Преобразователь частоты следования импульсов

 

Изобретение относится к области радиотехники , электроизмерительной техники и может быть использовано при построении устройств прецизионной синхронизации временных последовательностей импульсов с входным сигналом в измерителях параметров периодических процессов (анализаторах гармонического спектра, измерителях нелинейных искажений, регистраторах , фазометрах и проч.). Целью изобретения является повышение точности преобразования частоты следования периодических импульсов. Поставленная цель достигается введением в состав преобразователя постоянного запоминающего устройства 8, второго преобразователя время-код 5, делителя 4 с постоянным коэффициентом деления и входного формирователя 1 с соответствующими связями. Кроме того, в состав устройства входят делитель 2 частоты с переменным коэффициентом деления, первый преобразователь время-код 3, генератор б тактовых импульсов и преобразователь код-время 7. Оригинальная архитектура преобразователя позволила свести погрешность преобразования , связанную с неточностью результата деления обобщенного входного периода на целочисленный коэффициент, практически к нулю. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 4448650/21 (22) 27.06.88 (46) 07.05.91, Бюл. М 17 (72) В.Е.Ефремов, А.К.Кравец, С.И.Покрас, С,Г.Таранов и В.П.Товстюк (53) 621.374.44,088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N: 1223329, кл. Н 03 В 19/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1394394, кл. Н 03 В 19/00, 1986, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к области радиотехники, электроизмерительной техники и может быть использовано при построении устройств прецизионной синхронизации временных последоватЕльностей импуль. сов с входным сигналом в измерителях параметров периодических процессов (анализаторах гармонического спектра, измерителях нелинейных искажений, регистИзобретение относится к области радиотехники, электроизмерительной техники и может быть использовано при построении устройств прецизионной синхронизации временных последовательностей импульсов с входным сигналом в измерителях параметров периодических процессов (анализаторах гармонического спектра, измерителях нелинейных искажений, регистраторах, фазометрах и проч.).

Целью изобретения является повышение.точности преобразования частоты следования периодических импульсов.

На фиг. 1 представлена функциональная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 — схема преобразователя "времякод".,, Ы,, 1647845 А1 (я)5 Н 03 В 19/00, Н 03 K 5/153 раторах, фазометрах и проч.}. Целью изобретения является повышение точности преобразования частоты следования периодических импульсов, Поставленная цель достигается введением в состав преобразо° вателя постоянного запоминающего устройства 8, второго преобразователя

"время-код" 5, делителя 4 с постоянным коэффициентом деления и входного формирователя 1 с соответствующими связями.

Кроме того, в состав устройства входят делитель 2 частоты с переменным коэффициентом деления, первый преобразователь

"время-код" 3, генератор бтактовых импульсов и преобразователь "код-время" 7. Оригинальная архитектура преобразователя позволила свести погрешность преобразования, связанную с неточностью результата деления обобщенного входного периода на целочисленный коэффициент, практически к нулю. 2 ил.

Преобразователь частоты следования импульсов включает входной формирователь

1 импульсов, выход которого через делитель

2 частоты с переменным коэффициентом деления соединен с информационным входом .первого преобразователя "время-код" 3 и через делитель 4 частоты с,постоянным коэффициентом деления — с информационным входом второго преобразователя "времякод" 5. Тактовые входы первого 3 и второго

5 преобразователей "время-код" объединены с выходом генератора 6 тактовых импульсов и тактовым входом преобразователя

"код-время" 7. Первая группа входов преоб- разователя "код-время" 7 объединена с группой входов предустановки первого преобразователя "время-код" 3 -и первой

1647845 группой выходов постоянного запоминающего устройства 8; вторая группа выходов которого подключена к входам задания коэффициента делителя 2: частоты с переменным коэффициентом деления, а входы соединены с соответствующими выходами второго преобразователя "время-код" 5.

Выход преобразователя "код-время" является выходной. шиной устройства.

Преобразователи "время-код" устройства могут, например, .содержать подключенную к тактовому входу последовательную цепочку, .содержащую счетчики 9 и 10 соответственно младших и старших разрядов, выходы которых подключены к соответству- ющим:входам выходного регистра 11 памяти. Динамический вход записи информации выходного регистра 11 памяти соединен с информационным входом преобразователя и через элемент 12- задержки с обнуляющими входами счетчиков 9 и 10. Причем входы

nðåäóñòàíîâêè первого преобразователя

"время-код", 3 являются информационными входами счетчика 9 младших разрядов.

Все остальные преобразователи частоты следования импульсов: также могут быть реализованы на. стандартных элементах, Формирователь 1 может быть реализован на .основе последовательно соединенных компарэтора и ждущего мультивибратора.

Нa..em выходе в..этом случае формируются короткйе импульсы. Однако возможна и более простая реализация формирователя —. на основе усилителя.-огранйчителя, В этом случае: выходиым сигналом формирователя будет меандр. Делители 2 и 4 частоты. могут быть- реализованы на:основе вычитающих .-: счетчиков с предустановкой. кода по достижейию нулевого состояния, Величина кода равйа крзффициенту деления частоты.. Де. литель 4 частоты имеет фиксираванный коэффициент деления, .а коэффициент деления делителя 2 устанавливается с выходд постоянного запоминающего устройства

8. Постоянное запоминающее устройство 8 может быть реализовано на базе микросхем . ПЗУ, а также на основе программируемых логических матриц. Адресные входы и информационные: выходы микросхем образуют соответственно входы и выходы постоянного запоминающего устройства 8. . Преобразователь "код-время" 7 может быть реализован в виде вычитающего счетчика с предустановкой кода на информационных входах по достижению нулевого состояния разрядов.

В преобразователях подобного класса номинальный период Твых следования выходных импульсов определяется по формуле

Твых =

Tax mo }- T8.õ,mo -} /Твх п О

= (Твых) + 1Твых), (1)

5 где () и () — целая и дробная части числа;

Твх — период входного сигнала;

mo — коэффициент деления входного де.лителя преобразователя "время-код";

}чо — коэффициент деления счетчиков 9, 10 10 преобразователя "время-код".

Повышение точности преобразования производится за счет исключения дробной части. числа выходного периода, т,е. получения зависимости

В случае близких пц и N> (например, и =

= mi + 1) из (1) и (2) можно получить следующие выражения:

mi —.. (3)

No „«(Твых3

mo А (Твых) /

+ 1 . (4)

+ (Твых) /

mo .Выражения (3) и (4) позволяют опреде лить для заявляемого устройства значения коэффициентов m> и йь при которых погрешность, связанная с неточностью деления кода обобщенного входного периода на коэффициент умножения частоты практически сведена к нулю.(дробная. часть (Твыы) в выражении (2) отсутствует), По существу, введенное в состав преобразователя последовательности импульсов постоянное запоминающее устройство, в котором:по соответствующим адресам зара40 нее записаны значения mi и йь позволяет в процессе работы по имеющимся величинам

mo и йо формировать такие величины mi u

N<, при которых выполняется выражение (2).

Устройство работает следующим обра45 зом.

При поступлении на вход преобразователя сигнала с периодом Твх на выходе формирователя 1 формируется последовательность импульсов с тем же периодом следования, которая через делитель 4 частоты с коэффициентом деления во поступает в преобразователь "время-код" 5, где происходит накопление кодового. эквивалента обобщенного входного периода moTax. При

55 этом дробная часть периода по модулю No накапливается в счетчике 9 младших разрядов преобразователя "время-код" 5 (код (T»x) No), а целая часть периода (Твых) в счетчике 10 старших разрядов. На основа1647845

Иэ рассмотренного примера видно, что точность заявляемого устройства по сравнению с прототипом существенно увеличилась за счет того, что дробная часть кода выходного периода практически сведена к нулю. При этом значения N и m< незначи55 нии этого кода и с учетом того, что величины

m0 и No известны, на.выходе постоянного запоминающего устройства 8 устанавливаются коды коэффициентов пересчета пц и N< согласно вы ражениям (3) и (4). Коэффициент 5

mi поступает на кодовый вход управляемого делителя 2 частоты, на выходе которого формируется последовательность импульсов с обобщенным периодом Тех пц. Кодовый эквивалент этого периода по модулю Ni 10 накапливается в счетчиках 9 и 10 младших и старших разрядов преобразователя "время-код" 3 и поступает на первый вход преобразователя "код-время" 7. В этом блоке формируется временная последователь- 15 ность, соответствующая минимальной погрешности формирования периода следования выходных импульсов преобразователя частоты.

Таким образом, в заявленном устройст- 20 ве погрешность, связанная с неточным делением обобщенного входного периода на коэффициент N, сведена практически к нулю.

Рассмотрим численный пример, позво- 25 ляющий количественно оценить преимущества заявляемого объекта.

Пусть fex = 1 кГц, частота генератора 6 тактовых импульсов. fo = 10 мГц. Номинальные коэффициенты умножения и деления 30 частоты No - 512 и mo = 5.1 1. Тогда, учитывая, что код Твх = 4/4х, для устройства-прототипа из (1) имеем

Твых =

Твх гпо 10 511 9980 4687 > а. 35

Ыо 512

= > Pevx) = 9980 (Твых) = 0,4687 (5)

Погрешность формирования выходных импульсов за время обобщенного входного периода в прототипе определяется по формуле

Лo Твхп1о (Твых)йо = (Твых) No =

= 0,4687 512 = 239,97 (6)

В заявленном преобразователе коэф- 45 фициенты пц и Ni определяются из (3) и (4)

1 т — „. 499;

511 9980

Nt =500

Погрешность Л формирования выходных импульсов заявляемого устройства

Ь = Tex ml — (ТвыхЩ =

=10 499-9980 500=0 (8) тельно отличаются от коэффициентов Йо и

m0 устройства- прототипа.

Следует отметить, что несмотря на некоторые вариации коэффициентов mi и N заявляемый преобразователь может широко применяться в измерительной аппаратуре, так как для большинства приборов с цифровой записью отсчетов (например, в

° стробоскопических осциллографах, регистраторах, анализаторах гармонического спектра, измерителях коэффициента гармоник, фазометрах, и проч.) принципиальным является не количество отсчетов на период сигнала и факт изменения коэффициента передачи устройства синхронизации, а точность преобразования частоты, позволяющая осуществлять прецизионное синхронное с входным периодом стробирование исследуемого сигнала. Дополнительным преимуществом заявляемого объекта является то, что улучшение метрологических характеристик достигается без увеличения тактовой частоты опорного генератора.

Формула изобретения

1. Преобраэова-,ель частоты следования импульсов, еодержащий делитель частоты с переменным коэффициентом деления, соединенный выходом с информационным входом первого преобразователя "время-код", входы предустановки которого объединены с первой группой входов преобразователя

"код-время", вторая группа входов которого соединена с соответствующими выходами первого преобразователя "время-код", а выход — с выходной шиной устройства, тактовые входы преобразователей" время-код" . и "код-время" объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, о т-. л ич ею щи йс ятем, что, с целью повышения точности преобразования, в устройство дополнительно введены последовательно соединенные входной формирователь импульсов, делитель частоты, второй преобразователь "время-код" и постоянное запоминающее устройство, первая и вторая группы выходов которого подключены соответственно к входам предустановки первого преобразователя "время-код" и входам задания коэффициента пересчета делителя частоты с переменным коэффициента деления, вход которого объединен с выходом входного формирователя импульсов, а тактовый вход второго преобразователя "время-код" подключен к выходу генератора тактовых импульсов.

2, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что преобразователь "времякод" содержит подключенную к тактовому входу последовательную цепочку, содержащую счетчики младших и старших разрядов, выходы которых объединены с соответству1647S45

Составитель И. Тюленева

Редактор. Г. Наджарян Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M. Щароши

Заказ 1651 Тираж 471 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж.-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ющими входами информации выходного регистра памяти, вход записи информации которого соединен с информационным входом преобразователя и через элемент задержки — с обнуляющими входами счетчиФ

Вх ков импульсов старших и младших разрядов, причем входы предустановки первого преобразователя "время-код" являются информационными входами счетчика млад5 ших разрядов.