, выходпереноса которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, первая группа выходов которого соединена с входами первого элемента И, выход которого подключен к нходамсброса счетчика импульсов и буферныхрегистров, а выход генератора опорной частоты соединен с тактирующимвходом счетчика импульсов и тактирующими входами буферных рЕгистров,Кроме того, н преобразователь дополнительно введены второй элементИ и триггер, причем вторая. группавыходов счетчика импульсов соединенас входами второго элемента И, выходкоторого и выход первого элемента Исоединены соответственно с первым ивторым входами установки триггера,На чертеже представлена структурная схема преобразователя.Преобраэонатель включает регистр1 входного кода, сумматор 2, буферные регистры 3 и 4, счетчик 5, элементы И б и 7, триггер 8 и генератор9 опорной частоты. Выходные шины регистра 1 входного кода поразрядно подсоединены к вхо-, дам сумматора 2, другие входы сумматора 2 также поразрядно подсоединены к входам буферного регистра 4. Выходы сумматора 2 соединены со входами первого буферного региСтра 3, а выходы последнего в ,со входами буферного регистра 4. Выход переноса сумматора 2 соединен с тактируемым входом счетчика 5, а тактирующий вход счетчика 5, как и тактирующие входы регистров 3 и 4, подключены к выходу генератора 9 опорной частоты. Соответствующие выходы счетчика 5 поразрядно подключены к входам элемента И б, выход которого соединен со входами сброса счетчика 5 и бу- бО Ферных регистров 3 и 4. Кроме того, выход элемента И б подключен к одному из установочных входов триггера 8, а другой установочный вход последнего соединен с выходом элемента 65 И 7, входы которого соединены с выходами счетчика 5.Работает устройство следующимобразом.Входной код Их, содержащийся врегистре 1, поразрядно суммируетсяв сумматоре 2 с кодом регистра 4 М,Код Их + И с выхода сумматора 2по одному сигналу с тактового генератора 9, например по положительномуфронту импульса. опорной частоты,записывается в регистр 3, а по другому сигналу, например по отрицательному фронту импульса, записывается в регистр 4. При наличии сигнала переноса на выходе переносасумматора 2 и сигнала с тактовогогенератора 9, например по положительному фронту опорной частоты, содер- .жимое счетчика 5 увеличивается наединицу. Если учесть то, что суммадвух и-разрядных чисел не может иметьчисло разрядов больше, чем и+1, тосодержимое счетчика 5 и регистра 3(запись в регистр 3 и увеличение содержимого счетчика 5 при наличиисигнала на выходе разряда переносасумматора 2 происходит одновременно)представляет собой К+и разряднуюсумму (К - количество разрядов счетчика) содержимого счетчика Н (Кстарших разрядов числа), входногокода и содержимого буферного регистра 4 И,В начальный момент времени содержимое регистров 3,4 и счетчика 5равно О. Тогда код на выходе сумматора 2 равен Б, по .переднему Фронтуимпульса в регистр 3 записынаетсяИ,а по отрицательному этот же кодпереписывается н регистр 4, и на выходе сумматора имеем число 2 И, которое затем снова записывается врегистр 3, и при наличии разрядапереноса содержимое счетчика 5 увеличинается на 1. После следующегоцикла сложения импульса опорной частоты имеем 3 Ю и т.д.Таким образом, после К цикловсложения н счетчике 5 и регистре 3имеем число Бд -- К И.При появлении единиц на соответствующих входах счетчика 5, т,е.когда И 4 становится равным числу Ио(с точностью до и+1-го разряда,причем при определении И учитывают,какие выходы счетчика 5 подключенык входу элемента И б), на выходеэлемента И б появляется импульс, который сбрасывает регистры 3, 4 исчетчик 5 в нуль, и нсе повторяетсясначала,Таким образом, на выходе элементаИ б импульс появляется тогда, когдаИ -- Во (с точностью до младшегоразряда счетчика 5), т,е.ТВ = КИ = - =ИхО О Х 7и тем более ит,е. погрешность тем больше, чем ф где И - текущая сумма;4Ко - количество циклов сложения,пРи котором М 4 = Мо (с точностью до младшего разрядасчетчик),);Т - время достижения равенстваопериод следования импульсовгенератора 9 опорной частоты;,или преобразуя1 йНо= Т йихф т=нмха Гвык= А"когде Но " уставка конечной суммы;Т - время достижения конечнойсуммы Мо,1- частота генератора опорнойгчастоты;Г - выходная .частота преобраэо"выхвателя;. А - коэффициент пропорциональ 20ности А = -д;й - входной код,1Таким образом, на выходе элементаИ б Фмеем частоту, пропорциональнуюкодувВторой элемент И 7 и триггер 8служат для расширения функциональныхвозможностей преобразователя, а имен но для регулирования скважности импульсов. Действительно, при появлениисигнала на выходе первого элементаИ б, т.е. когда Б 4 -- Мо, триггерустанавливается в единичное состояние, а остальная схема - в исходноесостояние. При достижении суммойЮ значения ИИо, которое опре 4деляется тем, какие разряды счетчика.5 подключены к входам элемента И 7,триггер 8 переводится в нулевое состояние.Таким образом, задавая различныесоотношения Б и Мо, можно изменятьскважность выходной частоты в широком диапазоне.Оценим точность предложенногопреобразователя, Допустим, К И= Бо(1), где Их- входной код,прикотором выполняется тождество (1),а частота равна Кзш= А Их, но таккак импульсы на выходе появляютсятогда, когда К М = Н с точностьюдо младшего разряда счетчика, точастота й будет соответствоватьВьхи такому кодумх 1+ь,что ко (1 Ях 1+ д) ио 1 +х 4 дПреобразуя равенство (2), получаем, что абсолютная погрешностьпреобразователядЕМо1ХМхД - 1больше входной код, и тем меньше чем больше Бо.Относительная погрешность определяется как ДМ Мх о- -1йх Таким образом, выбирая Бо (исходяиз максимально возможного Б, ),можно получить сколь угодно вйсокуюточность преобразования, Более того,считая вес младшего разряда равным1 и выбиРая Бо Ихвах+ 1 фгде М, - максимально возможноезначение входного кода, имеем ЙДх;Д 1Мх шах Мх-Д1Мх пах" )Мх Таким образом, задаваясь Ио и Й можно получить требуемую точность преобразования и коэффициент пропорциональности между входным кодом и выходной частотой,Так как входной код постоянно считывается с регистра входного кода, то выходная частота будет определяться средневзвешенным входным кодом за период между двумя соседни" ми импульсами входной частоты, что повышает точность и быстродействие преобразователя. Формула изобретения 1. Преобразователь кода в частоту, содержащий генератор опорной частоты, регистр входного кода и счетчик импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразования, в него введены сумматор, два буферных регистра и первый элемент И, при этом выходы регистра входного кода поразрядно соединены с первыми входами сумматора, выходы разрядов которого соответственно подключены к входам первого буферного регистра, выходи которого поразрядно соединены с входами второго буферного регистра, выходы которого поразрядно подклю" чены к вторым входам сумматора, выход переноса которого соединен со счетным входом счетчика импульсов, первая группа выходов которого соединена с вхОдами первого элемента И, выход которого подключен к входам сброса счетчика импульсов буферных регистров, а выход генератора опорной частоты соединен с тактирующим входом счетчика импульсов и тактирующими входами буферных регистров,2, Преобразователь по п, 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей, в него введены второйэлемент И и триггер, причем втораягруппа выходов счетчика импульсовсоединена с входами второго элемента И, выход которого и выход первогоэлемента И соединены соответственнос первым и вторым входами установкитриггера. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гутников В.С. Интегральнаяэлектроника в измерительных устрой 5 ствах, Л., 1980, с. 238-241.2. Авторское свидетельство СССРР 494847, кл. Н 03 К 13/02,06.07.73