Преобразователь частоты в код

Союз СоветскккСоцкалисткческккРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 744974цмеф гф(51)М. Кл, Н 03 К 13/20// ("т 01 к 23 ЛО с присоединением заявки Рй Государственный комитет(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В КОД Изобретение относится к автоматике и измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных измерительных системах с цифровой обработкой информации для быстродействуюшего преобразования сигналов. с частотных дат 5 чиков.Известен преобразователь частоты в код, содержаший формирователь, ключ, счетчик импульсов, генератор опорной1 О частоты, делитель частоты, Этот преобразователь использует счетно-импульсный метод и обладает высокой точностью преобразования в широком диапазоне входных частот11.Но в данном устройстве быстродействие ограничивается требуемой точностью измерения. Так, чем точнее измерение частоты, тем требуется больший интервал времени (1 П ), а, следовательно, за данный интервал частота ( )) может сушественно измениться, и данное изменение может быть зафиксировано со значительным запаздыванием. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь частоты в код, содержащий управляемый делитель частоты и реверсивный регистр, выход которого через схему переноса соединен с первым входом управпяемого делителя частоты, на второй вход которого поступает измеряемая (преобразуемая) частотно-импульсная.поспедоватепьность, а выход соединен со схемой переноса и измерителем рассогласования, на второй вход которого поступает опорная частота, а выход подключен ко входу реверсивного регистра. С выхода реверсивного регистра, соединенного со схемой переноса, снимается числовой эквивалент частотно-импупьсной последовательности в прямом коде, а с другого выхода - в обратном. Обратная связь осушествляется по частоте путем подачи в реверсивный регистр разности между опорной и выходной частотами. Данное рассогласование образует число ( М ) в реверсивном744 974ф1 управпяемого делители частоты соединен регистре, которое параллельно переносится с каждым выходном импульсом( Г ) в управляемый делитель частоты,восстанавливая каждый раз необходимый коэффициент его деления Ж ( У) ( 21,Недостатком этого устройства также является низкое быстродействи е.Цель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, чтО в преобразователь частоты в код, содержащий генератор импульсов, управляемый делитель частоты, выход которого подключен к первым входам блока управления и измерителя рассогласования, выходы которого соединены со вторым и третьим входами блока управпения, первый выход которого подключен к первому входу управляемого депитепя частоты и выходной шине прямого кода устройства, выходная шина обратного кода устройства подключена ко второму выходу блока управления, введены умно- житель и делитель частоты, причем первый вход умножитепя частоты подипочен к входной шине устройства, выход генератора импупьсов соединен непосредственно со вторым входом умножитепя частоты, четвертым входом блока управления и через депитепь частоты - со вторым входом измерения рассогласования; второй вход управляемого делителя частоты соединен с выходом умножителя частоты, умножитепь частоты содержит измеритепь рассогласования, делитель частоты, блок унравпения и управляемый делитель частоты, причем к первому входу умножителя частоты подключены первые входы измерителя рассогласования и блока управпения, выходы которого соединены с кодовыми входами управляемого делителя частоты, выход которого является выходом умножителя частоты и через делитель частоты подкпючен ко второму входу измерителя рассогласования, выходы которого соединены со вторым и третьим входами бпока управления, счетный вход управляемого двпитепя частоты подключен к четвертому входу блока управления и второй входной шине умножителя частоты.На фиг. 1 изображена блок-схема пре.образователя частоты в код; на фиг. 2- вариант выполнения блоков управления.Преобразователь частоты в код содержит генератор 1 импульсов, управляемый делитель 2 частоты, блок 3 управпения, измеритель 4 рассогласования, выход 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 с первыми входами блока управпения и измерителя рассогласования, два выхода которого подключены ко второму и третьему входам блока управления, выход которого соединен с первым входом управпяемого делителя частоты и является выходом (прямой код) устройства, делителя 5 частоты, умножитель 6 частоты, выход делитепя частоты соединен со вторым входом измерителя рассогласования, его вход подключен к четвертому входубпока управления и выходу генератора импульсов, первый вход умножитепя частоты является входом преобразователя, . второй вход умиожитепя частоты подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен со вторым входом управляемого делителя 7 частоты.Умножитепь 6 частоты содержит управляемый депитель 7 частоты, блок 8 управления, депитепь 9 частоты, измеритель 10 рассогласования, первый вход управляемого делителя 7 частоты является вторым входом умножителя 6 частоты, а выход подключен ко входу делителя 9 частоты и явпяется выходом умножитепя частоты, выход блока 8 управления соединен со вторым входом управляемого делителя 7 частоты а первый вход подключен к генератору 1 импульсов, второй вход соединен с первым входом измерителя 10 рассогпасования и является первым входом умножитепя частоты, второй вход измеритепя 10 рассогласования соединен с выходом делителя 9 частоты, а два выхода подключены к третьему и четвертому входам блока 8 управления соответственно.Преобразователь имеет входную 11 и выходную 12 шины.Каждый из блоков управления 3 и 8 содержит триггер 13, элемент И 14, реверсивный счетчик 15 и счетчик 16, входы 17-20 и выходы 21,22 У прямого кода, Ф уц - обратного кода.Преобразователь частоты в код работает следующим образом.При изменении частоты импульсов Гиа умножитель 6 частоты отрабатывает с высоким быстродействием изменение частоты импупьсов повышенной частоты р= 1 изм" где Д - коэффициент умножения умножителя 6 частоты 1- частота импульсов повышеннойчастоты на выходе управляемогодепителя 7 частоты.которойрасчитан умножитель 6. Дляостальных же частот точность преобразования резко бы ухудшилась, что существенно снизило бы функциональныевозможности устройства.Счетчик 16, с триггером 13 и элементом И 14 выполняет функцию обрачной связи по управлению воздействиемреверсивного счетчика 15 на управляемый делитель 7 частоты. Счетчик 16 10подсчитывает импульсы высокой частотыс выхода генератора 1 импульсов в интервале от выходного импульса (.р )до импульса переноса счетчика 16,Импульсы высокой частоты суммируются 15с числом, введенным в счетчик 16 с выхода реверсивного счетчика 15, причемразрешение на ввод числа дается каждымвходным импупьсовм ( Гда ). С выходасчетчика 16 поступает информация через 20триггер 13 и элемент И 14 на реверсивный счетчик 15 дпя изменения управляющего воздействия на управляемыйделитель частоты. На счетный вход реверсивного счетчика 15 поступают импуль сы высокой частоты ( Го ) с выхода генератора 1 импульсов через элементИ 14, управляемый триггером 13. Триггер 13 устанавливается каждым импульсом частоты ( Г ) и сбрасывается ЗОсигналом с выхода счетчика 16. Переипочение реверсивного счетчика 15 насложение ипи вычитание осуществляетсяв зависимости от знака рассогласованиячастот с другого выхода измерителя 10 35рассогласования ( БЙ Л)Преобразователь повышенной частотыв код ( , ) работает следующим образом.Высокой частотой для управляемого фОделителя 2 частоты является повышенная частота ( ) с выхода умножителя 6.В данном случае преобразователь,повышенной частоты в код работает врежиме преобразования частотыв час тоту. Таким образом,ц= о/Достижение данного равенства возможно лри работе преобразователя аналогично умножитепю 6, только в данном случае на вход поступает не измеряемая(преобразуемая) частота ( Рц,ч), а постоянная частота, где К - коэффициент деления делителя 5 частоты. Выходная частота Х поддерживается таким образом, чтобы выполнялось вышеприведенное равенство. 8Блок 3 управления работает аналогично блоку 8 управления.Коэффициент деления управляемого делителя 7 частоты в умножителе 6 равень(й)= "-игде Щ - число разрядов управляемогоУделителя 7 частоты,- код на выходе реверсивного счетчика 15 блока 8 управления.Для умножителя 6 в установившемсярежиме справедливы соотношенияоизм.лгде И. - коэффициент деления делителя9,частоты.и 1 л: ю Е аулс.Для преобразователя повышенной частоты в код справедливы следующие соотношения (по аналогии с умножителем 6)1 о" г-мгде В - число разрядов управляемогоделителя 2 частоты,М - код на выходе реверсивногосчетчика 15 блока 3 управле- ния Снимая с других выходов реверсивного счетчика 15 блока. управления обратный код числа получаем числовой эквивалент измеряемой частоты.В принципе можно выбрать параметры преобразователя так, что ф - ) Тогаф 1 яоКбПредлагаемый преобразователь частоты в код, в отличие от известного устройства, сравнительно легко результируется на устройствах дискретной техники, Использование простого схемного решения умножения частоты в сочетании ,с преобразованием в код позволит значи 9 7449 тельно сократить время преобразования при высокой точности преобразования и меньшем времени переходного процесса (периода измеряемой частоты).Минимальная частота предлагаемого устройства определяется разрядностью управляемых делителей частоты и частотой генератора 1 импульсов ( Р 0 ). Минимальная частота, в основном, определяется воэможностью генератора импульсов. В определенных частотных диапазонах настоящий преобразователь обладает лучшими статическими и динамическими характеристиками. Переход из одного частотного поддиапазона на другой может 5 быть сравнительно просто реализован (например, использованием дополнительного делителя частоты с выхода генератора 1 импульсов и соответствующим изменением коэффициентов деления делите О лей 5 и 9 частоты, таким образом, чтобы сохранилась пропорпии а = 1,иаК л чтобы сиоп тЯ,а так ак раалиаании-)преобразователя на все поддиапазоны с высокой точностью преобразования практически невозможна.При испытаниях в диапазоне частот цц =300 Гц - 20 кГц при плавном изменении входной частоты статическая ошибка не превышала единицы младшего 30 разряда при четырнадцатиразрядном выходном коде М 1При испытаниях в динамических режимах наблюдались существенные отклонения в точности (; 60%) при вариациях 35 выходной частоты Гцу больше 1 кГц в секунду. формула изобретения401. Преобразователь частоты в код, содержащий генератор импульсов, управляемый делитель частоты, выход которого подключен к первым входам блока управления и измерителя рассогласования, 45 выходы которого соединены со вторым 74 10и третьим входами блока управления,первый выход которого подключен кпервому входу управляемого делителячастоты и выходной шине прямого кодаустройства, выходная шина обратногокода устройстваподключена ко второмувыходу блока управления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениябыстродействия, в него введены умножитель и делитель частоты, причем первыйвход умножителя частоты подключен квходной шине устройства, выход генератора импульсов соединен непосредственносо вторым входом умножителя частоты,четвертым входом блока управления и через делитель частоты - со вторым входом измерителя рассогласования; второйвход управляемого делителя частоты соединен с выходом умножитепя частоты.2. Преобразователь по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что умножительчастоты содержит измеритель рассогласования, делитель частоты, блок управленияи управляемый делитель частоты, причемк первому входу умножителя частоты подключены первые входы измерителя рассогласования и блока управления, выходыркоторого соединены с кодовыми входамиуправляемого делителя частоты, выходкоторого является выходом умножителячастоты и через делитель частоты подключен ко второму входу измерителя рассогласования, выходы которого соединенысо вторым и третьим входами блока управления, счетный вход управляемого делителя частоты подключен к четвертому входу блока управления и второй входнойшине умножителя частоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шляндин В. М. Цифровые электроизмерительные приборы, М., Энергия,1972, с. 66, рис. 2-21,2, Оранский А. М. Вычислительнаятехника, Минск, Наука и техника", 1965,.с. 285, рис. 106.( оставитель Л. Плетневаимохина Техред Я. Бнрчак Корректор Е. Пап дактор Заказ 3 Цпо де 1 13035, иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 21 Тираж 995ПИ Государственного ком лам изобретений и Москва Ж, Рау Подписноеета СССРрытийкая набд. 4/5