Устройство для интегрирования частотно-импульсных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИ 4 ЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) 06 С а( ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е(21) 3684280/24-24 ввода тактовой частоты, о т л и - (22) 04.01.84 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью (46) 07.06.85, Бюл, з 21повышения точности, в него введены (72) ОЛ.Чеботаев второй управляемый делитель частоты (53) 681.335(088.8) и дешифратор, а блок комбинирован- (56) 1. Авторское свидетельство СССР ного управления содержит реверсив- В 424164, кл. О 06 Р /64, 1972, ный счетчик, соединенный выходами2. Авторское свидетельство СССР разрядов с входами дешифратора и У 572795, кл, С 06 6 7/18, 1975установочными входами счетчика бло(прототип). ка комбинированного управления, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРО- . входом управления реверсом - со- ВАНИЯ ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЬИ СИГНАЛОВ, , знаковым вьпсодом измерителя рассогсодержащее выходной счетчик, иэмери- ласования, а счетным входом - с вытель рассогласования, подключенный ходом элемента И блока комбиниропервым входом к информационному вхо- ванного управления, подключенного ду устройства, первый управляемый третьим входом к вьпсоду модуля расделитель частоты, соединенный счет- согласования измерителя рассогланым входом с шиной ввода первой сования, соединенного вторым входом опорной частоты, и блок комбиниро- с выходом вьпсодного счетчика, подванного управления, содержащий триг- ключенного суммирующим и вычитающим гер, элемент И и счетчик, подклю- входами к выходам первого и второч нный входом управления установкой го управляемых делителей частоты- кода к входу устройства и к первому соответственно, управляющие входы установочному входу триггера блока которых соединены с первой и второй комбинированного управления, сое-группами вьпсодов дешифратора, придиненного вторьза установочным вхо- чем второй управляемый делитель часдом с выходом счетчика блока ком- тоты подключен счетным входом к шибинированного управления, а выхо- не ввода второй опорной частоты, а дом - с первьза входом элемента И .счетный вход счетчика блока комблока комбинированного управления, ; бинированного управления соединен подключеняого вторым входом к шине с шиной ввода тактовой частоты,11 б 04Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в импульсных системах для преобразования частотно-импульсной Формы представления инфор 5 мации.Известен интегратор частотно-импульсных сигналов, содержащий генератор импульсов, управляемый делитель частоты, компенсатор Фазовой ошибки, счетчик, измеритель рассогласования и блок управления 11.Недостатками данного устройства являются ограниченный частотный диапазон входных сигналов и неравномерность следования импульсов на счетном входе счетчика, обусловленная работой схемы Фазовой коррекциг аНаиболее близким к изобретению является устройство для интегрирования частотно-импульсных сигналов, содержащее выходной счетчик, измеритель рассогласования, подключенный первым входом к информационному вхо-ду устройства, первый управляемый делитель частоты, соединенный счетным входом с шиной ввода первой опорной частоты, и блок комбинированного управления, содержащий30 триггер, элемент И и счетчик, подключенный входом управления установ. кой кода к входу устройства и к первому установочному входу триггера блока комбинированного управления, соединенного вторым установочным входом с выходом счетчика блока комбинированного управления, а выходом - с первым входом элемента И блока ком-, бинированного управления, подключенного вторым входом к шине ввода40 тактовой частоты, а выходом - к счетному входу счетчика блока комбинированного управления и первому входу узла управления блока комбинированного управления, соединенного вторым входом с выходом измерения рассогласования, а выходом - с установочным входом счетчика блока комбинированного управления и управляющим входом управляемого делителя частоты, подключенного выходом к второму входу измерителя рассогласования и первому входу компенсатора фазовой ошибки, соединенного вторым и третьим входами с.шиной ввода опорной частоты и выходом измерителя рассогласования, а выходом - с входом выходного счет"чика 2144 2Известное устройство осуществляет умножение входной частоты импульсов и вычисляет ее интегральное значение на заданном интервале времени. Сигнал рассогласования Формируется путем подсчета импульсов умноженной частоты (с выхода управляемого делителя частоты) в интервале входных импульсов, Сигнал рассогласования определяет компенсирующее воздействие по фазе, а с учетом входной частоты - и компенсирующее воздействие по частоте.Схема компенсатора фазовой ошиб" ки может осуществлять сброс ошибки добавлением или вычитанием из входной последовательности импульсов повышенной частоты требуемого количества (как правило, не более трех), Однако такой способ коррекции приводит кнеравномерности следования импульсов на импульсном входе реверсивного счетчика (соответственно к скачкам и сбоям реверсивного счетчика). Кроме того, при фазовой коррекции не учитывается частота входных импульсов (вносится дополнительная динамическая ошибка). Поэто. му известное устройство обладает невысокой точностью умножения и интегрирования частоты импульсов.Цель изобретения - повышение точности умножения интегрирования частоты импульсов и упрощение устройства за счет исключения компенсатора фазовой ошибки.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для интегрирования частотно-импульсных сигналов, содерЖащее выходной счетчик, измеритель рассогласования, подключенный первым входом к информационному входу устройства, первый управляемый делитель частоты, соединенный счетным входом с шиной ввода первой опорной частоты, и блок комбинированного управления, содержащий триггер, элемент И и счетчик, подключенный входом управления установкой кода к входу устройства и к первому установочному. входу триггера. блока комби- нированного управления, соединенного вторым установочным входом с выходом счетчика блока комбинированного управления, а выходом - с первым входом элемента И блока комбинированного управления, подключенного вторым входом к шине ввода тактовой частоты, введены второй управляемый делитель частоты и дешифратор, а3блок комбинированного управлениясодержит реверсивный счетчик, соединенный выходами разрядов с входами дешкфрвтора и установочнымивходвик счетчика блока комбинированного управления, входом управления реверсом - со знвковыи выходомизмерителя рассогласования, в счетным входои - с выходом элеиента Иблока комбикироваиного управления,подключенного третьии входом к выходу модуля рассогласования измерителя рассогласования, соединенноговторым входои с выходом выходного,счетчика, подключенного суммирующими вычитвющим входами к выходай первого и второго управляемых делителейчастоты соответственно, управляющие. входы которых соединены с первой ивторой группаии выходов, дешифратора, причем второй управляемый делитель частоты подключен счетным входок шине ввода второй ойорной частоты,в счетный вход счетчика блока комбинированного управления соединенс шиной ввода тактовой частоты,На Фиг.1 дана блок-схема предлагаемого устройства для интегрирования частотно-импульсных сигналов 1нв фиг,2 - схема возможного варианта реализации измерителя рассогласования,Устройство для интегрированиячастотно-импульсных сигнвпов(реверсивного тика), измеритель 6рассогласования, вход 7 устройствак шины 8 и 9 ввода первой к второйопорных частот. Блок 4 комбинированного управления содержит счетчик10, триггер 11, элемент И 12, реверсквный счетчик 13 и шину 14 вводатактовой частоты. Измеритель б рассогласования (Фиг.2) содержит Ктриггеры 15 и 16, Р 5-триггер 17 иэлементы ИПИ 18, И 19 и 20 и И-ИЛИ21 и 22.Управляемые делители 1 и 2 частоты предназначены для формированияимпульсов повышенных частот (поотношению к входной частоте) в соответствии с выражениями 1160444 4где 1, Е - первая и вторая некратные друг другу опорныечастоты;0,62 - коэффициенты деления,5формируемые на выходахдешифратора 3,Дешифратор 3 используется по прямому назначению, Он как бы расщепляет сигнал (код 6 ) с выхода блока 41 в комбинированного управления на дваО и Я в соответствии с требуемымкоэффициентом умножения частоты.Блок 4 комбинированного управления предназначен для формированиякода Я в зависимости от сигналарассогласования д и входной частоты импульсов Г . Могут быть ре-ализованы различные законы управления (пропорционально-интегральный,пропорционально-интегрально-дифференциальный и т,д.) в зависимостим от выбора принципиальной схемы.Так, может быть использована принципиальная схема (фиг.1) с использованием реверсивного счетчика 13,счетчика 10, триггера 11 и элементаИ 12. Для расширения частотного диапазона блок 4 .комбинированногоуправления должен выдерживать соотг фо39 ношение: - - "сопай (где йй -приоращение кода), что достигается корректирующим контуром в его составе(счетчик 10, триггер 11 и элементИ 12). Для вычисления интерваловможет быть использована тактоваячастота 1 ) 1,или же использована одна из опорных частот. Выходнойсчетчик 5 предназначен для формирования цифрового и импульсного выходных сигналов устройства путемалгебраического суммирования импульсов разных частот, поступающих наего суммирующий и вычитающий входы(динамически изменяемых в зависимости от состояния входно процесса).гИзмеритель 6 рассогласования предназначен для измерения рассогласования по величине и знаку междуф входнойи выходной Х частотами.Измерение может осуществляться наскользящем временном интервале.Для реализации измерителя рассогласования может быть использован реверзэ сивный счетчик, подсчитывающий импульсы . 1 в интервале импульсови дешифратор, определяющий модульЯ 1 и знак вяп вГ рассогласования,11604 44 3измеритель 6 рассогласования можетбыть также реализован. с использованием ЭК-триггеров (фиг.2), элементовИ, ИЛИ, НЕ и К 5 -триггера.Изменение знака входного процесса (направления изменения) может осуществляться переключением входовопорных .частот (не показано), крометого, установочные входы выходногосчетчика 5 можно подключить к шине 10корректирующего кода для юстировки.Устройство работает следующимобразом,При передаче плавно изменяющегося процесса (например, угла вращения инерционного обьекта) методомравных приращений по каналу связипеведается последовательность импульсов частоты Г (следующих через равные угловые интервалы) и юстировочные импульсы (определяющие значения корректирующих кодов), устанавливающие счетчик 5 в требуемоесостояние. В интервалах между юстировочными импульсами устройство осуществляет экстраполяцию состоянияпроцесса, используя его инерционныесвойства, Направление изменения процесса оценивается предварительнои определяется для интегратора со- щотношением опорных частот. Замкнутый контур, содержащий блок 4 ком 1,бинированного управления, дешифратор3, управляемые делители 1 и 2 частоты, счетчик 5 и измеритель 6 рас. согласования осуществляет слежениеэа частотой входных импульсов и еекратное умножение. Изменение частотыимпульсов повышенных частот Г+ и Хдостигается изменением коэффициентовделения управляемых делителей 1 и 2частоты, причем каждому значению кодас выхода блока 4 комбинированногоуправления соответствует иа выходах дешифратора 3 определенная парауправляющих сигналов. Блок 4 комбинированного управления изменяетприращение ВЯ, пропорционально Ячем и достигается слежение эа часготой входных импульсов в широкомдиапазоне частот с сохранением точности воспроизведения инерционногопроцесса. Так, при низкой частотевходных импульсов, управляющее воздействие изменяется на большую величину, позволяющую эффективнокомпенсировать ошибку по частоте,чем при высокой частоте (достигаетсямалая динамическая ошибка в широком диапазоне частот). Компенсацияфаэовой ошибки осуществляется раз-.несением частот 1, ипо величине,чем и достигается эффект фазовойкоррекции. Код состояния инерционного процесса формируется на выходе счетчика 5 путем алгебраическогосуммирования импульсов, поступающих на его суммирующий и вычитающийвходы относительно установленногозначения. По сравнению с известньм предлагаемое устройство обладает большей точностью (ориеитировочно на 20- ЗОХ). 3 известном устройстве используется неравномерная фазовая коррек" ция (добавление или вычитание имйульсов), осуществляемая после частотной коррекции. Аппаратурная реализация предлагаемого устройства значительно проще, так как функцию фаэовой коррекции выполняют управляемые делители частоты (достигается совмещение Фазорой и частотной коррекций). Уменьшение аппаратурных затрат ориентировочно на 25 Х достигается за счет использования двух некратных опорных частот.одписно 11 Патент", г. Ужгород роектная ил Заказ 3781/48 ВНИИИИ Государ по делам из 113035, Москва, Жйрак 710 П венного комитета СССР етений и открытий 5, Раушская наб., д. 4/5