Преобразователь код-частота

(72) В,Ф. Ким и Л.А му в вход 38ригорьева ОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЩ 4 н двтддснддд свщдтвддтв(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 677095, кл. Н 03 К 13/02, 1975.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 11 3268223/21кл, Н 03 К 13/02. 27.03.81.(5)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-ЧАСТОТАсодержащий первый сумматор, первыйвыход которого соединен с первымвходом мультиплексора, второй входкоторого подключен к входной шинеустановки фазы, третий вход - к шинеуправления, а выход через регистр,тактируемый вход которого соединенс тактовой шиной, подключен к перво. ходу первого сумматора, второйкоторого подключен к входной шине установки частоты, о т л и ч а- а щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности преобразования, в него введены второй сумматор, широтно- импульсный преобразователь и блок инверторов, вход которого соединен с первым выходом первого сумматора, а выход - с первым входом второго сумматора, вторые входы которого подключены к соответствуоцим шинам установки логической единицы, а выход " к первому входу широтно-им" пульсного преобразователя, второй вход которого соединен со вторым выходом первого сумматора, третий вход - с входной шиной установки частоты, а выход - с выходной виной.1048 частоты 21 Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и можетбыть использовано в устройствах,где необходимо линейное преобразование код-частота с повышенной точностью на малом временном интервале усреднения,Известен преобразователь код-частота следования импульсов, содержащийрегистры кода установки частоты и 10кода, определяющего временной интер"вал преобразования, счетчики, блокисравнения и считывания, управляющиетриггеры и ключи 11Данный преобразователь позволяет 15получить .линейную зависимость междувходным кодом и частотой следованиявыходных импульсов, но отличается.сложностью и низкой точностью наинтервалах усреднения, меньших интервала преобразования устройства.Известен также. преобразователькод-частота, содержащий первый сум-,матор, первый выход которого подклю-чен к первому входу мультиплексора, 25второи вход которого подключен квходной шине установки фазы, третийвход - к шине управления, а выходчереэ регистр, тактируемый входкоторого соединен с тактовой шиной - З 0подключен к первому входу первогосумматора, второй вход которогоподключен к входной шине установки Этот преобразователь характери 35эуется простотойсхемного решения,однако также не позволяет получитьвысокую точность преобразованияна интервале усреднения, меньшем40интервала преобразования.Так за время одного цикла преобразования 1 ц = "о 2"где с " период следования тактовыхимпульсов,45и .- разрядность преобразователя,на выходе преобразователя появится"Р импульсов, где г - число, установленное на шинах кода частоты, сосредним периодомц 2"Г(еР р о8 общем виде 2 Г выражается в виделнеправильной дроби с целой и дробнойчастью, наличие которой приводят квозникновению ошибки, Так как Фактический период следования выходных 572 2импулвсов каждый раз кратен "ьр ( эффект временного квантования) ошибкапреобразования выражается в появлении периодов выходного сигнала,равных количеству ,0, соответствую"щему целой части неправильной дроби,ли увеличенному на со,Уменьшение такой ошибки можетбыть достигнуто путем уменьшениялор, приводящего к увеличению разрядности О преобразователя, а это,при ограниченном быстродействииэлементов схемы, приводит к ограничению верхней частоты преобразованияЦелью изобретения является повыше"ние точности преобразования.Поставленная цель достигаетсятем, что в преобразователь код-часто.та, содержащий первый сумматор,первый выход которого соединен спервым входом мультиплексора, второйвход которого подключен к входнойшине установки фазы, третий входк шине управления, а выход - черезрегистр, тактируемый вход которогосоединен с тактовой шиной, подключен - к первому входу первогосумматора, второй вход которогоподключен к входной шине установкичастоты, дополнительно введены второй сумматор, широтно-импульсныйпреобразователь и блок инверторов,вход которого соединен с первымвыходом первого сумматора, а выход"с первым входом второго сумматора,вторые входы которого подключенык соответствующим шинам установкилогической единицы, а выход - к первому входу широтно-импульсного преобразователя второй, вход которогосоединен со вторым выходом первогосумматора, третий вход - с входнойшиной установки частоты, а выходс выходной шиной. На фиг. 1 представлена структур- , ная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 - вариант схемы широтно-импульсного преобразователя; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы поясняющие, соответственно, работу широтно-импульсного преобразователя и формированйе задержки выходных сигналов на выходах двух аналогичных преобразователей.Преобразователь содержит сумматор 1, выходами подключенный к первым входам сумматора 2,через блок инверторов 3 и к первым входам мульти1048572 50 5подключенный, к конденсатору 16, авыходом к выходной шине через логический элемент И-НЕ 22, второй вход которого подключен ко входу управленияключом 20 и входу 13 ШИП, выход 5элемента И-НЕ подключен ко входууправления ключа 17. На вход 13 поступают импульсы переполнения сумматора 1 фиг. 3 с 11На входах 11 установлено число, .равное Р, при этом на выходе первогоЦАП 15 действует напряжениез,рдО15где Е 4 - модуль опорного напряженияна аналоговом входе первогоЦАП 15На входах 14 установлено числоИ при этом напряжение на выходе "ЦАП 190 п= М;(фиг. 36), где Е-.напряжение на входе ЦАП 19.На входе 13 установлен нулевойпотенциал, замыкающий ключ 20 и размыкающий ключ 17, так как на выходеэлемента И-НЕ 22 в этом случае уста"новлена логическая единица. Происходит быстрый перезаряд конденсатора .16 фиг. 3 Ц через, малое внутреннее З 0сопротивление ЦАП 19, до величиныО, пропорциональной И, за время" . Так как на входе элемента сравнения 21 действует напряжение ЦО,то на его. выходе установлена логическая единица фиг. 3 5) и логическийэлемент 22 открыт.В тот момент, когда на входе13 ШИП устанавливается единица, чтосоответствует переполнению суммато" 40ра 1 фиг. 1), ключ 20 размыкается,а ключ 17 замыкается, так квк на выходе элемента 22, а, следовательно, навходе управления ключа 17 устанавливается нулевой потенциал. Включается ге- ф 5нератор 18 и конденсатор 16 линейноразряжается через генератор в течениевремени С и,причем ток разрядаравен , Ор Е РрК Я" Дгде - - коэффициент пропорциональности.Напряжение на конденсаторе 16 во время разряда может быть записано в следующем виде.р.О Ц=ОС 9 п пС где С - емкость конденсатора16.Разряд конденсатора 16 происходитдо Ц Р= О. В этот момент на выходе элемента сравнения 21 устаивали"вается нулевой уровень и на входе,управления ключа 17 устанавливаетсялогическая единица, ключ 17 - размыкается и разряд конденсатора 16прекращается. При этом из формулывремя разряда равноЕзМ Сйрайр 2 п=- "ЕГВ момент снятия логической единицы со входа 13 процесс перезарядаи разряда возобновляется. На выходелогического элемента 22 формируются положительные импульсы, интервалмежду нарастающими Фронтами которых- фиг. 3,алыхЕсли по выходу необходимо получить,импульсы формы меандр, то достаточно подключить триггер со счетнымвходом, срабатывание которого осуществлялось бы по нарастающему фронту импульсов с выхода ШИП 12.Так как точность преобразованияна большом интервале усредненияопределяется дискретной часты уст"ройства, то возможная неточность формирования поправочного импульса в.ШИП 12 не повлияет на эту характеристику, а точность на малом интерва-,ле усреднения будет существенно улучшена. Кроме Формирования последовательности выходных импульсов с периодомравным ТВ с при одновременнойработе двух преобразователей кодчастота возможна установка задержкимежду двумя сигналами наих выходах,если на шинах 5 преобразователейбудут установлены числа, соответствующие требуемой начальной фазе.П р и м е р (для случая четырехразрядного преобразователя) . На шинахобоих.преобразоватслей установленочисло Р = 0101 5,о) . На шинах 5первого преобразователя установленочисло Т 1 0011 310), а на шинах5 второго преобразователя Т 2 = 1100121 о) . Для сокращения записи описание работы преобразователей будемвести в десятичном исчислении. Вэтом случае в исходный момент временина шине 6 действует нулевой потенциали входные шины 5 подключены ко вхо1048572 выходы мультиплексора 4 переклю"чаются с выходов 4 на выходысумматора 1 и состояние преобразователей изменяется согласно % таблице.Второй Г = 5 преобразователь Т12, выход еш ю и т 8 8 13 0 10 14. б9 11 О 4 75 12 5 О 0 10 15 15 12 7 6 И 811 О О 6 . 141 3 2 2 Как видно из таблицы, полный цикл заканчивается через 2" импуль". сов К, после чего опять устанавли" вается исходное состояние, В течение ф одного цикла на выходе переноса старшего разряда единица устанавливаетсяраэ, причем период следова-,а с.9 таблицы подчерккоторые формируюМ;2 поправочногоеделим величину 7дам регистров 7. Под действием импульсов на шине 8 в регистрах 7 зависываются соответственно числа 3 и 12, В момент перехода состояния шины 6 иэ нулевого в единичное. Первый Г = 5 преобра" эователь Т3, выход 10 . 5 10 0 11 10 15 0 12 15 4 1 13 4 9 0 14 О1 8 . 0 2 7 1 ния импульсов эмает значения,чину одного такВ графах 5 и.нуты те эначенивеличины И тимпульса , Оп время такта принИ"тличающиеся на вели-, л: (2", е 3 туР Вь от 9 10485Т для произвольных значений, напри-,мер К от 12 до 16 в первом преобразователе. Как было отмечено вышедлительность одного интервала а долж"не быть разделена с шин г на величинуЬ 2 ф в нашем конкретном случае,1Таким образом, преобразователь посвоему выходу перейдет в единичноесостояние, когда в течение действия 1 Оединицы переноса старшего разрядасхема отсчитает одну величинуае(ем К 12), а при К - 15 - схе, ма отсчитывает 2 величины Ь и . Таким образом, величина Теь, для пер 51 л"вого преобразователя равна 3- о5(фиг. 4 а иб, что соответствует вели 2" лчине Твы ю = -оАналогичная величина Т 1 и для20.второго преобразователя, так каккод Р приложен к обеим шинам 9(фиг. 4 и)25Для определения задержки между вы-.ходами необходимо измерить интервалмежду фронтами нарастания сигналовс выходов преобразователей. Каквидно иэ фиг,48 и , задержка составляет 9, что соответствует Зф(Т 2 - Т 1 ье. Таким образом,значение чисел, устанавливаемых нашинах 5, определяет, на сколькоинтервалов ьп сигнал с установленной начальной фазой будет опережать 35сигнал, у которого ТоО, а разностьТ 2 -. Тп 1 определяет их взаимную задержку (С и е - номер преобразова- .телей. Так как величина ь ,п , опре-,деляющая дискретность. изменения задержки равна а /Т, то для установки.задержки необходимо воспользоваться формулойТ У"о Если Т ъ Т, то сигна режает сигнал с Т, и на Разность Тр ." Тра) можт -(гп) Таким обрезом, преобразователь осущестеляет линейное преобразование кода в частоту и преобразование это справедливо на любом интервале усреднения, так как обеспечивается равенство Т и: в в : . Одновре, " оф вылменно при включении в преобразователь мультиплексора 4, осуществляющего предварительную установку числа Т в регистр 7 можно получить задержку сигнала тоже на лабом интервале усреднения. Эти свойства позволяют существенно упростить дополнитель" мые выходные, фильтрующие и усред" няющйе устройства необходимые для создания синтезаторов частот с формой сигналов, близкой к синусоидаль" ной, а также позволяют получить генератор импульсов с линейным управлением частот и с малой дисперсией периода следования. Ориентировочный экономический эффект при внедрении преобразователя может составить 5 тыс. руб. в год.