Способ преобразования частота-код

(51) 5 Н 03 К 1/60 дэ 16 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Севастопольский приборостроительный институт(56) Пахов Э,К Иихотин В,11, Интегрирующие развертывающие преобразователи напряжения. - 1",.: Энергоатомиздат, 1986.Авторское свидетельство СССР Р 1239618, кл. Г 01 К 23/РО, 1983. (54) СПОСОБ ЦРКОБРАЭОВАНИЯ ЧАСТОТА КО 71(57) Изобретение относится к инФормационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования инФормации, представленной в частотно-импульсной Форме, а также при создании прецизионных аналогоциФровых преобразователей с промежуточным преобразованием аналоговой величины в частоту, В способе преобразователя частота - код, заключающемся в том, что входной сигнал в .виде частотно-модулированной последовательИзобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для преобразования инФормации, представленной в частотно-импульсной Форме, а также при создании прецизионных аналого-цийровых преобразователей с промежуточ - ным преобразованием аналоговой величины в частоту. 2ности импульсов в моменты появлениякажпого импульса умножают на значения периодической ступенчатой Функции, Формируют основные выходныекоды путем суммирования результатовумножения в течение периода Тнесо.вой Функции, а сФормированньй коды,пропорциональные полученным суммам,периодически выбирают, с целью повы"щения точности и помехоустойчивостипреобразования, в моменты появлениякаждого импульса входного сигналапроизводят (п), где а = 1 /Т , а1- период восстановления выходногосигнала, дополнительных умноженийвходного сигнала на значения периодической ступенчатой Функции, смещенных во времени последовательно по отношению друг к другу на интервал ТФормируют дополнительные выходныекоды путем суммирования результатовдополнительных умножений в течениекаждого периода Т , а сформированные коды, пропорциональные дополнительным суммам; последовательно послевыбора основного кода выбирают с периодом восстановления Тв течениекаждого периода т , 2 ил,Целью изобретения является повышение точности и помехоустойчивости преобразования частота - код за счет и-кратного (и = 2,3,4,) увеличения отношения длительности весовой Функции Тк периоду восстановления входного сигнала Т.На Фиг, 1 изображены граФики, поясняющие предлагаемый способ; на1596462 Фиг, 2 - структурная схема устройства, реализующего способ.Известно, что повышение точностии помехоустойчивости измерения частоты достигается выбором оптимальнойступенчатой весовой Аункции (СВФ),при использовании которой, результатизмерения получается путем суммирования значений СЗф, соответствующихмоментам появления импульсов измеряемой частоты. Использование для хранения значений СВф запоминающего устрщства, а также отсутствие необходимости использования множительноделительных устройств позволяют реатизовать сравнительно простыми техническими средствами весовые интегрирования ИМ-сигнала с СВФ, д)ормаи точность задания которых могутварьироваться в широких пределах. Привыборе ГВФ в этом случае наиболеежестким является ограничение ее длительности Т фиксированным интер- .валом временй Те, через который навыходе устройства должен появлятьсярезультат преобразования, и превьипение приводит к возрастанию составляющей динамической погрешности преобразования, возникающей при восста- .новлении непрерывного сигнала по дискретизированным отсчетам,В предлагаемом способе преобразование частоты в код производится параллельно по и каналам для обеспечения возможности и-кратного увеличе-ния длительности Тчетносимметричной Аинитной СВф по сравнени) с периодом восстановления Т б = т )/и,Иатематическое обоснование предлагаемого решения следующее.Для известных и предлагаемогоспособов преобразования частоты и фГ)пределение "дискретной" частфты в выражении (3) как отношение числа о импульсов на соответствующем периоде Т к его длительностиФ ЧОси + з.), 1 с = О (4)выборок СВФ в моменты поступленияимпульсов ЧИМ-сигнала,Уравнение (4) показывает, что кодрезультата весового интегрированияможет быть получен суммированием код можно записать интегральное уравнение свертки видаЭ 5)Ътительность заданной весовойфункции ограничивается интервалом интегрирования Т =, - й, где 1 с = О, о . Код результата У(1: ) Формируется в моменты йс периодом Те,( Интеграл свертки уравйения (1) с учетом свойств частьтно.модулированных сигналов может быть26представлен в виде суммы произведений импульсов единичной амплитуды вмоменты их прихода на значения весовой ункции (ВФ). Ясли значения ВФхранятся в РУ, то операции умножениясоответствует выборка значений Вфв моменты прихода импульсов входногосигнала. При выборке весовой Функциииэ запоминающего устройства осуществляется ее ступенчатая аппроксимацияс периодом дискретизации Т, и коли -честно ступеней СВФ равно Б = Ть/Т.Для определенности полагая Б четным,а СВф - четносимметричной, можно записать35 7)(ъ) = Ь(Е + 1 - 1), 3, = 1,Я (2)где х - номер ступени СВФ,Если в пределах каждой ступенидопустить дискретную (ступенчатую)аппроксимацию Г(7), обозначив аппроксимирующу) часто.у ГЬИ + 1) то интеграл уравнения (1) может быть представлен суммой У(Ц 1) ЬН + )Тпозволяет записать выражение (Э) ввиде5Заданная точность восстановления при ТТдостигается введением дополнительных каналов преобразования со смещенными СВФ, Так, при п-канальном преобразовании, где 2 ( иИ со смещением СВФ в 1-м каналес,; = (3-1) Т,. З = 1,п, (5) 159642 см.3 Т И(1-1) , 1 = 1, п. (6) С учетом выражений (6) и (4) запишем уравнение преобразования для 1-го ка наланУЬ+1) Н + 81ЬЫ) ЧЬИ При изменении 1 = О о и послерова- .ф20 тельном опросе каналов 1 = 1, Ь код результата будет выдаваться с интервалом ТГраФики (Фиг, 1) иллюстрируют процесс преобразования при и = 3, 0 = 18 Б 1 = О, Я= 6, Я э = 12. При этом25 на выходе не возникают Фазовые искажения. Действительно, комплексная частотная характеристика первого канала с й ,= О на основе дискретного преобразования Фурье определяется выражением 35 а его Фазовая характеристика для частот - р(о)Т 4 7 в силу выражения (а) будет 40 где(иГ) - групповое время запаздылвания. при 1при Н+ (п-З+1) -и 1 - (-1) -ипри 1 дам запоминающего устройства 4 1-я(д = 1,п) ш-разрядная выходная шинакоторого подключена к инФормационным 55 .входам 1-го накапливающего сумматора51, вхо,", записи которого соединен свходом устройства, а выходы - с входами данных 1-го регистра-приемника61, вход записи которого так же, как и накапливающих сумматоров 5,-5, ирегистров-приемников 6,-6 ,Элементы устройства имеют следующие связи. Выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к входамсоотношение т и Тз может определяться неравенствомТ. Т ст /2,Разделив обе части выражения (5) наТ, получим смешение+ 1+ Б), 1 = 1,п.(7) С учетом постоянства смещения и длительности СВФ в каждом канале можно записать что означает отсутствие Фазовых искажений при многоканальной обработке сиспользованием смещенной симметричной СВФ.Предлагаемый способ может бытьреализован устройством, представленным на Фиг. 2,Устройство содержит генератор 1тактовых импульсов, распределитель 2импульсов, Формирователь 3 адреса,выполненный на двоичном счетчике помодулю Л, запоминающее устройство 4емкостью Их (п ш)-разрядных слов и спш-разрядными выходными выходнымишинами, в котором в -й ячейке (г1,Б) с адресом -1 хранятся последовательно располг.енные ш-разрядныекоды Ц-го Ц = 1,п) значения СВФдля 1-го канала:и вход установки в ноль 1-го накапливающего сумматора 51 подключен к 1-му выходу распределителя 2 импульсов, Выходы всех регистров-приемников 6 -6 подключены к выходной шине 5 устройства.Устройство реализует Способ следующим образом. Формирователь 3 адреса циклически опрашивает ячейки запоми нающего устройства 4, откуда по соответствующим выходным шинам коды и значений СВФ поступают одновременно на инФормационные входы всех накапливающих сумматоров 5 -5. При этом из 15 1-й ячейки Я = 1,И) с адресом 1-1 на 1-й (1 = 1,и) выходной шине запоминающего устройства 4 и, соответственно, на информационных входах 1-го накапливающего сумматора 51 устанавливается код Ц-го значения СРФ,Распределитель 2 импульсов малой ллительности с периодом Т ьи смещеРВнием на 1-м выходе на Я(1-1) - 251ппериодов тактовой частоты синхронизирует работу каналов уСтройства, выполчяя в 1=м канале в момент. окончания СВФ перезапись содержимого 1-го 30 накапливающего сумматора 51 в соответствующий регистр-приемник 61 и стирание этого содержимого в накапливающем сумматоре 51 (обе операции могут быть выполнены по Фронту и по срезу импульса с 1-го выхода распре- . .делителя 2 импульсов соответственно), Выполнение циклического опроса регистров-приемников 6-6 приводит кипоявлению на выходной шине устройства щ 0 ,результатов преобразования частота - код с периодом Тв.Устройство показывает возможность практической реализации многоканальной обработки ЧИИ-сигнала со смещен=. 45 ной в каждом канале весовой Функцией. Достигаемое при этом увеличение длительности используемои весовой Функции позволяет расширить класс заданныл динамических характеристик преоб"разования частота - код и, таким образом, повысить его точность и помехоустойчивость по сравнению с известными способами. Полученное новое качество позволяет использовать предлагаемый способ при создании высокоточньж частотных аналого-цибровыхпреобразователей. Формула изобретенияСпособ преобразования частота - код, заключающийся в том, что входной сигнал в виде частотно-модулированной последовательности коротких импульсов .единичной амплитуды в моменты появления каждого импульса умножают на значения периодической ступенчатой весовой Функции, формируют основные выходные коды путем суммирования результатов умножения ,в течение периода Т ф ступенчатойвесовой Функции, а сформированныекоды, пропорциональные полученным суммам, периодически выбирают, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности и помехоустойчивости преобразования в моменты появления каждого импульса входного сигнала производят а, где и = = Т/Т, Та. - период восстановления выходного сигнала, дополнительных умножений входного сигнала на значения периодической ступенчатойФункции, смещенные во времени последовательно по отношению друг к другу на интервал Т, Формируют дополнительные выходные коды путем суммиров яия результатов дополнительных умножений в течение каждого периода Тступенчатой весовой Аункции, а сАормированные коды, пропорциональные дополнительным суммам,.последовательно после выбора основного кодавыбирают с периодом восстановления Т в течение каждого периода Тпериодической ступенчатой весовой ункцииепри ГКНТ н а Производстве ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 2917ВНИИПИ Госуд твенно 11303 ираж 668 комитет Москва,о изобре 35, Рауш Подписноем и открытиянаб, д, 4/5