Частотно-импульсный функциональный преобразователь

 

Союз Советскил

Социалистических республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (114 001109 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 29.09.81(2!) 3340131/18 24 (5t)M. Кл.

G 06 F 15/353 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Гасударетааииый камитат до делам лэабратеиий и открытий

Опубликовано 28.02.83. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 28.02.83 (53) УДК 681. .325 (088.8) дт,...

В. Н. Лебедев, В. Н. Попов, Н. П. С ф9еврди,„В. М!- Карпо

-.1,. Я,;.-, 14д; " "Р

Пензенский политехнический институт

l (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ЧАСТОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ФУНКШ40НАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ!

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для функционального пре- сбразования частотно-импульсных сигналов.

Известен частотно-импульсный функ5 циональный пресбраэователь, содержаший двоичные умножители и двоичные дели., тели (1) .

Недостатком преобразователя явля-! о ется пониженная точность воспроизведения квадратичных гипербол в широком диапазоне изменения аргумента.

Известен также частотно-импульсный функциональный преобразователь, содер15 жащий делитель частоты, группы элемрнтов И, элемент ИЛИ, регистр сдвига и блок памяти 2 1.

Недостатком данного преобразователя является сложность технической реали- 2о задки при повышенных требованиях к точности функционального преобразования в широком диапазоне изменения аргумента е

Наиболее близким к предлагаемому является частотно-импульсный функциональный преобразователь, содержаший группы элементов И, подключенных выходами к входам элемента ИЛИ, первыми входами - к выходам разрядов делителя частоты, а вторыми входами - к первой группе выходов блока управления, соединенного входом с выходом делителя частоты, вход которого подключен к входу частотно-импульсного функционального преобразователя,а выходы разрядов - к первым входам элементов И второй группы, соединенных вторыми входами с первой группой выходов блока управления, а выходамис входами элемента ИЛИ, выхс4т которого подключен к выходу частотно-импульсного функционального преобразователя, а тре- . тьи входы элементов И обеих групп. соединены с второй группой выходов блока управления. Блок управления содержит счетчик и дешифратор, выходы которого эюляются первой группой выходов блока управления, а входы подключены к выхо-.

109

3 1001 дам разрядов счетчика, прямой и инверсный выходы младшего разряда которого являются второй группой выходов .блока управления, а счетный вход — входом блока управления (3 ) .

Недостатком известного устройства является сложность технической реализации при повышенной .точности функционального преобразования в широком диапазоне изменения аргумента, Так, 10

Ь . например, для воспроизведения частотно-импульсной последовательности, подчиняющейся закону квадратичной гиперболы (функциональные преобразователи, реализующие данную зависимость широко 1$ используются при построении быстродей;ствующих измерителей низких частот причем увеличение точности измерения дости-. . гается увеличением числа участков аппроксимации) с диапазоном изменения аргумен-.-. gp та, равного 16 и требуемой погрешности аппроксимации не хуже О, 2%, необходимо порядка. 178 равномерных линейных участков аппроксимации, что приводит к значительному росту аппаратурных затрат и 25 конструктивному усложнению,Ивль изобретения — сокращение àïïàратурных затрат при большом диапазоне изменения аргумента функции.

Поставленная цель достигается,тем, что частотно-импульсный функциональный преобразователь,. содержащий группу элементов, И, подключенных выходами к входам элемента ИЛИ, первыми входами— к выходам разрядов делителя частоты, а вторыми входами — к первой грулпе выходов блока управления, соединенного входом с выходом делителя частоты, содержит два управляемых делителя частоты, 40 первый из которых подключен счетным входом к входу аргумента, выходом - к входу делителя частоты, а управляющими входами — к второй группе выходов блока управления и к управляющим вхо дам второго управляемого делителя. частоты, выход которого является выходом частотно-импульсного функционального преобразователя, а счетный вход соединен с выходом элемента ИЛИ.

Блок управления содержит дешифратор и счетчик, счетный вход которого является входом блока управления, а выходы подключены к входам дешифратора, вы: ходы которого являются первой группой выходов блока управления,.а выходы счетчика являются второй группой выходов блока управления.

На чертеже изображена блок-схема частотно-импульсного функционального преобразователя, Устройство содержит первый и второй управляющие делители 1 и 2 частоты, блок 3 управления, делитель 4 частоты, . группу 5 элементов И и элемент ИЛИ 6.

Элементы И группы 5 подключены выходами к входам элемента ИЛИ 6, первыми входами — к выходам разрядов делителя 4, а вторыми входами — к первой группе выходов блока 3 управления, соединенного входом с выходом делителя

4, Первый управляемый. делитель 1 подключен счетным входом к входу аргумента выходом - к входу делителя 4, а управляющими входами - к второй группе выходов блока 3 управления и к управляющим входам второго управляемого rleлителя 2, выход которого является выходом частотно-импульсного функционального преобразователя, а счетный вход соединен с выходом элемента

ИЛИ 6. Блок 3 может быть выполнен для случая воспроизведения квадратичной гиперболы, например на счетчике 7 и дешифраторе 8, в качестве которого, в. частности, может быть использован многовходовый элемент ИЛИ (выходы которого являются первой группой выходов блока 3, а входы подключены к выходам счетчика, выходы которого являются второй группой выходов блока 3, а счетный вход - входом блока 3.

Рассмотрим работу преобразователя на примере воспроизведения квадратичной гиперболы. Принцип работы основывается на том, что для сколь угодно большого диапазона моделируемой функции требуется воспроизводить зависимость. (Е= 0/4 ) только для двукратного измерении аргумента (в данном случае - время), Делитель 4 частоты, группа 5 элементов И и элемент ИЛИ 6 обеспечивают воспроизведение исходной зависимости для двукратного изменения аргумента. При этом коэффициент К пересчета делителя 4 частоты выбирается з условия К- о мин где а опорная частота, 1„„, - минймальное значение

В1ИН аргумента, с которого начинают воспроизводить функцию.

Преобразователь работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 7 блока 3 управления, делитель 4 частоты " установлены в нуль, но коэффициенты пересчета управляемых делителей 1 и 2 г f

4 t1 t2

5 1ОО11 частоты равны единице, Сигнал с выхода дешифратора 8 блска 3 управления запрещает появление импульсов на выходе элемента ИЛИ 6. Частота f минуя управляемый делитель 1 частоты, пос- кольку его коэффициент . пересчета установлены равным единице, проходит на делитель 4 частоты. По истечении времени 1=1„„ „после первого переполнения делителя 4 частоты импульс на его выходе переводит счетчик 7 блока 3 управления в положение, соответствующее.числу один. При этом коэффициенты пересчета делителей 1 и 2 оста ются равными единице,.но счетчик 7, выходы которого объединены через дешифратор 8, ставит в открытое положение комбинацию элементов И 5, определяющих требуемый коэффициент, деления.

При нулевом состоянии счетчика 7 на 20 щ иодах дешифратора 8, входы которого подключены к выходам счетчика 7, присутствует нулевой (запрещающий) сигнал, который закрывает элементы И 5.

При этом на выход элемента ИЛИ 6 не поступают импульсы. Если состояние счетчика 7 отлично от нулевого, то на выходе дешифратора 8 формируется еди- ничный сигнал. Данный сигнал (присутствующий всегда, когда состояние счет- 30 чика 7 отлично от нулевого) разрешает прохождение частотных дискрет через соответствующие элементы И 5 на выход элемента ИЛИ 6. Делитель частоты начинает заполняться второй раз. Появля- З5 юшиеся на выходе элементы И 5 частотные дискреты суммируются элементом ИЛИ 6, на выходе которого формируются импульсы частоты 8=0(4 . Данная последовательность, минуя делитель 2 40 (его коэффициент пересчета равен единице), поступает на выход преобразователя.

После второго переполнения делите45 ля 4 частоты(1; = 21 „„, ) импульс с его выхода переводит счетчик 7 в состояние, соответствующее числу два. При этом коэффициенты пересчета делителей

1 и 2 устанавливаются равными двум.

В результате на вход делителя 4 час50 тоты поступает частота т /3 . Для работы функционального преобразователя это будет эквивалентно введению коэффициента 1/2 перец аргументом (временем). Частота с выхода элемента

ИЛИ 6 еше раз делится на два делителем 2. Влияние делителей 1 и 2 в итоге эквивалентно введению коэффициента оо 6

1/4 перед функцией, реализуемой делителем 4 частоты, группой 5 элементов И, элементом ИЛИ 6. В результате получим следующую функшпо

Полученное соотношение показывает, что предлагаемая структура реализует требуемую зависимость f.=Р/т. для участ ка 2 мин-. Иминбез изменения управляющих сит налов на группе 5 элементов

И (которая обеспечивала эту зависимость на участке 4 н мИН

После третьего переполнения дели теля 4 частоты счетчик"7 блока 3 уп« равления перейдет в состояние, соотвеч ствуюшее числу 3, и устанавливает коэффициенты пересчета делителей 1 и 2 равными четырем и т.д. Каждый раз с увеличением аргумента .(времени) в два раза счетчик 7 вдвое увеличивает коэффициенты пересчета делителей 1 и 2 и тем самым обеспечивает воспроизведение требуемой функции,в широком диапазоне изменения аргумента, При этом делитель, элементы И и ИЛИ 4-6 воспроизводят функцию только для двукратного изменения аргумента, что позволяет, например, сократить для рассмат риваемого случая воспроизведения квадратичной гиперболы количество участков, аппроксимации с 178 да 12 для шестнадцатикратного изменения аргумента и погрешности воспроизведения,не превышающей 0,2%.

Таким образом, предлагаемый. функциональный преобразователь по сравнению с прототипом отличается более простой технической реализацией при воспроизведении функциональных зависимостей в широком диапазоне изменения аргумента. Указанные обстоятельства определяют технико-экономическую эффективность его возможного применения, Ф о р м у л а и э о б р е т е.н и я

1. Частотноимпульсный функциональный преобразователь, содержащий группу элементов И, подключенных выходами к входам элемента ИЛИ, первыми входами — к выходам разрядов делителя частоты, а вторыми входами — к первой груп. пе выходов блока управления, соединен-.

1001109 S ления содержит дешифратор и счетчик, счетный вход которого. является входом блока управления, а выходы подключень, ия к входам дешифратора, выходы которого являются первой группой выходов блока управления, а выходы счетчика являются второй группой выходов блока управления.

7 ного входом с выходом делителя частоты, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью сокрашения аппаратурных затрат при большом диапазоне изменен аргумента функции, он,содержит два управляемых делителя частоты, первый из которых подключен счетным входом к входу аргумента, выходом - к входу делителя частоты, а управляюшими входами - к второй группе выходов блока управления и к управляюшим входам второго управляемого делителя частоты, выход которого является выходом частотно-импульсного функционального преобразователя, а счетный вход соединен с выходом элемента ИЛИ.

2. Преобразователь по п,1, о т л и— ч а ю ш и и с я тем, что блок управ19 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Автометрия", 1972, No 2, с. 4046.

2. Авторское свидетельство СССР

И N 697989 кл. С, 06 F 1/02, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

% 552623, кл. Ci 06 С 7/26, 1975 (прототип) .

Составитель С, Казинов

Редактор Н. Сташишина Техред М.Коштура Корректор А. Гриценко

Заказ 1397/56 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4