SU1226326A1 - Цифровой измеритель отношени двух частот - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к радио- измерительной технике и предназначено дл  измерени  отношени  частот.

Цель изобретени  - coкpaD eниe времени измерени  достигаетс  за счет поразр дного определени  цифр результата измерени .

На фиг.1 представлена структурна  схема цифрового измерител  отношени  двух частот; на фиг.2 - функциональна  схема блока управлени ; на фиг.З и 4 - временные диаграммы, по сн ющие их работу соответственно.

Цифровой измеритель отношени  двух частот содержит первый 1 и второй 2 формирователи, элементы И 3 - 5, элемент ИЛИ 6, блок 7 управлени , генератор 8, счетчик 9, вентильную группу 10, реверсивный счетчик 1I, распределитель 12 импуль- сов и счетчик 13 результата. Позици ми 14.- 16 обозначе гы соответственно вход частоты F , вход частоты F и шина Запуск устройства.

Первый выход формировател  I объ- единён с первыми входами блока 7 управлени , элементов И 3 и 5. Второй выход формировател  1 подключен через элемент И 4 к входу вычитани  реверсивного счетчика 11. Первый выход , блока управлени  объединен с вторыми входами элементов И 4 и 5. , Третьи входы всех элементов И подключены к генератору 8, Выходы элементов И 5 и 4 объединены через элемент ИЛИ 6 со счетным входом счетчика 9, другой вход которого объединен с вторым входом блока 7 управлени  и подключен к второму формирователю 2.

10

ts

2263262

задержки подключен к четвертому выходу блока 7, а через второй элемент 18 задержки и элемент ИЛИ 24 к другому входу которого подключают пер 5 ВЫЙ вход блока 7, соединен с первым входом триггера- 21, другой вход которого объединен с третьим входом блока 7 управлени , входами триггеров 23 и 22. Второй вход блока 7 объединен с входом элемента И 20 и входом формировател  25, выход которого через элемент И 19, другим входом подключенного к выходу триггера 21, подключен к обэ единенным другим входам триггеров 21 и 22, выход последнего из которых через элемент И 20 подключен к третьему выходу блока 7. Выходы триггера 23  вл ютс  одновременно первым и вторым выходами блока 7.управлени . На фиг.1 римскими цифрами обозначены входы и выходы блоков 1 и 7. Следует отметить, что выход 1 разр да счетчика 9 соединен через схему 10 с входом 2 разр да реверсивного счетчика и т.д. В общем случае количество декад всех счетчиков определ етс  максимально возможным значением целочисленной части отношени  и дробной части отношени  .

На фиг.З приведены временные диаграммы , по сн ющие работу блока 7 управлени  , где: ct - сигнал на входе 1 блока 7 управлени ; S - сигнал на 35 входе 1I блока управлени  с выхода формировател  2; & - сигнал на выходе формировател  25 коротких импульсов; и - потенциал на выходе триггеров 21 и 22; е - импульсы Т

20

25

30

Выходы декад счетчика 9 через вентиль- выходе III блока 7; ж и - потенную группу 1 о подключены к входам реверсивного счетчика 11 со сдвигом на одну декаду. Выход последней декады реверсивного счетчика 11 обеспечивает подключение соответствующих выходов распределител  12 импульсов к входам декад счетчика 13 результата , а с другой стороны подключаетс  к третьему входу блока 7 управлени , третий и четвертый выходы которого подключены к управл ющим входам распределител  12 и вентильной группы 10.

Блок 7 управлени  (фиг.2) содержит два элемента 17 и 18 задержки, два элемента И 19 и 20, три триггера 21 - 23, элемент ИЛИ 24 и формирователь 25 импульсов. Третий вход блока 7 управлени  через элемент 7

циал на выходе триггера 23, выход и 11 блока 7; О - сигнал управлени  на входе lil блока 7; k и А - положение сигнала управлени  на выходе

45 IV блока 7 и выходе элемента 18 задержки ,,

На с()иг. 4 - приведены временные диаграммы сигналов в различных точках схемы, иллюстрирующие принцип работы

50 и особенности измерител , где: q - потенциал на выходе i формировател  1; - импульсы частоты fj на выходе формировател  2;, 6 - положение сигналов на входе сложени  счетчика 1 1 ;

Z5 1 - импульсы fg на счетном входе счетчика 9; q - положение сигналов на вычитающем входе счетчика 11 ; С - имг(ульс на выходе счетчика 1 1 ;

10

ts

263262

задержки подключен к четвертому выходу блока 7, а через второй элемент 18 задержки и элемент ИЛИ 24 к другому входу которого подключают пер 5 ВЫЙ вход блока 7, соединен с первым входом триггера- 21, другой вход которого объединен с третьим входом блока 7 управлени , входами триггеров 23 и 22. Второй вход блока 7 объединен с входом элемента И 20 и входом формировател  25, выход которого через элемент И 19, другим входом подключенного к выходу триггера 21, подключен к обэ единенным другим входам триггеров 21 и 22, выход последнего из которых через элемент И 20 подключен к третьему выходу блока 7. Выходы триггера 23  вл ютс  одновременно первым и вторым выходами блока 7.управлени . На фиг.1 римскими цифрами обозначены входы и выходы блоков 1 и 7. Следует отметить, что выход 1 разр да счетчика 9 соединен через схему 10 с входом 2 разр да реверсивного счетчика и т.д. В общем случае количество декад всех счетчиков определ етс  максимально возможным значением целочисленной части отношени  и дробной части отношени  .

На фиг.З приведены временные диаграммы , по сн ющие работу блока 7 управлени  , где: ct - сигнал на входе 1 блока 7 управлени ; S - сигнал на 35 входе 1I блока управлени  с выхода формировател  2; & - сигнал на выходе формировател  25 коротких импульсов; и - потенциал на выходе триггеров 21 и 22; е - импульсы Т

20

25

30

выходе III блока 7; ж и - потенциал на выходе триггера 23, выход и 11 блока 7; О - сигнал управлени  на входе lil блока 7; k и А - положение сигнала управлени  на выходе

45 IV блока 7 и выходе элемента 18 задержки ,,

На с()иг. 4 - приведены временные диаграммы сигналов в различных точках схемы, иллюстрирующие принцип работы

50 и особенности измерител , где: q - потенциал на выходе i формировател  1; - импульсы частоты fj на выходе формировател  2;, 6 - положение сигналов на входе сложени  счетчика 1 1 ;

Z5 1 - импульсы fg на счетном входе счетчика 9; q - положение сигналов на вычитающем входе счетчика 11 ; С - имг(ульс на выходе счетчика 1 1 ;

н - группы импульсов частоты F , поступающие на соответствующие декады счетчика 13 результата.

Временные диаграммы на фиг.4 иллюстрируют работу измерител  при измерении отношени  частот F, 43,6 1 10 Гц и F2 10,3 10 Гц с точ- ностью до сотой доли отношени  FI /F 4,23, где п - любое целое число.

Цифровой измеритель отношени  двух частот работает следующим образом .

В исходном состо нии генератор 8 вырабатывает периодическую последовательность высокостабильных по частоте сигналов, следующих с высокой частотой повторени  f . На входы 14 и 15 поступают периодические сигналы соответствующих частот, которые в формировател х 1 и 2 преобразуютс  в импульсные последовательности коротких импульсов, следующие с частотами F, и F. Реверсивный счетчик 11 и счетчик 13 результата наход тс  в нулевом состо нии. На первом входе, первом и четвертом выходах блока 7 управлени  отсутствует разрешающий потенциал в результате чего элементы И 3 - 5 и вентильна  группа 10 закрыты. Распределитель 12 импульсов находитс  в состо нии, при котором его сигнальный вход, соединенный с третьим выходом блока 7 управлени , подключен к его первому выходу. Св зи, необходимые дл  установки в исходное состо ние счетчиков 11 и 13, распределител  12 импульсов, формировател  1 и блока 7 управлени  дл  упрощени  на фиг.1 не показаны.

Измерени  начинаютс  с подачей на щину 16 разрешающего сигнала. По первому импульсу последовательности F (фиг.35) формирователь 1 на первом выходе вырабатывает разрешающий сигнал длительностью (фиг.4 ),

торый, поступа  на первый вход блока 7, готовит его к работе и одновременно обеспечивает возможность открывани  элемента И 3, которьШ начинает пропускать импульсы образцового периода Тд -т- с генератора 8 на

мирующий вход (фиг.4 6) реверсивного счетчика 11. Первый вслед за сигналом Fj сигнал с формировател  2 (фиг. 4 Б 1,) поступает на блок 7, в ре

зультате чего на первом выходе (фиг.ЗА) по вл етс  разрешающий потенциал , а на втором (фиг.За) запирающий . При этом прекращаетс  подача

импульсов Тр на суммирующий вход

счетчика 11, импульсы Т начинают поступать через открытый элемент И 5, элемент ИЛИ 6 на счетный вход счетчика 9. Таким образом, начина  с

этого момента t (фиг.4 ), счетчик 9 заполн етс  импульсами и периодически сбрасываетс  в нуль импульсами с выхода формировател  2, которые через открытый элемент И 4, блок 7 и

распределитель 12 импульсов поступают на вход соответствующей декады счетчика 13 результата (интервал Т, фиг.4ж).

20

Через врем  Т --(момент t,, 2 F

фиг.412) состо ние формировател  1 изменитс  на противоположное. В результате- этого снимаетс  разрешающий потенциал с элементов И 5 и 3 и по25  вл етс  на входе элемента И 4. Элемент И 4 открываетс , начина  пропускать импульсы Тд на вычитающий вход счетчика 11 (фиг.4 ) и продолжа  подачу их на счетный вход счетчика 9 j

30 Код в счетчике 11 (пропорциональный интервалу Фиг.4Ь), записанный к моменту прохождени  первого импульса Т. на второй вход блока 7 управлени , начинает уменьшатьс  и в

35 момент стирани  последнего значени  кода в самом старшем разр де счетчика 11 этот сигнал (фиг.4е) воздействует на третий вход блока 7 управлени  вызывает изменение разрешающих

40 потенциалов на его первом и втором выходах, производ  при этом отключение третьего выхода блока 7 от распределител  12. Одновременно этим же сигналом производитс  отсоединение

45 сигнального входа распределител  12 от входа декад целой части отношени  счетчика 13 и присоединени  сигнального входа по входу декады долей результата счетчика 13. Элемент И 4

50 запираетс , прекраща  подачу импульсов Тд на счетчик 13. К этому моменту импульсы Т подавались на счетчик 9 в течение интервала в точности равного Тл (разность t и t- фиг.42),

55 а число импульсов N/ частоты F , прошедшее через распределитель 12 на . счетчик 13 результата, равно целому числу периодов Tj (дл  выбранного при f

мера Ni 4 фиг.4ж), укладывающемус  в интервале Т. Поскольку каждым импульсом с формировател  2 счетчик 9 обнулилс , то на нем остаетс  код Ng остатка интервал t,, - t) той дробной части периода Т , котора  совместно с целым.числом N периодов Т составл ет длительность интервала Т2 Н этом по сути кончаетс  первый цикл работы измерител  - цикл определени  целой- части результата отношени .

С некоторой задержкой, определ емой элементом 17, сигнал с выхода IV блока управлени  воздействует на управл ющий вход вентильной группы 10, под действием которого она переносит код остатка из счетчика 9 и с умножением в 10 раз записывает его в реверсивном счетчике 11 (интервал tg фиг.4 ).

После еще одной задержки, необходимой дл  перезаписи и установки кода в счетчике 11, блок з равлени  вернетс  в исходное состо ние, при котором первый из очередных импуль- сов формировател  2 (фиг.4 о 6) вызовет очередное изменение выходных потенциалов на первом и в уором вы- ;ходах блока 7, Разрешающим сигналом с первого выхода блока 7 открываетс  элемент И 4 и импульсы Т с гене- .ратора 8 подаютс  на вычитаю дий вход реверсивного счетчика 11 (фиг.4 ), а также начинаетс  заполнение от нул  счетчика 9 (фиг.4 ) через элементы 4 и 6. Код,счетчика 11, который был равен 10 N, начинает уменьшатьс , С этого момента времени с выхода формировател  2 импульсы Т{ через третий выход блока 7 поступают на вход декады дес тых долей (импульсы 7 и 8 фиг.4ж) отношени  счетчика 13 результата . Этим моментом времени начинаетс  второй цикл работы измерител  - цикл определени  дес тых доле результата.

Этот цукл длитс  до тех пор, пока вычитающими импульсами не обнулитс  реверсивный счетчик II, т.е. в течение интервала времени, равного 10 Ng, к Тд . В конце этого интервала, когда в реверсивном счетчике установитс  код нул  и сигнал такого состо ни  .поступит на третий вход блока 7 управлени  на счетчик 9 поступит 10 « NO, импульсов Тд, но останетс  в нем код N(,2 интервала между по0

5

сладким импульсом с формировател  2 и моментом поступ.лени  (10 « N, ) его импульса, а на декаду дес тых долей результата в счетчик 13 поступи т столько импульсов с выхода формировател  2, сколько целых периодов укладываетс  в интервале 10 NQ - Т.

Остальные циклы работы измерител , т.е. циклы определени  сотых, тыс чных и т.д. долей результата, осуществл ютс  аналогично второму циклу. Измерение заканчиваетс  после того, как через распределитель импульсов осуществитс  запись во все декады счет- ч.ика результата..

Технические преимущества по срав- ненио с известным устройством состо т в реализации предлагаемым устройством поразр дного метода счета, что 0 обеспечивает как минимум в Т lO /пТ, раз повь сение быстродействи , причем эффективн:ость использовани  устройства тем Bbmie, чем с большей точностью необходим.о производить измерение .g (п - число, определ ющее с какой точностью производитс  измерение, например , при измерени х с точностью до 5 знака п 5).

Положительный эффект, который может быть получен от использовани  изобретени , состоит в расширении функциональных возможностей, обеспе- чи.вающиЙ5 кроме того, возможность дополнительного определени  характе- 5 ра установлени  частоты (при f const)

0

Формула и 3 о -б р е т е н и  

Claims (2)

1. Цифровой измеритель отношени  двух частот3 содержащий счетчик результата, элемент И и два формировател , входы которых подключены к входным Ешнам устройства, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  быстродействи , в него введены блок управлени , два элемента Hj элемент ИЛИ, генератор, счетчик, вентильна  .группа, реверсивный счетчик , распределитель импульсов, выходами соединенный со счетчиком результата , причем первый выход первого фор.мировател  соединен с первыми входами блока управлени  первого и третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и первьп выходом блока управлени , вторым входом подключенного к выходу второго формиро

Q

5

0

5

вател ,а вторым выходом соединенного с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с выходом генератора и третьими входами первого и второго элементов И, вы ходами второго и третьего элементов И через элемент ИЛИ соединен с инфор мационным входом счетчика, сбросовый вход которого соединен с выходом второго формировател , выходы всех разр дов счетчика соединены через вентильную группу со старшими разр дами реверсивного счетчика, входы сложени  и вычитани  которого подключены соответственно к выходам первого элемента и второго элемента И, выход реверсивного счетчика соединен с управл ющим входом распределител  импульсов и третьим входом блока управлени , сигнальный вход распределител  импульсов соединен с третьим выходом блока управлени , четвертый выход которого соединен с входом управлени  вентильной группы .

2. Измеритель по п. 1, о т л и чающий с  тем, что блок уп5

10

равлени  содержит элемент ИШ, два элемента задержки,-три триггера, два элемента И, формирователь импульсов, первый вход элемента ИЛИ, входы формировател  импульсов и первого элемента задержки  вл ютс  соответственно первым, вторым и третьим входами блока управлени , третий вход блока управлени  соединен с первыми входами триггеров, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого триггера, выход формировател  импульсов соединен через первый элемент И с вторыми входами второго и третье15 го триггеров, выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого

20 соединен с входом формировател  импульсов , второй вход элемента ИЛИ соединен через второй элемент задержки с первым элементом задержки, выходы третьего триггера, второго эле25 мента И и первого элемента задержки  вл ютс  соответственно первым, вторым , третьим и четвертым выходами блока управлени .

Фиг. 2

Z 3 ч 5 6 7 8 Э W 11 12

П П П П|„ Л П П П fl П П J

4-л

КоЗЮл1 КоаЮаг

Остаток и, -7 «JJi

шшнфшф

teJi Остаток й 7i

|Я,2 й ,y,-j

жJ Jыuм Jl JI -J JLJll

Тг ,,)Тиз() Sexa&r целой части Цекада десрт. Цекада сотой fi/Fzдом F,/FZ dofla

ФигЛ

Составите;пь В.Новоселов Редактор Р.Цицика Техред Л.Олейник Корректор С.Черни

Заказ 2125/42 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие., г.Ужгород, ул .Проектна  ,4

и