Генератор с управляемой частотой следования импульсов

(54) (57) ЧАСТОТОЙ е жа ий ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ ГЕНЕРАТОР С УПРАВЛЯ МСЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ, сод р щ делитель частоты, счетчик импульсов, блок элементов И, два регистра, элемент сравнения, реверсивный счетчик, триггер, два элемента И и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика импульсов, установочные входы которого соединены с выходами блока элементов И, первые входы которых подключены к входам первого регистра, информационные входы которого соединены с шиной кода скорости изменения частоты, а вход синхронизации первого регистра под. ключен к входной шине сигнала записикода и вход синхронизации второго регистра, информационные входы которого соединены с шиной кода заданной частоты, а выходы второго регистра подключены к первым входамэлемента сравнения, вторые входыкоторого соединены с выходами реверсивного счетчика, вычитающий и суммирующий входы которого нодключены соответственно к выходам первогои второго элементов И, первые входыкоторых соединены между собой, свыходом счетчика импульсов и вторымивходами блока элементов И, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных воэможностей, в него введены дополнительныйсчетчик импульсов, преобразователькодов, дешифратор нуля, блок сравнения кодов, ключ, два дополнительныхтриггера, четыре формирователя импульсов, четыре элемента ИЛИ и семь .дополнительных элементов И, при этомвыходная шина подключена к выходуи входу записи дополнительного счетчика импульсов, установочные входыкоторого соединены с выходами преобразователя кодов, входы которогоподключены к выходам реверсивногосчетчика, к первой группе входовблока сравнения кодов и входам дешифратора нуля, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного элемента И и черезпервый Формирователь импульсов свходом синхронизации основного триггера и первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и выходу второго формирователя импульсов, вход которогосоединен с первым выходом ключа ипервым входом основного триггера,выход которого подключен к выходной шине знака, а второй вход основногтриггера соединен.с вторым выходомключа и через третий формировательимпульсов с вторым входом второгоэлемента ИЛИ и третьим входом первого элемента ИЛИ, выход которого1193785 5 1 О 15 подключен к входу первого дополнительного триггера, первый выходкоторого соединен с первым входомвторого дополнительного элемента И,выход которого подключен к первомувходу третьего элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с вторым входомпервого элемента И, а второй входтретьего элемента ИЛИ подключен,квыходу третьего дополнительногоэлемента И, первый вход которогосоединен с первым выходом блока сравнения кодов, вторая группа входовкоторого подключена к первым входамэлемента сравнения, выход которогосоединен с первым входом четвертогодополнительного элемента И, второйвход которого подключен к второмувыходу первого дополнительного триггера и первому входу пятого дополнительного элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которогоподключен к второму входу второгоэлемента И, а второй вход четвертогоэлемента ИЛИ соединен с выходом Изобретение относится к импульсной технике и может. бьпь использовано в системах управления и регулирования, например, линейными двигателями .Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет устранения неравномерности изменения частоты выходного сигнала и возможности формирования знака выходногосигнала.На фиг,1 представлена структурная схема генератора с управляемой частотой следования импульсов; на фиг.2 - пример реализации блока сравнения кодов,Генератор с управляемой частотой следования импульсов содержит генератор 1 тактовой частоты, делитель 2 частоты, два регистра 3 и 4, блок элементов И 5, два счетчика импульсов 6 и 7, элемент 8 сравнения, пре. образователь 9 кодов, дешифратор 10 нуля, реверсивный счетчик 11, ключ 12, .три триггера 13-15, четыре шестого дополнительного элемента И,первый вход которого подключен квторому выходу блока сравнения кодов,а второй вход шестого дополнительного элемента И соединен с вторымвходом третьего дополнительного элемента И и первым выходом второго дополнительного триггера, второй выходкоторого подключен к вторым входам второго и пятого дополнительных элементов И.и первому входу седьмого дополнительного элемента И, выходкоторого через четвертый формирователь импульсов соединен с третьимвходом второго элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к входу второгодополнительного триггера, причем выход четвертого дополнительного элемента И соединен с вторым входом седьмого дополнительного элемента И и управляющим входом делителячастоты, вход которого подключенк второму входу первого дополнительного элемента И, выход которогосоединен со счетным входом дополнительного счетчика импульсов.,2формирователя импульсов 16-19,четыре элемента ИЛИ 20-23, девять элементов И 24-32 и блок 33 сравнения кодовВыход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом делителя 2 частоты, выход которого подключен к счетному входу счетчика 6 импульсов, установочные входы которого соединены с выходами блока элементов И 5, первые входы кото 11 ых подключены к выходам первого регистра 3, информационные входы которого соединены с шиной кода скорости изменения частоты, а вход синхронизации первого регистра 3 подключен к входной шине сигнала записи кода и входу синхронизации второго регистра 4, информационные входы которого соединены с шиной кода заданной частоты, а выходывторого регистра 4 подключены кпервым входам элемента 8 сравнения,вторые входы которого соединены свыходами реверсивного счетчика 11,50 55 3 11вычитающий и суммирующий входыкоторого подключены соответственно к выходам элементов И 24 и 25,первые входы которых соединены между собой, с выходом счетчика 6 ивторыми входами блока элементов И 5,при этом выходная шина подключенак выходу и входу записи счетчика 7импульсов, установочные входы которого соединены с выходами преобразователя 9 кодов, входы которогоподключены к выходам реверсивногосчетчика 11, к первой группе входовблока 33 сравнения кодов и входамдешифратора 10 нуля, выход которогосоединен с первьм входом элемента И26 и через формирователь импульсов16 с входом синхронизации триггера13 и первым входом элемента ИЛИ 20,второй вход которого подключен кпервому входу элемента ИЛИ 21 и выходу формирователя 17 импульсов,вход которого соединен с первым выходом ключа 12 и первым входомтриггера 13, выход которого подключен к выходной шине знака, а второйвход триггера 13 соединен с вторьмвыходом ключа и через формирователь 18 импульсов с вторьм входомэлемента ИЛИ 21 и третьим входомэлемента ИЛИ 20, выход которогоподключен к входу триггера 14,первый выход которого соединен спервым входом элемента ИЛИ 22, выходкоторого соединен с вторым входомэлемента И 24, а второй вход элемента ИЛИ 22 подключен к выходуэлемента И 28, первый вход которо-.го соединен с первьм выходом блока33 сравнения кодов, вторая группавходов которого подключена к первым входам элемента 8 сравнения,выход которого соединен с первьмвходом элемента И 29, второй входкоторого подключен к второму выходу триггера 14 и первому входуэлемента И 30, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ23, выход которого подключен квторому входу элемента И 25, а второй вход элемента ИЛИ 23 соединенс выходом элемента И 31, первыйвход которого подключен к второмувыходу блока 33 сравнения кодов,авторой вход элемента И 31 соединенс вторым входом элемента И 28 ис первым выходом триггера 15,второй выход которого подключен к 93785 4 вторым входам элементов И 27, 30 ик первому входу элемента И 32, выход которого через формирователь 19импульсов соединен с третьим входом,элемента ИЛИ 21, выход которогоподключен к входу триггера 15, причем выход элемента И 29 соединен свторым входом элемента И 32 и с управляющим входом делителя 2 часто-.ты, вход которого подключен к второму входу элемента И 26, выход которого соединен со счетным входом счетчика 7 импульсов.Генератор с управляемой частотойследования импульсов работает следующим образом,В режиме измерения частоты следования импульсов ключ 12 своегоположения не изменяет, триггеры 1315 находятся в исходном,(нулевом)состоянии. В регистры 4 и 3 заносятся соответственно коды заданнойчастоты йи.скорости ее изменения Мск 1 д для чего подаетсяуправляющий сигнал Запись".Так как состояния реверсивногосчетчика 11 и регистра 4 различны,то на выходе элемента 8 сравнения -сигнал "0". Это в свою очередьприводит к тому, что на выходе элемента И 29 сигнал "0". Поэтому делитель 2 разблокирован и импульсыс выхода генератора 1 через делитель 2 поступают на вход счетчика6. Так как триггеры 13-15 находятся в нулевом состоянии, то на выходах элементов И 27,30 и 32 формируется сигнал "0"Блок 33 сравне-.ния кодов производит сравнение нового и текущего кодов частоты иформирует сигнал ".1" либо на первом выходе, если код М 1 1 установленный в регистре 4, меньше установленного ранее в реверсивномсчетчике 11 кода Из, либо навтором выходе, если ЙФ ) ЙФ 5 ю 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 Пример реализации блока сравнения кодов 33 представлен на фиг.2 н выполняет операцию сравнения двух цифровых величин и определяет наибольшую из них. функционально он выполнен на основе одноразрядных сумматоров и логических элементов И-НЕ, предназначенных для формироэания сигналов на выходах при Ф 1 30(3 р (выход 1 ) и(выход 2) . Пусть5 11 1С Н 4 , тогда открывается элемент И 28 и сигнал с его выхода через элемент ИЛИ 22 открывает элемент И 24. Импульсы переполнения счетчика 6 поступают через элемент И 24 на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 и через блок элементов И 5 периодически устанавливают счетчик 6 в исходное состояние, соответствующее коду скорости изменения частоты м ск 1 зюд записанному в регистр 3.Код скорости изменения частоты определяет частоту импульсов переполнения первого счетчика 6. Состояние реверсивного счетчика 11 начинает изменяться в направлении уменьшения его содержимого до кода заданной частоты. При этом на выходах реверсивного счетчика 11 появляются коды, соответствующие значению текущей выходной частоты, которые преобразователем 9 кодов преобразуются в код изменения выходной частоты Значения реверсивного счетчика 11 отличны от "0",поэтому на выходе дешифратора 10 нуля сигнал "1" и импульсы с выхода генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 7. Частота импульсов переполнения счетчика 7 начинает изменяться в сторону уменьшения с каждым импульсом переполнения счетчика 7.В момент равенства кодов на выходах реверсивного счетчика 11 и регистра 4 срабатывает элемент 8 сравнения, который через элемент И 29 .блокирует делитель 2, и работа счетчика 6 прекращается. Это приводит и к остановке .реверсивного счетчика 11. Таким образом, устройство достигло заданной частоты с заданной скоростью, В дальнейшем генератор работает в установившемся режиме. Если М 1 ) М , то Открывается элемент И 31 и сигнал с его выхода через элемент ИЛИ 23 открывает элемент И 25. При этом импульсы переполнения счетчика 6 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 11 и частота импульсов переполнения счетчика 7 будет увеличиваться до момента равенства кодов на выходе реверсивного счетчика 11 и регистра 4, то есть до достижения заданной частоты.Установившийся режим характеризуется тем, что устройство выраба 93785 6 25 30 5 10 15 20 35 40 45 50 55 тывает неизменную частоту следования, импульсов с управляюцим сигналом определенного знака.При этом триггеры 13-15 находятся в исходном (нулевом) состоянии. В регистры 4 и 3 занесены соответственно коды заданной частоты Ми .скорости ее изменения й4, ключ 12 своего положения не изменяет и находится, например, в верхнем положении, т.е. задан положительный знак управляющего воздействия. При этих условиях состояние реверсивного счетчика 11 и регистра 4 идентичны, поэтому на выходе элемента 8 сравнения сигнал "1". На выходе элемента И 29 также сигнал "1", так как на другом его входе "1", поступающая с инверсного выхода триггера 14Сигнал с выхода элемента И 29 блокирует делитель 2, поэтому импульсы насчетный вход счетчика 6 не поступают. Счетчик 6 своего состоянияне изменяет, и, следовательно, отсутствует сигнал на его выходе. Отсутствие сигнала на выходе счетчика 6 приводит к тому, что состояниереверсивного счетчика 11 остаетсянеизменным. Код с выхода реверсивного счетчика 11, преобразованный преобразователем 9 кодов, поступает на установочные входы счетчика 7. Это код записывается в счетчик 7 по импульсу переполнения этого счетчика. Частота следования этих импульсов и является выходной частотой. Так как код реверсивного счетчика 11 не равен "0", то на выходе дешиФратора 10 нуля сигнал "1" и импульсы генератора 1 поступают на счетный вход счетчика 7 через элемент И 26, вызывая его переполнение. Устройство вырабатывает неизменную частоту.В режиме изменения знака управляющего воздействия помимо смены кодов заданной частоты и скорости изменения частоты изменяется положение ключа 12, который задает знак. Пусть, например, ключ 12 переключается из верхнего положения в нижнее. По перепаду сигнала из "1" в "0" срабатывает Формирователь 17 импульсов, который через элементы ИЛИ 20 и 21 устанавливает триггеры 14 и 15 в единичное положение, при этом срабатывает элемент И 27. Хригв реверсивном счетчике 11 увели.чивается, а частота выходного сигнала по величине возрастает. Наэтом этапе элемент И 29 открыт,поэтому сигнал с элемента 8 сравнения при равенстве кодов реверсивного счетчика 11 (текущий код частоты) и регистра 4 (заданный код)поступает на управляющий вход де-,10 лителя 2 и запрещает прохождениеимпульсов на счетный вход счетчика 6. Этот же сигнал через элемент И 32, формирователь 19 импульсов по перепаду сигнала из15 "0" в "1" и элемент ИЛИ 2 1 устанавливает в нулевое состояниетриггер 15. Таким образом, заданнаячастота достигнута с заданной скоростью и с заданным управляющим20 воздействием.При переключении ключа 12 изнижнего положения в верхнее, поперепаду сигнала из "1" в "0" срабатывает формирователь 17 импульсов,25 который через элементы ИЛИ 20,21устанавливает триггеры 14 и 15 вединичное состояние. Далее генератор срабатывает так.же как и припереключении ключа 12 из верхнегоЗо положения в нижнее.Преобразователь 9 кодов предназначен для линеаризации характеоистики генератора и может бысть реализован на основе постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Пример его реализации приведен нафиг.3. Код частоты Мс ревер% заАсивного счетчика 11 поступает надешифратор преобразователя 9 кодов(фиг.3). На одном иэ выходов дешифратора появляется сигнал, по которому из ПЗУ извлекается код частоты М который определяется поформулеэтза " К43 игде 1 - тактовая частота генератора 1М- емкость счетчика 7;И - величина кода частоты50в реверсивном счетчике 11;Ы - коэффициент пропорциональности.В НЗУ записаны все возможныезначения кодов К , которые подаются на вход счетчика 7, а ихадресами в ПЗУ являются соответствующие значения кодов частотыЧ с выходов реверсивного счетчика 11,7 1193785гер 15 находится в единичном состоя.нии до тех пор, пока выходная частота не достигнет заданного значения,причем сигнал "0", подаваемый с егоинверсного выхода на входы элементов И 28, 31, запрещает прохождение сигналов с блока 33, и он наработу устройства влияния не оказывает. Кроме того, сигнал " 1",подаваемый с прямого выхода триггера 15 на входы элементов И 27 и 30,раэрешает прохождение сигнала с прямого выхода триггера 14 на входэлемента ИЛИ 22 и открывает элемент И 32. Так как триггер 14 находится в единичном состоянии, то на .выходе элемента ИЛИ 22 сигнал "1",т.е. в реверсивном счетчике 11 импульсами переполнения счетчика 6через элемент И 24 начнется уменьшение значения кода до нуля, чтосоответствует нулевой частоте навыходе генератора.Элемент И 29 закрыт сигналом11 110 . с инверсного выхода триггера 1 4и поэтому возможное срабатываниеэлемента 8 сравнения не приводитк прекращению поступления импульсов через делитель 2 на счетныйвход счетчика 6 .Когда на выходных шинах реверсивн ого счетчика 1 1 появляетсякод , соответствующий нулевой выходи ой частоте , срабатывает дешифратор 1 О нуля , возвращая триггер 1 4 . в исходное состояние чере з формирователь 1 6 импульсов ,по перепаду сигнала из " 1 " в " 0"и элемент ИЛИ 20 , и прекращаяпоступление импульсов с выхода генератора 1 чере э элемент И 26 насчетный вход счетчика 7 на времянахождения реверсивного счетчика1 1 в нулевом состоянии . При срабатывании дешифратора 1 0 нуля , всинхронизированный триггер 1 3 переписывается информация с выходовключа 1 2 . Изменивше е ся состояниетриггера 1 3 устанавливает упра вляемому объекту смену знака ре гулируемой величины .При возврате триггера 1 4 в исходное состояние открывается элемент И 3 0 и импульсы переполнениясчетчика б н ачинают поступать насуммирующий вход реверсивного счетчика 1 1 через элеме нт И 25 , который открывается сигналом с элеме нта ИЛИ 2 3 . При этом значение кодаПодписно омитета СССР открытий кая наб.