RU1797075C - Устройство дл измерени средней частоты следовани импульсов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области радиоизмерений , может быть использовано в системах автоматического контрол , в цифровых устройствах измерени  частоты им- пульсно-модулированных радиосигналов. Цель изобретени  - повышение точности измерени  частоты, В известное устройство , содержащее генератор импульсов эталонной частоты 1, триггер 2, первый и второй временные селекторы 3 и 4, входную шину 5, счетчик эталонной частоты б, реверсивный счетчик 7, вспомогательный счетчик 8 импульсов, счетчик измер емой частоты 9, элемент И 10, первый и второй элементы И-НЕ 11 и 13, элемент ИЛИ 12, элементы задержки 14, шину запуска 16 и выходную шину 17, вводитс  триггер 15, который осуществл ет жесткую прив зку фронта формируемого интервала к срезу первого импульса эталонного генератора дл  исключени  неоднозначности отсчета. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерений и может быть использовано в системах автоматического контрол  и в цифровых устройствах измерени  частоты импульсно- модулйрованных радиосигналов.

Характерной особенностью устройств подобного типа  вл етс  формирование интервала , длительность которого равна серии импульсов. Начало формируемого интервала должно быть жестко прив зано к срезу первого импульса измер емой серии импульсов, а конец - к срезу последнего импульса серии.

Известны различные способы, позвол ющие формировать временной интервал и использующие дл  этого генератор ударного возбуждени  либо генератор эталонной частоты.

Существенным недостатком устройств, основанных на применении ударного генератора ,  вл етс  ограниченный диапазон измер емых частот из-за практической сложности реализации генератора ударного возбуждени  на 100 МГц и выше, а также сравнительно низка  стабильность частоты генератора.

Недостатком решени  с генератором эталонной частоты  вл етс  наличие погрешности , обусловленной несинфазно- стью измер емого сигнала и импульсов эталонного генератора и равной периоду частоты эталонного генератора как по срезу формируемого интервала, так и по фронту.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  средней частоты следовани  импульсов 1, в котором используетс  генератор эталонной частоты. Начало интервала измерени  прив зано к срезу первого импульса измер емой частоты, а конец совпадает со срезом последнего импульса измер емой частоты. Мерный интервал измерени  равен, с точностью до периода эталонной частоты, сумме полных периодов импульсов измер емой частоты, сосчитанных счетчиком. Жестка  прив зка фронта формируемого интервала к срезу первого импульса измер емой серии позвол ет избавитьс  от погрешности при формировании временного интервала по фронту.

Однако этому решению присущ недостаток , заключающийс  в том, что может по витьс  погрешность, равна  периоду частоты эталонного генератора, из-за неоднозначности отсчета, вызванной несинфазностью импульса триггера 2 и импульсов генератора 1 эталонной частоты, в результате чего на выходе схемы селектора 3 может сформироватьс  первый импульс, при котором счетчик 6 может сработать, а

счетчик 8 не сработает или наоборот из-за их различных входных характеристик.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  частоты за счет устранени  неоднозначности отсчета.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  средней частоты следовани  импульсов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты,

выход которого соединен с сигнальным входом первого временного селектора, выход которого соединен со счетными входами счетчика эталонной частоты и вспомогательного счетчика, выход которого соединен с

5 первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом триггера, пр мой выход которого соединен с управл ющим входом второго временного селектора, выход которого соединен со счетным вхо0 дом счетчика измер емой частоты, а его сигнальный вход соединен с источником импульсов измер емой частоты и первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого  вл етс  входом запуска устройст5 ва, а выход соединен с вторым входом элемента И, суммирующий вход реверсивного счетчика соединен с выходом счетчика эталонной частоты, а вычитающий вход соединен с выходом элемента задержки, вход

0 которого соединен с выходом вспомогатель- ного счетчика, а выход реверсивного счетчика соединен с первыми входами элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ, вторые входы которых соединены с инверсным выхо5 дом триггера, выход второго элемента И-НЕ

.соединен с третьим входом элемента И, а

выход элемента ИЛИ соединен с третьим

входом первого элемента И-НЕ, первый

вход которого соединен с входом обнулени 

0 вспомогательного счетчика, введен второй триггер, один вход которого соединен с выходом генератора импульсов эталонной частоты , второй вход соединен с пр мым выходом первого триггера, инверсный вы5 ход второго триггера соединен с управл ющим входом первого временного селектора. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что благодар  введению в схему второго триггера исключаетс  ситуаци  в работе

0 устройства, при которой возможно по вление неоднозначности срабатывани  счетчика эталонной частоты и вспомогательного счетчика из-за того, что сигналы с генератора импульсов эталонной частоты, не завис 5

щие от входного сигнала и с первого триггера, режим работы которого определ етс  входным измер емым сигналом,  вл ютс  несинфазными. Приведенные эпюры напр жений по сн ют сущность изобретени .

Предлагаема  совокупность признаков про вл ет новое свойство: одновременность срабатывани  счетчика эталонной частоты и вспомогательного счетчика за счет предварительной подготовки первого временного селектора к пропусканию импульсов с генератора эталонной частоты,

В просмотренной литературе авторы не встретили совокупности признаков, подобной за вл емой, с про влением указанного свойства.

На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого устройства,

Устройство содержит генератор импульсов эталонной частоты 1,триггер2, первый временной селектор 3, второй временной селектор 4, входную шину 5, счетчик эталонной частоты 6, реверсивный счетчик 7, счетчик 8 импульсов, счетчик измер емой частоты 9, элемент И 10, первый элемент И-НЕ 11,-элемент ИЛИ 12, второй элемент И-НЕ 13, элемент задержки 14, D- триггер 15, шину запуска 16 и выходную шину 17.

Входом запуска устройства  вл етс  второй вход 16 первого элемента И-НЕ 11, выходом устройства - выход 17 реверсивного счетчика 7. Выход генератора 1 импульсов эталонной частоты соединен с первым входом триггера 15 и с сигнальным входом первого временного селектора 3, второй вход триггера 15 соединен с управл ющим входом второго временного селектора 4 и с пр мым выходом триггера 2, выход триггера 15 соединен с управл ющим входом первого временного селектора 3, выход которого соединен со счетным входом счетчика эта- . лонной частоты 6 и счетчика 8, вход обнулени  последнего соединен с входной шиной 5 и сигнальным входом второго временного селектора 4, выход которого соединен со счетным входом счетчика измер емой частоты 9, выход счетчика эталонной частоты 6 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 7, его вычитающий вх.од соединен с выходом элемента задержки 14, вход которого соединен с выходом счетчика 8ис первым входом элемента 10, его второй вход соединен с выходом первого элемента И-НЕ 11, первый вход которого соединен с входной шиной устройства 5, третий вход - с выходом элемента ИЛИ 12, первый вход которого соединен с первым входом второго элемента И-НЕ и с выходом реверсивного счетчика 7. второй вход элемента ИЛИ 12 соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ 13 и с инверсным выходом триггера 2, выход второго элемента И-НЕ 13 соединен с третьим входом элемента И 10.

Устройство работает следующим образом .

.До начала измерени  счетчики 6 и 7 частоты устанавливают в исходное состо - 5 ние, например, при котором после занесени  определенного количества импульсов эталонной частоты, соответствующего суммарной длительности времени измерени , в старшем разр де счетчика 7 сигнал измен - 0 етс  с уровн  О на 1. Счетчик 9 и триггер 2 обнулены. Вспомогательный счетчик 8 предварительного обнулени  не требует, так как каждым импульсом измер емой частоты он обнул етс  и на его выходе имеетс  5 сигнал уровн  1.

Триггер 15 дополнительного обнулени  не требует, т.к. исходное состо ние обеспечиваетс  уровнем О, поступающим на его вход D с выхода триггера 2. 0 Измерение частоты начинаетс  после подачи команды Пуск уровнем 1 на вход 16, при которой элемент И-НЕ 11 открываетс  и первый импульс измер емой частоты на входе 5 устройства поступает через от- 5 крытый элемент И 10 на счетный вход триггера 2. Триггер 2.измен ет свое состо ние при изменении сигнала на его счетном входе с уровн  О на уровень 1. Таким образом , после прохождени  первого импульса 0 измер емой частоты по его срезу триггер 2 срабатывает, открываетс  временной селектор 4, а элемент И-НЕ 11 закрываетс  сигналом с инверсного выхода триггера через элемент ИЛИ 12, благодар  чему после- 5 дующие импульсы измер емой частоты не воздействуют на триггер 2.

Напр жение уровн  1 с пр мого выхода триггера 2 поступает на вход D триггера 15, подготавлива  его к опрокидыванию 0. срезом следующего импульса с генератора 1 эталонной частоты.

После опрокидывани  триггера 15 открываетс  селектор 3 и на счетные входы счетчиков 6 и 8 поступают импульсы эталон- 5 ной частоты от генератора 1.

На счетный вход счетчика 9 поступают

импульсы измер емой частоты, начина  с

второго импульса. В этом случае счетчик 9

считает количество периодов измер емой

0 частоты в пачке, так как не регистрирует

. первый импульс начала измерени  каждой

пачки.

Одновременно на вход обнулени  вспомогательного счетчика 8 поступают импуль- 5 сы измер емой частоты, каждый импульс которой обнул ет его, причем на все врем  воздействи  импульса обнулени  счетчик 8 находитс  в нулевом состо нии. Емкость счетчиков 6 и 8 выбрана такой, чтобы за врем  отсутстви  импульса обнулени  они

заполн лись меньше половины информационной емкости, причем по своим параметрам и информационной емкости счетчики б и 8 совершено одинаковы. С момента окончани  последнего импульса пачки (последнего обнулени ) счетчик 8 заполн етс  импульсами эталонной частоты, счетчики 6 и 7 суммируют их. При переполнении счетчика 8 на его выходе в старшем разр де сигнал измен етс  с уровн  О на уровень 1 и передний фронт этого сигнала через открытый элемент 1/1 10 по счетному входу переключает триггер 2 в нулевое исходное состо ние, при этом селекторы 3 и 4 закрываютс , а элементы И-НЕ 11 и И 10 открываютс , устройство принимает исходное состо ние и готово к приему следующей пачки. При этом в счетчике 9 будет записано число, равное количеству периодов импульсов измер емой частоты, а в счетчиках 6 и 7 - количество импульсов, пропорциональное сумме периодов измер емой частоты в пачке , и количество импульсов переполнени  счетчика 8. Дл  того чтобы исключить из результата измерени  лишние импульсы, которые занесены в счетчики 6 и 7 с момента окончани  последнего импульса пачки, положительный фронт импульса переполнени  счетчика 8, пройд  через элемент 14 задержки, поступает на вычитающий вход счетчика 7, В результате вычитани  этого импульса код, записанный в счетчике 7, уменьшаетс  на число, равное количеству импульсов переполнени  счетчика 8. Таким образом, в конце измерени  каждой пачки в счетчиках б и 7 записано число, пропорциональное количеству импульсов измер емой частоты, наход щемус  .в счетчике 9.

При поступлении на вход 5 устройства следующих пачек импульсов измер емой частоты работа устройства происходит аналогично вышеописанному, при этом процесс повтор етс  до тех пор, пока в счетчики 6 и 7 не будет занесено определенное количество импульсов эталонной частоты, при котором на выходе 17 счетчика 7 по вл етс  сигнал уровн  1.

Этот сигнал поступает на входы элементов И-НЕ 13 и ИЛИ 12, тем самым открыва  элемент И-НЕ 11 дл  прохождени  импульса измер емой частоты. После прохождени 

на счетный вход триггера 2 первого же импульса измер емой частоты по его заднему фронту триггер 2 возвращаетс  в исходное нулевое состо ние и селекторы 3 и 4 закрываютс . В этот же момент на выходе элемента И-НЕ 1.3 сигнал измен етс  с уровн  V на О, тем самым закрываетс  элемент И 10 и блокируетс  прохождение последующих импульсов измер емой частоты на вход триггера 2. Об окончании процесса измерени  свидетельствует по вление сигнал на выходе 17, при этом результат измерени  считываетс  со счетчика 9 с учетом кода счетчика 6. На этом процесс измерени  заканчиваетс .

Таким образом, в устройстве начало интервала измерени  всегда прив зано к заднему фронту первого импульса измер емой частоты, а конец интервала измерени  всегда совпадает с задним фронтом последнего импульса измер емой частоты в этом интервале, т.е. в данном устройстве мерный интервал измерени  всегда равен, с точностью до периода эталонной частоты, сумме полных периодов импульсов

измер емой частоты, сосчитанных счетчиком 9.

Предлагаемое устройство дл  измерени  средней частоты следовани  импульсов имеет более высокую точность измерени 

частоты по сравнению с прототипом, так как устран етс  погрешность из-за неоднозначности отсчета, равна  периоду частоты эталонного генератора. То есть устран етс  ситуаци , когда на выходе первого временного селектора может сформироватьс  первый импульс, п.ри котором счетчик эталонной частоты может сработать, а вспомогательный счетчик не сработает (или наоборот ).

Устройство может быть выполнено на современной элементной базе с применением цифровых микросхем.

Claims (1)

1. Формула изобретен.и   Устройство дл  измерени  средней частоты следовани  импульсов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, выход которого соединен с сигнальным вхо- -дом первого временного селектора, выход которого соединен со счетными входами счётчика эталонной частоты и счетчика импульсов , выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом триггера, пр мой выход которого соединен с управл ющим входом второго временного селектора, выход которого соединен со счетным входом счетчика измер емой частоты, а сигнальный вход второго временного селектора соединен с источником импульсов измер емой частоты и первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого  вл етс  входом запуска устройства, а выход соединен с вторым входом элемента И, суммирующий вход реверсивного счетчика соединен с выходом счетчика эталонной частоты, а вычитающий вход соединен с выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, а выход реверсивного счётчика с первыми входами элемента ИЛИ и второго элемента И-НЕ, вторые входы которых соединены с инверсным выходом триггера, выход второго элемента И-НЕ соединен с третьим входом элемента И, а

   выход элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ, выход элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с входом обнулени  счетчика импульсов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  частоты, в него введен второй триггер, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов эталонной частоты , информационный вход соединен с пр мым выходом первого триггера, инверсный выход второго триггера соединен с управл ющим входом первого временного селектора.