Устройство для умножения частотно-импульсных сигналов

оц 813425 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСециилистнчесинкреспублик7) Заявите НС 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМНОЖЕНИЯ Ч ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ 1- ня Изобретение относится к вычислитель ной технике и может быть использовано в математических устройствах обработки информации автоматических;систем конт-. роля. и управления.Одной из трудностей, с которой при- , ф ходится сталкиваться при математической обработке частотно-импульсной информации, является решение задачи масштабирования, позволяющее в значительной стети пени обеспечить оптимизацию и эффектив-. ность процесса вычислений.Известны устройства для вынолнення операции умножения частотно-импульсных сигналов, использующие способ преобра 3 зования одного иэ сомножителей в пропорциональный временной интервал или в последовательность временных интервалов 111 н 2),Недостатком этих устройств. является невозможность обеспечения оптимальных значений точности и быстродействия вь числений в широком диапазоне изменен частот входных сигналов. Наиболее близким к предложенному является устройство для умножения частотно-импульсных сигналов, содержащее формирователь эталонной частоты, ключи, счетчик результатов, блок вычитания (реверсивный счетчик), счетчик и управляющий триггер 3Однако это устройство не обеспечивает оптимальных значений точности н быст родействия вычислений в .широком диапазоне измерения частот входных сигналов.Цель изобретения - обеспечение оптимальных значений точности и быстродействия в широком диапазоне частот вхМ- ных сигналов.Для достижения поставленной цели устройство для умножения частотно-импульсных сигналов, содержааее формирователь образцовых интервалов времени и частот, ключи, блок вычитания, п -разрядный де- сятичный счетчик и счетчик результата, причем первый и второй выходы формир вателя образцовых интервалов времени и частот подключены к управляющим вхо 3 81342дам первого ключа, вход которого соеди-.нен со входом первого сомножителя устройства, а выход - с первым входом блока вычитания, выход которого подключенко входу десятичного счетчика, выход ко 5горого соединен с первым управляющимвходом второго ключа, другой управляющий вход которого подключен ко второмувыходу формирователя образцовых интервалов времени и частот, вход - ко входувторого сомножителя устройства, а выходко входу счетчика результата, вход ключаопорной частоты подключен к выходу опорной частоты формирователя образцовыхинтервалов времени и частот, первый выход которого подключен к первому управляющему входу ключа опорной частоты,. содержит дополнительно элемент ИЛИ,ключи кратных частот, е элементов И ии триггеров ( и - целое число, ъи ),20причем первый установочный вход-готриггера,( 1 =1, ти ) соединен с дополнительным выходом соответствующегоразряда десятичного счетчика, второй установочный вход первого триггера под 25ключен к первому выходу формирователяобразцовых интервалов времени и частот,второй установочный вход ) -го триггера ( 3 =2е) соединен с выходом( 3 -1)-го триггера, выход-го триг 30гера подключен к первому входу 1 -гаэлемента И, второй вход которого соединен со вторым выходом формирователя образцовых интервалов времени и частот, авыход подключен к первому управляющемувходу 1 -го ключа кратной частоты, вто- З 5рой управляющий вход которого соединенс выходом десятичного счетчика, а входс соответствующим выходом кратной частоты формирователя образцовых интервалов времени и частот, третий вход40=го (к=1, в -1) элемента И подключен к выходу (к+1)-го триггера, второйуправляющий вход ключа опорной частоты1подключен к выходу элемента ИЛИ, входыкоторого соединены с выходом десятичнаго счетчика и выходами элементов И, выходы ключей кратных частот и ключа опорной частоты объединены и подключены кавтарому входу блока вычитания,На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммыего работы. Устройство содержит фсрмирователь 1 образцовых интервалов времени и частотключ 2, ключ 3, счетчик 4 результата,блок 5 вычитания, десятичный счетчик 6, состоящий из и декад 7, триггеры 8, 5 4элементы И 9, ключ 10 опорной частоты и ключи 11 кратных частот,формирователь 1 образцовых интервалов времени и частот запускается импульсом начала операции (НО) и формирует образцовую опорную частоту о, семейство кратных частот 10/10 -целое положительное число), а также импульсы начала эталонного временного интервала (НИ), и конца эталонного временного интервала (КИ), Импупьсом НИ открываются ключи 2 и 10, на входы блока 5 вычитания начинают поступать импульсы частоты Г первого сомножителя и образцовой частотыПри этом для нормальной работы всегда должно соблюдаться условия 1., ( 0, Импульс КИ закрывает входной ключ 2 и открывает ключ 3, с выхода которого импульсы частотыначинают поступать на счетчик 4 результата Число импульсов Ир разности частоты Гр, поступивших на вход счетчика 6 за время 1 э между импульсами НИ и КИ, определяеп:я выражением Б счетчике 6 декады, начиная с 7 по 7 д, имеют дополнительные выходы, с которых на протяжении временного интервала 6 Э снимается дискретная информация а степени Йп заполнения счетчика 6, имеющего емкость М 0, импульсами разнастной частоты 0, при этом величина Мь 1 определяется выражением,=01- - ,. ) (2)Сигнал с дополнительного выхода последней декады 7 счетчика 6, поступая на один из входов триггера 81переводит его в противоположное состояние (запуск его был произведен импульсом НИ). Сигнал с выхода триггера Яоткрывает элемент И 9 по первому входу и, кроме того, осуществляет запуск следующего триггера 8 . Если вслед за этим появляется сигнал на дополнительном выходе предпоследней декады 7 счетчика 6, то он переводит во второе устойчивое состояние второй триггер 8, сигнал с выхода которого откроет по первому входу второй элемент И 9 2 и прапзведег запрет первого элемента И 9,1, Аналогично происходит работа схемы при появлении сигналов на дополнительных выходах последующих декад 7 счетчика 6. Импульс КИ с выхода формирователя 1 проходит только через один из элементов И 9 и открывает толька один из и ключей 11 с одновременным запиранием5 81 ключа 10, Если за время 1 э сигнал не появится на дополнительных выходах декад 7 - ,:7, ключи 11-11 останутся закрытыми, а ключ 10 открытым, Следовательно, и интервале времени между импульсом КИ и импульсом КО, который формируется сигналом переполненйя счетика 6, счетчик 6 будет заполняться импульсами одной из частот ЕоГаа , Ц/10 щ, а число этих импульсов Мопределится из выраженияЕа(3)Если емкость счетчика 6 выбривать иэусловия ее заполнения импульсами частоты Са за время Фэ, т.е.фО 0 фэ 1(4)то при совместном решении (1), (3) и:(5)Тогда результат вычислений, И, равный числу импульсов частоты 1прошедший через ключ 3 за время Еп определится из следующего выраженият СуЕ 2 Ет - 10 Е Х %, (ОТаким образом, на . нижнем краюдиапазона значений частотыкогда становится малым время С., увеличивается относительная статическая погрешность ц измерения пропорциопального результату измерений количества импульсов частоты Е, автоматически уменьшается в 10 раз частбта импульсы которой заполняют счетчик 6 в интервале времени С между импульсами КИ иКО. При этом в 10 раз будут увеличиваться время С и, следовательно, во столько же раз уменьшается относительная статическая погрешность измерения результата вычисления.На протяжении времени 1 пересчетная схема будет заполняться импульсами частотыф 5. с выхода ключа 10 при с Х, ь %а- с выхода ключа 111 пр 1 аоОМОЕа ос выхода ключа 11 при - (К С -106оооо .-оса о - с выхода. ключа 11 при - Е ( 1 а1 10 п " АКОП Относительная статическая погреш ность вычисления сР может быть найдена из выражения (6) для наихудшего случая, когда измеря тся количество им 15 пульсов частоты Г при ее минимальномзначении х 1 енто 1(фь8Э 2 тю С 5 С( )Таким образом, вместо монотонногоувеличения относительной статическойпогрешности вычислений Р с уменьше- .нием значений частот. входных сигналовполучается циклическая закономерностьизменения д" в рабочем диапазоне входных частот,Учитывая, что максимальное значение относительной статической погрешности должно быть меньше ее допустймогозначения бдт,е,2 аЭ .Ии решая,олученное выражение относительно 15, ползучимд" СПолученное значение С следует округлить в большую сторону до значения ближайшего числа, кратного 10.Необходимое количество е находитсяЗп иэ выражения Еоп 6 ат 2.п иПри этом полученное значение ю должнобыть округлено в большую сторону доближайшего целого числа.35 Приведенная на чертеже временная ди. аграмма дана для случая, когда сигнал наперестройку структуры множительного устройства поступает с дополнительного выхода декады 7 пересчетной схемы 6.46 Формула изобретенияУстройство для умножения частотноимпульсных сигналов, содержащее формирователь образцовых интервалов времении частот, ключи, блок вычитания, о-раз. -рядный десятичный счетчик и счетчик результата, причем первый и второй выходы формирователя образцовых интерваловвремени и Частот подключены к управляющим входам первого ключа, вход которого соединен со входом первсго сомножи 50теля устройства, а выход - с первым входом блока вычитания, выход которого подключен ко входу десятичного счетчика,выход которого соединен с первым управляющим входом второго ключа, другой уп 55равляющий вход которого подключен ковторому выходу формирователя образцовых интервалов времени и частотвходко входу второго сомножителя устройст ва, а выход - ко входу счетчика результата, вход ключа опсрной частоты подключен к выходу опорной частоты форми- Фрователя образцовых интервалов времени ичастот, первый выход которого подключен к первому управляющему входу ключа опорной частоты, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью обеспечения оптимальных значений точности и быстродэйствия и широком диапазоне частот входных сигналов, устройство содержит дополнительно. элемент ИЛИ, ключи кратных частот, и элементов И и э триггеров ( т -целое число, в с.н ), причем первый установочный вход-го триггера (=1,.,ю) соединен с; дополнительным выходом соответствующего разряда десятичного счетчика, второй установочный вход первого триггера подключен к первому выходу формирователя образцовых:, интервалов времени и частот, вто-. рой установочный вход 1 -го триггера ( 3=2то) соединен с выходом (3 -1)-го триггера, выход 1-го триггера подключен к первому входу-го элемента И, второй вход которого соединен со вторым. выходом формирователя образцовых интервалов времени и частота выход подключен к первому управляющему входу-го клкча кратной частоты, второй управляющий вход которого5 соединен с выходом десятичного счетчи, ка, а вход - с соответствующим выходомкратной частоты формирователя образцовых интервалов времени и частот, третийвход к-го .(к=1,., 1 и -1) элемента И подо ключен к выходу (к+1)-го триггера, второй управляющий вход ключа опорной частоты подключен к выходу элемента ИЛИ,входы которого соединены с выходомдесятичного счетчика и выходами элемен 1 тов И, выходы ключей кратных частот иключа опорной частоты объединены и подключены ко второму входу блока вычитания,Источники информации,26 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМф 234004, кл. С 06 Р 7/44, 1967,2. Авторское свидетельство СССР% 217047, кл. б 01 й 23/10, 1965.3. Авторское свидетельство СССРМо 251932, кл, С 06 Р 7/52, 1968813425 Составитель В. Верееселова Техред НМайорош К Бабин ректор Редак.Заказ 773/62ВНИИПИ Государстпо делам изобрете1 Х 3035, Москва, ЖТираж 745 .Пенного ко итета СССРний и открытий35, Раушская наб., д. 4 одпис нл 11 ПП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,