RU208046U1 - Pulse repetition rate measurement unit - Google Patents
Pulse repetition rate measurement unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU208046U1 RU208046U1 RU2021126807U RU2021126807U RU208046U1 RU 208046 U1 RU208046 U1 RU 208046U1 RU 2021126807 U RU2021126807 U RU 2021126807U RU 2021126807 U RU2021126807 U RU 2021126807U RU 208046 U1 RU208046 U1 RU 208046U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- fpga
- flip
- flop
- counter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
- G01R23/10—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage by converting frequency into a train of pulses, which are then counted, i.e. converting the signal into a square wave
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в устройствах контроля параметров окружающей среды для кодирования сигналов с частотных датчиков.Техническим результатом полезной модели является повышение надежности измерения частоты, благодаря введению синхронизации выходных данных и окончания измерения.Технический результат достигается тем, что блок измерения частоты следования импульсов, содержащий генератор, счетчик эталонной частоты, счетчик измеряемой частоты, первый D-триггер, элемент И, входную шину, шину числа эталонных импульсов, шину числа входных импульсов, причем выход первого D-триггера соединен с первым входом элемента И, дополнительно содержит пусковую шину и программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), в которой спроектированы счетчик эталонной частоты, счетчик измеряемой частоты, первый D-триггер, элемент И, в ПЛИС дополнительно спроектированы второй D-триггер, S-триггер, элемент ИЛИ, при этом счетчик эталонной частоты и счетчик измеряемой частоты, синхронные, многоразрядные, имеют тактовый вход и вход разрешения счета, счетчик эталонной частоты имеет выход переполнения, первый и второй D-триггеры, синхронные, имеют тактовый вход и информационный вход, S-триггер, синхронный, имеет тактовый вход, вход установки в логическую «1» и вход установки в логический «0», элементы И, ИЛИ имеют два входа каждый, при этом пусковая шина соединена с первым вводом ПЛИС, выход генератора соединен со вторым вводом ПЛИС, входная шина соединена с третьим вводом ПЛИС, шина числа эталонных импульсов соединена поразрядно с группой четвертых вводов ПЛИС, шина числа входных импульсов соединена поразрядно с группой пятых вводов ПЛИС, первый ввод ПЛИС соединен внутри ПЛИС с информационным входом первого D-триггера, выход первого D-триггера соединен с информационным входом второго D-триггера, инверсный выход второго D-триггера соединен со вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с входом установки в логическую «1» S-триггера, выход S-триггера соединен с входом разрешения счета счетчика эталонной частоты и с входом разрешения счета счетчика измеряемой частоты, разрядные выходы счетчика эталонной частоты соединены поразрядно с группой четвертых вводом ПЛИС внутри ПЛИС, выход переполнения счетчика эталонной частоты соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй ввод ПЛИС соединен внутри ПЛИС с тактовым входом первого D-триггера и второго D-триггера, с тактовым входом S-триггера, с тактовым входом счетчика эталонной частоты, третий ввод ПЛИС соединен внутри ПЛИС с тактовым входом счетчика измеряемой частоты, разрядные выходы которого соединены поразрядно с группой пятых вводом ПЛИС внутри ПЛИС, выход старшего разряда счетчика измеряемой частоты соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в логический «0» S-триггера. 1 ил.The utility model relates to measuring technology and can be used in devices for monitoring environmental parameters for encoding signals from frequency sensors. pulse repetition rate, containing a generator, a reference frequency counter, a measured frequency counter, the first D-flip-flop, an AND element, an input bus, a bus for the number of reference pulses, a bus for the number of input pulses, and the output of the first D-flip-flop is connected to the first input of the AND element, additionally contains a trigger bus and a programmable logic integrated circuit (FPGA), in which a reference frequency counter, a measured frequency counter, the first D-trigger, an AND element are designed, the second D-trigger, an S-trigger, an OR element are additionally designed in the FPGA, while the counter reference frequency and counter lost frequency, synchronous, multi-bit, have a clock input and count enable input, the reference frequency counter has an overflow output, the first and second D-flip-flops, synchronous, have a clock input and information input, S-trigger, synchronous, has a clock input, setting input to logical "1" and the setting input to logical "0", the AND, OR elements have two inputs each, while the trigger bus is connected to the first FPGA input, the generator output is connected to the second FPGA input, the input bus is connected to the third FPGA input, the bus number of reference pulses is connected bit by bit to a group of fourth FPGA inputs, the bus of the number of input pulses is connected bit by bit to a group of fifth FPGA inputs, the first input of the FPGA is connected inside the FPGA to the information input of the first D-trigger, the output of the first D-trigger is connected to the information input of the second D-trigger , the inverse output of the second D-flip-flop is connected to the second input of the AND element, the output of the AND element is connected to the input of the setting to logic "1" of the S-flip-flop, the output The S-flip-flop code is connected to the count enable input of the reference frequency counter and to the count enable input of the measured frequency counter, the bit outputs of the reference frequency counter are connected bit by bit to a group of fourth inputs of the FPGA inside the FPGA, the overflow output of the reference frequency counter is connected to the first input of the OR element, the second input The FPGA is connected inside the FPGA to the clock input of the first D-trigger and the second D-trigger, to the clock input of the S-trigger, to the clock input of the reference frequency counter, the third FPGA input is connected inside the FPGA to the clock input of the measured frequency counter, the bit outputs of which are connected bit by bit to by a group of fifths, by the FPGA input inside the FPGA, the output of the high-order digit of the measured frequency counter is connected to the second input of the OR element, the output of which is connected to the setting input to the logical "0" of the S-flip-flop. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в устройствах контроля параметров окружающей среды для кодирования сигналов с частотных датчиков.The utility model relates to measuring technology and can be used in devices for monitoring environmental parameters for coding signals from frequency sensors.
Наиболее близким к заявленному блоку (прототипом) является устройство для измерения частоты следования импульсов [1], которое содержит генератор, счетчик эталонной частоты, выход переполнения которого соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход D-триггера через элемент И соединен со счетным входом счетчика измеряемой частоты, второй вход элемента И является входом устройства элемент задержки и регистр, причем выход генератора через элемент задержки соединен с С-входом триггера, выход которого соединен с входом управления регистра, разрядные входы которого соединены с соответствующими разрядными выходами счетчика эталонной частоты, вход которого соединен с выходом генератора, выход старшего разряда счетчика измеряемой частоты соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, инверсный выход которого соединен с D-входом триггера, информационными выходами устройства являются разрядные выходы счетчика измеряемой частоты и выходы регистра.The closest to the claimed block (prototype) is a device for measuring the pulse repetition rate [1], which contains a generator, a counter of the reference frequency, the overflow output of which is connected to the first input of the OR-NOT element, the output of the D-flip-flop through the AND element is connected to the counting input counter of the measured frequency, the second input of the AND element is the input of the device, the delay element and the register, and the generator output through the delay element is connected to the C-input of the trigger, the output of which is connected to the control input of the register, the bit inputs of which are connected to the corresponding bit outputs of the reference frequency counter, the input which is connected to the generator output, the output of the highest bit of the counter of the measured frequency is connected to the second input of the OR-NOT element, the inverse output of which is connected to the D-input of the trigger, the information outputs of the device are the bit outputs of the counter of the measured frequency and the register outputs.
Недостатком прототипа является невысокая надежность измерения частоты вследствие отсутствия синхронизации выходных данных и окончания измерения. Выходные данные - число эталонных импульсов, выставляются на информационных выходах устройства из регистра, в котором защелкивается (записывается) код числа эталонных импульсов с разрядных выходов счетчика эталонной частоты. Окончание измерения происходит в момент установке лог. «0» на выходе D-триггера после набора половины емкости счетчика измеряемой частоты. Синхронизация установки D-триггера в лог. «0» и записи кода счетчика эталонной частоты в регистр в прототипе отсутствует. Запись кода счетчика эталонной частоты в регистр происходит по уровню лог. «0» на входе управления регистра. Уровень лог. «0» устанавливается на вход управления регистра с выхода D-триггера. Счетчик эталонной частоты и D-триггер тактируются импульсами генератора. Код счетчика эталонной частоты поступает на регистр с задержкой относительно тактовых импульсов, обусловленной задержкой в микросхеме счетчика эталонной частоты и задержкой передачи данных в линиях связи. Уровень лог. «0» на вход управления регистра поступает также с задержкой относительно тактовых импульсов, обусловленной задержкой в микросхеме D-триггера и задержкой распространения в линии связи. Задержки кода счетчика эталонной частоты и сигнала на входе управления регистра не равны друг другу, вследствие чего нет синхронизации выходных данных и окончания измерения. Если задержка передачи кода со счетчика эталонной частоты на регистр окажется больше задержки сигнала управления регистра, регистр защелкнет код, предшествующий окончанию измерения, то есть недостоверный. В прототипе для этого случая предусмотрен элемент задержки в виде RC-цепи между генератором и D-триггером. Но правильно подобрать величину задержки бывает практически сложно, так как задержки в микросхемах меняются от образца к образцу и зависят от температуры и других факторов. Возможная недостоверность данных о числе эталонных импульсов снижает надежность измерения в прототипе.The disadvantage of the prototype is the low reliability of the frequency measurement due to the lack of synchronization of the output data and the end of the measurement. Output data - the number of reference pulses, set at the information outputs of the device from the register in which the code of the number of reference pulses from the bit outputs of the reference frequency counter is latched (written). The end of the measurement occurs when the log is installed. "0" at the output of the D-flip-flop after half of the counter capacity of the measured frequency has been set. Synchronization of the D-trigger setting in the log. "0" and writing the code of the reference frequency counter to the register in the prototype is absent. Writing the code of the counter of the reference frequency to the register occurs at the log level. "0" at the control input of the register. Log level. "0" is set to the control input of the register from the output of the D-flip-flop. The reference frequency counter and D-flip-flop are clocked by the generator pulses. The reference frequency counter code arrives at the register with a delay relative to the clock pulses due to the delay in the reference frequency counter microcircuit and the data transmission delay in the communication lines. Log level. "0" at the control input of the register also arrives with a delay relative to the clock pulses due to the delay in the D-flip-flop microcircuit and the propagation delay in the communication line. The delays of the code of the reference frequency counter and the signal at the control input of the register are not equal to each other, as a result of which there is no synchronization of the output data and the end of the measurement. If the delay in transferring the code from the reference frequency counter to the register turns out to be greater than the delay of the register control signal, the register will latch the code preceding the end of the measurement, that is, unreliable. In the prototype for this case, a delay element is provided in the form of an RC-circuit between the generator and the D-flip-flop. But choosing the right amount of delay can be practically difficult, since the delays in microcircuits vary from sample to sample and depend on temperature and other factors. Possible unreliability of data on the number of reference pulses reduces the reliability of measurements in the prototype.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности измерения частоты, благодаря введению синхронизации выходных данных и окончания измерения.The technical result of the utility model is to increase the reliability of frequency measurement, due to the introduction of synchronization of the output data and the end of the measurement.
Технический результат достигается тем, что блок измерения частоты следования импульсов, содержащий генератор, счетчик эталонной частоты, счетчик измеряемой частоты, первый D-триггер, элемент И, входную шину, шину числа эталонных импульсов, шину числа входных импульсов, причем выход первого D-триггера соединен с первым входом элемента И, дополнительно содержит пусковую шину и программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), в которой спроектированы счетчик эталонной частоты, счетчик измеряемой частоты, первый D-триггер, элемент И, в ПЛИС дополнительно спроектированы второй D-триггер, S-триггер, элемент ИЛИ, при этом счетчик эталонной частоты и счетчик измеряемой частоты, синхронные, многоразрядные, имеют тактовый вход и вход разрешения счета, счетчик эталонной частоты имеет выход переполнения, первый и второй D-триггеры, синхронные, имеют тактовый вход и информационный вход, S-триггер, синхронный, имеет тактовый вход, вход установки в логическую «1» и вход установки в логический «0», элементы И, ИЛИ имеют два входа каждый, при этом пусковая шина соединена с первым вводом ПЛИС, выход генератора соединен со вторым вводом ПЛИС, входная шина соединена с третьим вводом ПЛИС, шина числа эталонных импульсов соединена поразрядно с группой четвертых вводов ПЛИС, шина числа входных импульсов соединена поразрядно с группой пятых вводов ПЛИС, первый ввод ПЛИС соединен внутри ПЛИС с информационным входом первого D-триггера, выход первого D-триггера соединен с информационным входом второго D-триггера, инверсный выход второго D-триггера соединен со вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с входом установки в логическую «1» S-триггера, выход S-триггера соединен с входом разрешения счета счетчика эталонной частоты и с входом разрешения счета счетчика измеряемой частоты, разрядные выходы счетчика эталонной частоты соединены поразрядно с группой четвертых вводом ПЛИС внутри ПЛИС, выход переполнения счетчика эталонной частоты соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй ввод ПЛИС соединен внутри ПЛИС с тактовым входом первого D-триггера и с тактовым входом второго D-триггера, с тактовым входом S-триггера, с тактовым входом счетчика эталонной частоты, третий ввод ПЛИС соединен внутри ПЛИС с тактовым входом счетчика измеряемой частоты, разрядные выходы которого соединены поразрядно с группой пятых вводом ПЛИС внутри ПЛИС, выход старшего разряда счетчика измеряемой частоты соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в логический «0» S-триггера.The technical result is achieved by the fact that the unit for measuring the pulse repetition rate, containing the generator, the counter of the reference frequency, the counter of the measured frequency, the first D-flip-flop, the I element, the input bus, the bus for the number of reference pulses, the bus for the number of input pulses, and the output of the first D-flip-flop connected to the first input of the AND element, additionally contains a start bus and a programmable logic integrated circuit (FPGA), in which the counter of the reference frequency, the counter of the measured frequency, the first D-flip-flop, the AND element are designed, in the FPGA, the second D-flip-flop is additionally designed, S- trigger, OR element, while the counter of the reference frequency and the counter of the measured frequency, synchronous, multi-bit, have a clock input and an input for counting permission, the counter of the reference frequency has an overflow output, the first and second D-flip-flops, synchronous, have a clock input and an information input, S-flip-flop, synchronous, has a clock input, set input to logic "1" and input set to logic "0" ", Elements AND, OR have two inputs each, while the start bus is connected to the first input of the FPGA, the generator output is connected to the second input of the FPGA, the input bus is connected to the third input of the FPGA, the bus of the number of reference pulses is bitwise connected to the group of fourth inputs of the FPGA, the bus the number of input pulses is bitwise connected to the group of the fifth FPGA inputs, the first FPGA input is connected inside the FPGA to the information input of the first D-flip-flop, the output of the first D-flip-flop is connected to the information input of the second D-flip-flop, the inverse output of the second D-flip-flop is connected to the second input of the element And, the output of the AND element is connected to the input of the setting in the logical "1" of the S-flip-flop, the output of the S-flip-flop is connected to the input of the counter of the reference frequency counter and to the input of the counter of the counter of the measured frequency, the bit outputs of the counter of the reference frequency are bitwise connected to the group of fourth inputs FPGA inside FPGA, the overflow output of the reference frequency counter is connected to the first input of the OR element, the second The 1st FPGA input is connected inside the FPGA with the clock input of the first D-flip-flop and with the clock input of the second D-flip-flop, with the clock input of the S-flip-flop, with the clock input of the reference frequency counter, the third input of the FPGA is connected inside the FPGA with the clock input of the measured frequency counter, bit the outputs of which are bitwise connected to the group of fifths by the FPGA input inside the FPGA, the output of the high-order bit of the measured frequency counter is connected to the second input of the OR element, the output of which is connected to the set input to the logical "0" of the S-flip-flop.
На чертеже представлена структурная схема блока.The drawing shows a block diagram.
Принятые обозначения на чертеже:Accepted designations in the drawing:
обозначения без позиционных номеров:designations without position numbers:
пусковая шина;starting bus;
входная шина;input bus;
шина числа эталонных импульсов;bus of the number of reference pulses;
шина числа входных импульсов;bus of the number of input pulses;
1 - генератор;1 - generator;
2 - программируемая логическая интегральная схема ПЛИС, в ПЛИС используются первый ввод, второй ввод, третий ввод, группа четвертых вводов, группа пятых вводов;2 - programmable logic integrated circuit FPGA, the FPGA uses the first input, the second input, the third input, a group of fourth inputs, a group of fifth inputs;
в ПЛИС 2 содержаться:
3 - первый D-триггер, синхронный, имеет тактовый вход «С», информационный вход «D»;3 - the first D-flip-flop, synchronous, has a clock input "C", information input "D";
4 - второй D-триггер, синхронный, имеет тактовый вход «С», информационный вход «D»;4 - the second D-flip-flop, synchronous, has a clock input "C", information input "D";
5 - элемент И, имеет два входа;5 - element And, has two entrances;
6 - S-триггер, синхронный, имеет тактовый вход «С», вход «S» установки в логическую «1», вход «R» установки в логический «0». Установка S-триггера в логическую «1» происходит по тактовому импульсу при условии присутствия уровня логической «1» на входе установки в логическую «1», установка в логический «0» происходит по тактовому импульсу при условии присутствия уровня логической «1» входе установки в логический «0»;6 - S-flip-flop, synchronous, has a clock input "C", input "S" set to logic "1", input "R" set to logic "0". Setting the S-flip-flop to logic "1" occurs on a clock pulse provided there is a logic level "1" at the input of the setup to logic "1", setting to logic "0" occurs on a clock pulse, provided that a level of logic "1" is present at the input of the setup to logical "0";
7 - счетчик эталонной частоты, многоразрядный, синхронный, имеет тактовый вход «С», вход «En» разрешения счета, выход «Cout» переполнения. Производит двоичный счет тактовых импульсов при условии присутствия уровня логической «1» на входе разрешения счета;7 - counter of the reference frequency, multi-bit, synchronous, has a clock input "C", an input "En" for counting enable, an output "Cout" of overflow. Performs binary counting of clock pulses, provided that a logic level "1" is present at the counting enable input;
8 - счетчик измеряемой частоты, многоразрядный, синхронный, имеет тактовый вход «С», вход «En» разрешения счета. Производит двоичный счет входных импульсов при условии присутствия уровня логической «1» на входе разрешения счета;8 - counter of the measured frequency, multi-digit, synchronous, has a clock input "C", input "En" for counting enable. Performs binary counting of input pulses, provided that a logic level "1" is present at the count enable input;
9 - элемент ИЛИ, имеет два входа.9 - OR element, has two inputs.
Блок измерения частоты следования импульсов содержит (см. чертеж) генератор 1, счетчик 7 эталонной частоты, счетчик 8 измеряемой частоты, первый D-триггер 3, элемент И 5, входную шину, шину числа эталонных импульсов, шину числа входных импульсов, пусковую шину, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) 2, в которой спроектированы счетчик 7, счетчик 8, D-триггер 3, элемент И 5, второй D-триггер 4, S-триггер 6, элемент ИЛИ 9, пусковая шина соединена с первым вводом ПЛИС 2, выход генератора 1 соединен со вторым вводом ПЛИС 2, входная шина соединена с третьим вводом ПЛИС 2, шина числа эталонных импульсов соединена поразрядно с группой четвертых вводов ПЛИС 2, шина числа входных импульсов соединена поразрядно с группой пятых вводов ПЛИС 2, первый ввод ПЛИС 2 соединен внутри ПЛИС 2 с информационным входом D-триггера 3, выход D-триггера 3 соединен с информационным входом D-триггера 4 и с первым входом элемента И 5, инверсный выход D-триггера 4 соединен со вторым входом элемента И 5, выход элемента И 5 соединен с входом установки в лог. «1» S-триггера 6, выход S-триггера 6 соединен с входом разрешения счета счетчика 7 и с входом разрешения счета счетчика 8, разрядные выходы счетчика 7 соединены поразрядно с группой четвертых вводов ПЛИС 2 внутри ПЛИС 2, выход переполнения счетчика 7 соединен с первым входом элемента ИЛИ 9, второй ввод ПЛИС 2 соединен внутри ПЛИС 2 с тактовым входом D-триггера 3 и с тактовым входом D-триггера 4, с тактовым входом S-триггера 6, с тактовым входом счетчика 7, третий ввод ПЛИС 2 соединен внутри ПЛИС 2 с тактовым входом счетчика 8, разрядные выходы которого соединены поразрядно с группой пятых вводов ПЛИС 2 внутри ПЛИС 2, выход старшего разряда счетчика 8 соединен со вторым входом элемента ИЛИ 9, выход которого соединен с входом установки в лог. «0» S-триггера 6.The unit for measuring the pulse repetition rate contains (see drawing) generator 1,
Генератор 1 служит для генерации высокостабильных эталонных импульсов (тактовых импульсов), которые поступают на второй ввод (тактовый) ПЛИС 2. Генератор 1 может быть выполнен, например, на микросхеме B525CEM3 100.000MHZ фирмы BFC (Brookdale Frequency Controls), которая генерирует прямоугольные импульсы в логических уровнях частотой 100МГц с относительной стабильностью 5×10-6 .Generator 1 is used to generate highly stable reference pulses (clock pulses), which are fed to the second input (clock) of
Входная шина служит для приема входных импульсов измеряемой частоты электрического напряжения в логических уровнях.The input bus is used to receive input pulses of the measured frequency of electrical voltage in logic levels.
Пусковая шина служит для приема пускового импульса электрического напряжения в логических уровнях, запускающего начало измерения.The trigger bus is used to receive a trigger pulse of electrical voltage at logic levels, which triggers the start of the measurement.
Шина числа эталонных импульсов является выходной информационной шиной, на которой выставляется двоичный код числа эталонных импульсов из счетчика 7.The bus of the number of reference pulses is an output information bus on which the binary code of the number of reference pulses from the
Шина числа входных импульсов является выходной информационной шиной, на которой выставляется двоичный код числа сосчитанных входных импульсов из счетчика 8.The bus of the number of input pulses is an output information bus on which the binary code of the number of counted input pulses from
Измеряемая частота равна эталонной частоте умноженной на число входных импульсов и деленной на число эталонных импульсов.The measured frequency is equal to the reference frequency multiplied by the number of input pulses and divided by the number of reference pulses.
В ПЛИС 2 спроектированы с помощью программных средств первый D-триггер 3, второй D-триггер 4, элемент И 5, S-триггер 6, счетчик 7 эталонной частоты, счетчик 8 измеряемой частоты, элемент ИЛИ 9. В качестве ПЛИС 2 может быть использована, например, программируемая логическая интегральная схема EP3C16F484C6 семейства Cyclone III фирмы ALTERA, имеющая следующие ресурсы: 15,5 тыс. логических элементов, 20 выделенных тактовых линий синхронизации, четыре тактовых ввода, общее количество вводов 484. Максимальная частота переключения триггеров и счетчиков в ПЛИС 2 - 330 МГЦ. Программа конфигурирования ПЛИС 2 хранится, например, в микросхеме Flash памяти EPCS16SI8 фирмы ALTERA, содержащей 16 Кбит памяти (микросхема Flash памяти на чертеже не показана).In
Первый D-триггер 3, элемент И 5, второй D-триггер 4 служат для привязки пускового импульса к тактовым импульсам генератора 1. На выходе элемента И 5 формируется импульс длительностью, равной периоду тактовых импульсов, фронт которого с небольшой задержкой совпадает с фронтом тактового импульса, следующего первым после фронта пускового импульса. Импульс на выходе элемента И 5 позволяет установить по пусковому импульсу S-триггер 6 в лог. «1» синхронно с тактовыми импульсами.The first D-flip-flop 3,
Импульс на выходе S-триггера 6 управляет счетчиком 7 и счетчиком 8 синхронно с тактовыми импульсами.The pulse at the output of the S-flip-flop 6 controls the
После достижения в счетчике 8 половины емкости (с целью обеспечения заданной точности измерения частоты) старший разряд счетчика 8 инициализирует синхронное прекращение счета периодов эталонной частоты в счетчике 7.After reaching half of the capacity in the counter 8 (in order to ensure the specified frequency measurement accuracy), the high bit of the
Генератор 1 установлен на общей печатной плате с помощью объемного монтажа, микросхема ПЛИС 2 установлена на общей печатной плате с помощью поверхностного монтажа. Входная шина, пусковая шина, шина числа эталонных импульсов, шина числа входных импульсов и соединение генератора 1 с ПЛИС 2 выполнены на общей печатной плате печатным способом. Общая печатная плата на чертеже не показана.Generator 1 is mounted on a common PCB using bulk mounting,
На чертеже не показано питание генератора 1 и ПЛИС 2.The drawing does not show the power supply of generator 1 and
Блок измерения частоты следования импульсов работает следующим образом. Описание приводится по чертежу.The unit for measuring the pulse repetition rate operates as follows. The description is based on the drawing.
Подразумевается, что питание на генератор 1 и ПЛИС 2 подано. Также подразумевается, что программа конфигурирования загружена в ПЛИС 2 из микросхемы Flash памяти.It is assumed that power is supplied to generator 1 and
В исходном состоянии D-триггер 3, D-триггер 4, S-триггер 6, счетчик 7, счетчик 8 обнулены (цепи обнуления на чертеже не показаны). На выходе D-триггера 3, S-триггера 6, на выходе переполнения счетчика 7, на выходе старшего разряда счетчика 8 установлен уровень лог. «0», на инверсном выходе D-триггера 4 установлен уровень лог. «1». Уровень лог. «0» с выхода D-триггера 3 через элемент И 5 поступает на вход установки в лог. «1» S-триггер 6 и запрещает установку S-триггера 6 в лог. «1» по тактовым импульсам. Уровень лог. «0» с выхода S-триггера 6 поступает на вход разрешения счета счетчика 7, на вход разрешения счета счетчика 8 и запрещает счет импульсов.In the initial state, D-flip-flop 3, D-flip-flop 4, S-flip-flop 6,
Импульсы генератора 1 поступают на второй ввод (тактовый) ПЛИС 2. Внутри ПЛИС 2 тактовые импульсы распространяются по выделенным тактовым линиям с одинаковой минимальной задержкой. Тактовые импульсы поступают на тактовый вход D-триггера 3, D-триггера 4, S-триггера 6, счетчика 7. Тактовые импульсы синхронизируют работу триггеров и счетчика внутри ПЛИС 2, исключая сбои на высокой тактовой частоте, когда сказываются задержки распространения импульсов внутри ПЛИС 2.The pulses of generator 1 are fed to the second input (clock) of
Входные импульсы измеряемой частоты поступают на третий ввод ПЛИС 2. Внутри ПЛИС 2 они поступают на тактовый вход счетчика 8.Input pulses of the measured frequency go to the third input of
До поступления пускового импульса на пусковую шину тактовые и входные импульсы не меняют исходное состояние счетчиков 7 и 8, так как на входе разрешения счета счетчика 7 и счетчика 8 установлен уровень лог. «0» с выхода S-триггера 6. Уровень лог. «0» на выходе S-триггера 6 удерживается до тех пор, пока лог. «0» присутствует на входе установки в лог. «1» S-триггера 6. На входе установки в лог. «1» S-триггера 6 лог. «0» установлен с выхода D-триггера 3 через элемент И 5.Before the start pulse arrives at the start bus, the clock and input pulses do not change the initial state of
В произвольный момент времени на пусковую шину поступает пусковой импульс лог. «1», инициализирующий начало измерения частоты входных импульсов. Пусковой импульс через первый ввод ПЛИС 2 поступает внутри ПЛИС 2 на информационный вход D-триггер 3. Первый тактовый импульс, пришедший первым на тактовый вход D-триггера 3 после фронта пускового импульса, то есть после перехода лог. «0» на лог. «1» на пусковой шине, записывает лог. «1» в D-триггер 3. На выходе D-триггера 3 происходит переход лог. «0» на лог. «1» с небольшой задержкой относительно фронта первого тактового импульса. Уровень лог. «1» с выхода D-триггера 3 поступает на информационный вход D-триггера 4 и на первый вход элемента И 5. Второй тактовый импульс после фронта пускового импульса записывает лог. «1» в D-триггер 4. На инверсном выходе D-триггера 4 происходит переход лог. «1» на лог. «0» с небольшой задержкой относительно фронта второго тактового импульса. Уровень лог. «0» с инверсного выхода D-триггера 4 поступает на второй вход элемента И 5. Элемент И 5 сравнивает по логике И логические уровни на первом и втором входе. Совпадение уровней лог. «1» происходит в интервале времени между фронтами первого и второго тактовых импульсов. На выходе элемента И 5 формируется импульс лог. «1» длительности, равной периоду тактовых импульсов, немного задержанный относительно фронтов первого и второго тактовых импульсов. Импульс с выхода элемента И 5 поступает на вход установки в лог. «1» (S-вход) S-триггера 6, разрешая установку S-триггера 6 в лог. «1». Второй тактовый импульс после фронта пускового импульса устанавливает S-триггер 6 в лог. «1», поскольку фронт второго тактового импульса находится в пределах длительности импульса на S-входе S-триггера 6 из-за небольшой задержки импульса в элементе И 5. Уровень лог. «1» с выхода S-триггер 6 с небольшой задержкой относительно фронта второго тактового импульса поступает на вход разрешения счета счетчика 7 и на вход разрешения счета счетчика 8. Уровень лог. «1» на входе разрешения счета разрешает счет тактовых импульсов в счетчике 7 и счет входных импульсов в счетчике 8. Счетчик 7 на каждом тактовом импульсе прибавляет единицу на разрядных выходах, начиная с третьего тактового импульса из-за задержки установки лог. «1» на выходе S-триггера 6. Время измерения начинается со второго тактового импульса, поскольку после фронта второго тактового импульса открываются счетчики 7 и 8. Счетчик 8 производит счет входных импульсов. Отмеченные небольшие задержки обусловлены задержками срабатывания триггеров в ПЛИС 2 и составляют менее 1 нс.At an arbitrary moment in time, a start pulse is sent to the start bus. "1", which initiates the start of measuring the frequency of the input pulses. The start pulse through the first input of
При достижении счетчиком 8 половины емкости на выходе старшего разряда счетчика 8 появляется уровень лог. «1», который через элемент ИЛИ 9 поступает на вход установки в лог. «0» (R-вход) S-триггера 6. Тактовый импульс, поступивший первым на тактовый вход S-триггера 6 после установки лог. «1» на R-входе S-триггера 6, устанавливает S-триггер 6 в лог. «0» с небольшой задержкой. Тактовый импульс, который устанавливает S-триггер 6 в лог. «0», прибавляет единицу на разрядных выходах счетчика 7. Уровень лог. «0» с выхода S-триггера 6 поступает на вход разрешения счета счетчика 7 и на вход разрешения счета счетчика 8. Счет импульсов в счетчике 7 и в счетчике 8 прекращается. Происходит окончание измерения. В счетчике 7 сохраняется код числа эталонных импульсов, в счетчике 8 сохраняется код числа сосчитанный входных импульсов. Окончание измерения и счет числа эталонных импульсов происходят синхронно по одному и тому же тактовому импульсу. Число эталонных импульсов надежно связано с окончанием измерения и является достоверным.When the
Время измерения равно длительности удержания лог. «1» на выходе S-триггера 6. Уровень лог. «1» на выходе S-триггера 6 устанавливается по фронту тактового импульса после фронта пускового импульса и сбрасывается в лог. «0» по фронту тактового импульса после достижения счетчиком 8 половины емкости. Код на разрядных выходах счетчика 7 равен целому числу периодов эталонной частоты.The measurement time is equal to the duration of the log hold. "1" at the output of the S-flip-flop 6. Level log. "1" at the output of the S-flip-flop 6 is set on the front of the clock pulse after the front of the start pulse and is reset to log. "0" on the front of the clock pulse after the
В случае высокой частоты входных импульсов, счет которых до половины емкости счетчика 8 происходит в течение одного периода эталонной частоты, код числа эталонных импульсов в счетчике 7 будет равен единице. В этом случае по фронту второго тактового импульса счетчик 7 откроется, а по фронту третьего тактового импульса закроется. По фронту третьего тактового импульса счетчик 7 прибавит единицу на разрядных выходах.In the case of a high frequency of input pulses, the count of which to half the capacity of the
В случае низкой частоты входных импульсов переполнение счетчика 7 возникает раньше набора половины емкости счетчиком 8. В этом случае на всех разрядных выходах счетчика 7 устанавливается лог. «1», а на выходе переполнения счетчика 7 появляется импульс лог. «1», который проходит через элемент ИЛИ 9 на R-вход S-триггера 6. Уровень лог. «1» на R-входе разрешает следующему тактовому импульсу установить S-триггер 6 в лог. «0». Следующий тактовый импульс устанавливает лог. «0» на выходе S-триггера 6 и на всех разрядных выходах счетчика 7. Уровень лог. «0» с выхода S-триггера 6 поступает на вход разрешения счета счетчика 7 и запрещает счет импульсов в счетчике 7. Счетчик 7 останавливается в состоянии лог. «0» на всех разрядных выходах. Уровень лог. «0» на всех разрядных выходах счетчика 7 свидетельствует о невозможности достичь заданной точности измерения входной частоты даже за максимальное время измерения.In the case of a low frequency of input pulses,
Код числа эталонных импульсов на разрядных выходах счетчика 7 через группу четвертых вводов ПЛИС 2 поразрядно поступает на шину числа эталонных импульсов. Код числа входных импульсов на разрядных выходах счетчика 8 через группу пятых вводов ПЛИС 2 поразрядно поступает на шину числа входных импульсов. Измеренная частота следования входных импульсов в блоке равна частоте генератора 1, умноженной на число входных импульсов (код счетчика 8) и деленной на число эталонных импульсов (код счетчика 7).The code of the number of reference pulses at the bit outputs of the
Данные на шине числа эталонных импульсов и окончание измерения синхронизированы, поскольку окончание счета числа эталонных импульсов в счетчике 7 и сброс S-триггера 6 в лог. «0» происходят синхронно по тактовому импульсу. Код в счетчике 7 эталонной частоты достоверен с высокой надежностью. Надежность измерения частоты следования импульсов повышена.The data on the bus of the number of reference pulses and the end of the measurement are synchronized, since the end of the count of the number of reference pulses in the
Таким образом, достигается заявленный технический результат, а именно: повышение надежности измерения частоты, благодаря введению синхронизации выходных данных и окончания измерения.Thus, the claimed technical result is achieved, namely: increasing the reliability of frequency measurement, due to the introduction of synchronization of the output data and the end of the measurement.
Источники информацииSources of information
1. Патент RU 2054681 C1, МПК G01R 21/10, 20.02.1996.1. Patent RU 2054681 C1, IPC G01R 21/10, 20.02.1996.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021126807U RU208046U1 (en) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | Pulse repetition rate measurement unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021126807U RU208046U1 (en) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | Pulse repetition rate measurement unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU208046U1 true RU208046U1 (en) | 2021-11-30 |
Family
ID=79174684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021126807U RU208046U1 (en) | 2021-09-13 | 2021-09-13 | Pulse repetition rate measurement unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU208046U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1308926A1 (en) * | 1986-01-02 | 1987-05-07 | Предприятие П/Я Р-6398 | Device for measuring pulse repetition period |
SU1626181A1 (en) * | 1985-12-17 | 1991-02-07 | Вологодский Политехнический Институт | Pulse repetition frequency measuring device |
RU2054681C1 (en) * | 1992-10-09 | 1996-02-20 | Научно-исследовательский институт импульсной техники | Pulse repetition frequency meter |
DE10127428A1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-12 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Frequency measurement device has a counter circuit, flip-flop and control unit to enable frequency measurement by determining the number of pulses within a given time interval |
-
2021
- 2021-09-13 RU RU2021126807U patent/RU208046U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1626181A1 (en) * | 1985-12-17 | 1991-02-07 | Вологодский Политехнический Институт | Pulse repetition frequency measuring device |
SU1308926A1 (en) * | 1986-01-02 | 1987-05-07 | Предприятие П/Я Р-6398 | Device for measuring pulse repetition period |
RU2054681C1 (en) * | 1992-10-09 | 1996-02-20 | Научно-исследовательский институт импульсной техники | Pulse repetition frequency meter |
DE10127428A1 (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-12 | Endress & Hauser Gmbh & Co Kg | Frequency measurement device has a counter circuit, flip-flop and control unit to enable frequency measurement by determining the number of pulses within a given time interval |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7795939B2 (en) | Method and system for setup/hold characterization in sequential cells | |
US5083299A (en) | Tester for measuring signal propagation delay through electronic components | |
US8386828B1 (en) | Circuit for estimating latency through a FIFO buffer | |
TWI398751B (en) | Clock conversion circuit and test device using the same | |
US6807125B2 (en) | Circuit and method for reading data transfers that are sent with a source synchronous clock signal | |
US6473476B1 (en) | Method and apparatus for providing deterministic resets for clock divider systems | |
US20150281031A1 (en) | Apparatus and methods for determining latency of a network port | |
US9250859B2 (en) | Deterministic FIFO buffer | |
US7113886B2 (en) | Circuit and method for distributing events in an event stream | |
US7084679B2 (en) | Method and apparatus for ensuring synchronization of clocks in a multiple clock system | |
RU208046U1 (en) | Pulse repetition rate measurement unit | |
CN107565936B (en) | Logic implementation device of input clock stabilizing circuit | |
US7233543B2 (en) | System and method to change data window | |
CN113985251A (en) | Delay deviation measuring method and device of digital channel and electronic device | |
US6792554B2 (en) | Method and system for synchronously transferring data between clock domains sourced by the same clock | |
CN103675383B (en) | A kind of circuit measuring waveform | |
US6879201B1 (en) | Glitchless pulse generator | |
CN107908097B (en) | Using the time interval measurement system and measurement method of mixing interpolation cascade structure | |
Aloisio et al. | High-precision time-to-digital converters in a fpga device | |
RU208474U1 (en) | Pulse repetition rate measurement unit | |
RU209090U1 (en) | Block for measuring the pulse repetition rate | |
RU208189U1 (en) | Pulse repetition rate measurement unit | |
RU208335U1 (en) | Pulse repetition rate measurement unit | |
RU202557U1 (en) | Time interval conversion block | |
JP2007293845A (en) | Method and device for reading data from serial data source in parallel format |