SU1228030A1 - Устройство дл измерени разности частот импульсов - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  .измерени  рассогласовани  частот. Цель изобретени  - повьпиение быстродействи  и расширение функциональных возможностей. Устройство содер т генератор 1 опорной частоты, формирователь 2 синхроимпульсов, блок 3 синхронизации, одновибраторы 4, 5, элементы 6, 7 И, элемент 8 ИЛИ, реверсивный счетчик 9, счетчики 10, 11, 12., элемент И 13, элемент 14 ИЛИ, триггеры 15, 16, элемент 17 ИЛИ, усреднители 18, 19, сумматор 20, кнопку 21. Повышение быстродействи  и расширение функциональных возможностей достигаетс  за счет введени  реверсивного счетчика 9, формировател  2 синхроимпульсов одновибрато- ров 4,5, триггера 16, усреднителей 18, 19, сумматора 20, при этом обеспечиваетс  бессбойна  работа, вызванна  одновременным поступлением сравниваемых частот f и f при еле- дующих их соотношени х: ,5f, ; f.jf 0,5 f, . 3 ил. (Л

Description

гера 16., а вьйсоды - к соответствующи входам элемента ИЛИ 17, выход котор го соединен с установочным входом сче чика 10 и первым входом усредните- 5 л  18, счетный вход счетчика 10 и 1 подключены к первому и второму выходам формировател  2 соответственно, выход счетчика 11 соединен с входом усреднител  19 и подключен к входу

Изобретение относитс  к измерительной .технике и предназначено дл  изме- рени  рассогласовани  частот.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и расширение функциональных возможностей путем вьшолнени  измерений с запаздыванием не более одного периода входной частоты при любых значени х входных частот, исключени  сбоев, вызва:нных одновремен- О установки в О счетчика 11, первый ным поступлением в устройство импуль- вход элемента И 6 соединен с первым

сов обеих сравниваемьрс частот и формировани  выходного сигнала знака разности сравниваемых частот.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства дл  измерени  разности частот; на фиг. 2 - диаграмма, по сн юща  работу устройства; на фиг. 3 - схема усреднителей.

Устройство дл  измерени  разности частот импульсов содержит генера- ji op 1 опорной частоты, формирователь 2 синхроимпульсов, блок 3 синхронизации , одновибраторы 4 и 5, элементы И 6 и 7, элемент Ш1И 8, реверсивный счетчик 9, счетчики 10 - 12 импульсов, элемент И 13, элемент ИЛИ 14, триггеры 15 и 16, элемент ИЛИ 17, усреднители 18 и 19. сумматор 20 и кнопку 21. Выход генератора 1 опорной частоты подключен к входу формировател  2 синхроимпульсов , выходы формировател  2 подключены к первому и второму входам блока 3 синхронизации, первый выход которого соединен с вторыми входами элементов И 6 и 7, второй выход - с входом одновибратора 4, выхо

Усреднитель 18 содержит реверсивный генератор 22 тока, ключ 23, фильтр 24. Усреднитель 19 аналогичен усреднителю 18, но в нем генератор

которого соединен с входом одновибра- нереверсивный.

тора 5 и первым входом элемента ШШ 8, Устройство дл  измерени  разности выходы элементов И 6 и 7 подключены к счетным входам сложени  и вычитани  реверсивного счетчика 9, управл ющий вход которого соединен с выходом одновибратора 5 и с S-входом триггера 15, вход установки О реверсивного счетчика 9 подключен к выходу элемента И 13, второму входу элемента ИЛИ 8 и установочному входу счетчика 11, выходы реверсивного |счетчика 9 подключены к соответст- |вующим входам элемента ИЛИ 14 и входу параллельного ввода счетчика 12, выход старшего разр да - к второму входу элемента И 13, счетньй вход счетчика 12 соединен с выходом счетчика 10, установочньй вход - с выходом элемента ИЛИ 8 и тактовым входом тригчастот импульсов работает следующим

образом. I

Перед началом работы нажатием 5 кнопки 21 счетчики 9-12 сбрасывают с  в нуль. Последовательность пр моугольных импульсов с выхода опорного генератора 1 подаетс  на вход формировател  2 синхроимпульсов, который 30 формирует две сдвинутых по фазе на 180 последовательности синхронизирую щих импульсов частотой f (f j., ,f с поступающих на входы блока 3 синхронизации , на два других входа которо- 55 го поступают сравниваемые частоты M f, и f. Синхроимпульсы последовательностей f , fсг обеспечивают передачу импульсов входных частот f,

80302

гера 16., а вьйсоды - к соответствующим входам элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с установочным входом счетчика 10 и первым входом усредните- 5 л  18, счетный вход счетчика 10 и 11 подключены к первому и второму выходам формировател  2 соответственно, выход счетчика 11 соединен с входом усреднител  19 и подключен к входу

О установки в О счетчика 11, первый вход элемента И 6 соединен с первым

выходом триггера 15 и первым входом элемента И 1.3, первьй вход элемента И 7 подключен к второму выходу

триггера 15 и информационному входу триггера 16, выходы устреднителей 18 и 19 подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 20, кнопка 21 подключена к входу сброс

реверсивного счетчика 9, счетчиков 10- 12, третий и четвертый входы блока 3 синхронизации  вл ютс  входами устройства , выходы триггера 16  вл ютс  первым выходом устройства, выходы

триггера 16  вл ютс  первым выходом устройства, а выход сумматора 20 - с вторым выходом устройства, причем первый выход устройства подключен к второму входу усреднител  18, на

информационные входы реверсивного счетчика 9 задают число М, равное соотношению масштабов входных часто-Г. Дл  простоты реализации целесообразно число М выбирать из р да 10;

100; 1000 и т.д.

Усреднитель 18 содержит реверсивный генератор 22 тока, ключ 23, фильтр 24. Усреднитель 19 аналогичен усреднителю 18, но в нем генератор

нереверсивный.

Устройство дл  измерени  разности

частот импульсов работает следующим

образом. I

Перед началом работы нажатием кнопки 21 счетчики 9-12 сбрасываютс  в нуль. Последовательность пр моугольных импульсов с выхода опорного генератора 1 подаетс  на вход формировател  2 синхроимпульсов, который формирует две сдвинутых по фазе на 180 последовательности синхронизирующих импульсов частотой f (f j., ,f с поступающих на входы блока 3 синхронизации , на два других входа которо- го поступают сравниваемые частоты M f, и f. Синхроимпульсы последовательностей f , fсг обеспечивают передачу импульсов входных частот f,

на первый выход у зла 3 синхронизации а f, - на второй выход узла 3 со сдвигом по фазе (исключа  одновременное поступление импульсов двух частот на выходы узла 3 синхронизации, что могло бы привести к сбою в работе устройства).

В момент времени tg-j (фиг. 2) одно вибратор 4 формирует импульс. Выходной импульс одновибратора 4, прохо- д  через элемент 8 ИЛИ, поступает на установочный вход счетчика 12, обеспечива  запись в него выходного сигнала реверсивного счетчика 9, и на тактовый вход триггера 16, пере- писыва  в него содержимое триггера 15. По окончании импульса на выходе одновибратора 4 по его заднему фронту одновибратор 5 формирует импульс , который, поступает на устаио- вочдьда вход реверсивного счетчика 9, обеспечива  запись в него числа М, соответствующего отношейию масштабов сравниваемых частот, и на S-входе триггера 15 - знака числа в реверсив ном счетчике ,9, формиру  на выходах триггера 15 состо ние, соответствующее положительному числу, что приводит к открыванию элемента И 7, после чего на вычитающий счетный вход счет чика 9 начинают поступать импульсы последовательности M/f, , уменьша  его содержимое. В момент времени t, (фиг. 2) содержимое счетчика 9 уменьшаетс  до нyл J об этом сигнализиру- ет выходной сигнал элемента Ш1И 14. который, поступа  на тактовый вход триггера 15, переводит его в состо - .ние, соответствующее отрицательному числу в счетчике 9, по которому от- крываетс  элемент И 6, и импульсы последовательности М , начинают поступать на суммирукиций счетный вход счетчика 9.,

В момент времени t (фиг. 2) при- ходит очередной импульс последовательности по которому последовательно , как было показано выше, срабатывают одновибраторы 4 и 5. I

По импульсу одновнбратора 4 через элемент ИЛИ 8 содержимое реверсивного счётчика 9 переписываетс  в счетчик 12, а информаци  о знаке разности частот (fj-fj) с выхода триггера 15 переноситс  в триггер 16.

Число, насчитываемое в реверсивном счетчике 9 и триггере 15 за период низкой частоты f

f Т М Ц---,

где Т - текущий период последовательности f ,

т.е. пропорционально относительной разности сравниваемых частот с учетом знака этой разности.

После записи в счетчик 12 числа uN на выходе элемента ИЛИ 17 формируетс  сигнал 1, поступающий на вход усреднител  18 и на установочньм вход счетчика-делител  10, разблокиру  его При этом последовательность синхроимпульсов с выхода формировател  2 синхроимпульсов через счетчик 10, работающий в режиме делител  частоты поступает на счетный вход счетчика 12 уменьша  его содержимое от AN до нул  вследствие чего на выходе элемента ИЛИ 17 формируетс  сигнал О, который блокирует счетчик 10, после чего импульсы на вход счетчика 12 не поступают. По заднему фронту импульса на- выходе одновибратора 4 срабатывает одновибратор 5 и процесс измерени  повтор етс .

Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 17 формируетс  импульсна  последовательность с частотой следовани  f и длительностью импульсов

Т7к7; - частота следовани  синхроимпульсов на выходе формировател  2;

К - коэффициент пересчета счетчика 10.

Как видно из выражений (1) и (2), длительность импульсов на выходе элемента 17 пропорциональна относительной разности сравниваемых частот.

В случае, если соотношение частот fj и fj таково, что за период частоты fjj содержимое реверс ивногр счетчика 9 и триггера 15 знака изменитс  до -М (если ,5 f,), что фиксируетс  элементом И 13, по выходному сигналу элемента И 13 сбрасываетс  в нуль счетчик 9, а в счетчик 11 (самоблокирующийс  в нуль) записываетс  посто нное число Q. После записи числа Q на выходе счетчика 11 устанавливаетс  уровень 1. Счетчик 11 разблокируетс  и под действием последовательности импульсов синхронизации ff , поступающих на его счетный вход с выхода формировател  2 синхроимпульсов, его содержимое

51228030

уменьшаетс  с Q до-О, после чего счетчик 11 самоблокируетс , а на его выходе устанавливаетс  снова уроэл с фи 5

вень О. Если реверсивный счетчик 9 снова достигнет состо ни  -М, процесс повторитс . Таким образом, на выходе счетчика 11 формируетс (,, фиг. 2) п импульсов длительностью

Число импульсов переполнени  определ етс  выражением

- 1.

-г где п - целое число;

f - частота, максимально близка  -к f, ,но период ее целое раз укладываетс  в периоде частоты f .

Когда на выходе элемента И 13 по вл етс  фиксирующий состо ние -М импульс, который через элемент 8 ИЛИ поступает также на установочньй вход счетчика 12, поскольку на информационных Р -входах счетчика 12 во всех разр дах находитс  уровень О канал измерител  (счетчики 10 и 12, элемент ИЛИ 17, усреднитель 18 при ) в работе не участвует. В момент времени tg (фиг. 2), после прихода очередного импульса частоты fj, содержимое реверсивного счетчика 9 не достигает -М. В этом случае импульс -М на выходе элемента И 13 не формируетс  и счетчик 11 остаетс  в нуле. По команде с выхода одновибратора 4 содержимое реверсивного счетчика ANj (см. фиг. 2) переписываетс  из реверсивного счетчика 9 в счетчик 12, после чего на выходе элемента ИЛИ 17 аналогично описанному формируетс  единичный импуль длительностью

г,кс (tg-tp K,-M-f,iir- r

Преобразу  последнее выражение, получают

f -f

т -V ы - о,-К;М.

Сигнал на выходе 2 устройства проЬорционален абсолютной разности сравниваемых частот с учетом знака разности , формируемого на выходе 1 уст-- ройства.

Усреднитель 18 (19) работает следующим образом.

При отсутствии импульса с выхода элемента ИЛИ 17 ключ 23 открыт и ток с выхода генератора тока 22 на вход фильтра 24 не поступает. При наличии входного импульса

ключ 23 закрываетс  и импульс тока по длительности, равный входному и соответствующий по з наку состо нию триггера 16 через фильтр 24, поступает на вход сумматора 20. Среднее значение тока, поступающего на вход сумматора 20 с выхода измерител  18 С,

-г- -ч- „

,, -J-rr/ т,, где 1 - выходной ток реверсивного

генератора 22 тока. Измеритель 19 работает аналогично. Среднее значение тока, поступающего на вход сумматора 20 с выхода измери- тел  19,

ср2

где 1,,

I

ГТ2

n , 2

- ВЫХОДНОЙ ток нереверсивно- го генератора 22 тока. При равенстве величин токов генераторов

zo го

.I,,-m.(f,-f2),

где m - масштабный коэффициент;

30

-напр жение сумматора 20;

-коэффициент передачи сумматора 20.

Предлагаемое устройство работает в трех режимах: ,5-f,;

,, ;

выход измерител  на естественное ограничение. В первом режиме в работе участвует только, канал измерител  18, а во втором - оба канала 18 и 19. В обоих случа х выходной сигнал (выход сумматора 20) пропорционален абсолютной разности сравниваемых -входных частот, т.е. устройство обеспечивает быстродействующее измерение разности частот следовани  импульсов, в том числе если одна из частот равна нулю.

Использование предлагаемого устрой- ства позвол ет повысить быстродействие измерени  разности частот, поскольку измерение может осуществл тьс  за один период входной частоты и обеспечивает работоспособность устройства при любом соотношении входных частот, даже если одна из них равна нулю, т.е. имеет более широкие функциональные возможности.

Claims (1)

1. Формула из обретени 

   Устройство дл  измерени  разности частот импульсов, содержащее генератор опорной частоты, три счетчика импульсов , три элемента И, три элемента ИЛИ, триггер, при этом выход первого элемента ИЛИ соединен с тактовым входом триггера, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с установочным входом первого счетчика импульсов , отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и расширени  функциональных возможностей , в него введены реверсивный счетчик, формирователь синхроимпульсов , блок синхронизации, два од- новибратора, второй триггер, два усреднител ,и сумматор, при этом выход генератора опорной частоты соединен с входом формировател  синхроимпульсов , первый выход которого соединен со счетным входом второго счетчика и первым входом блока синхронизации , а второй выход - со счетным входом третьего счетчика и вторым входом блока, синхронизации, первый выход которог о соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены со счетными входами сложени  и вычитани реверсивного счетчика соответственно второй выход блока синхронизации через последовательно соединенные пер- вый и второй одновибраторы соединен с установочным входом реверсивного счетчика и S-входом первого триггера

   5

   0

   5

   первый выход которого соединен с первым входом третьего элемента И,, а второй выход - с первым входом второго элемента И, и информационным вхо- 5 дом второго триггера, тактовый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого одновибра- тора, а второй вход - с выходом третьего элемента И, установочным входом третьего счетчика и входом установки в О реверсивного счетчика, входы параллельного ввода первого счетчика поразр дно соединены с входами первого элемента ИЛИ и с выходами реверсивного счетчика, причем выход старшего разр да реверсивного счетчика соединен с вторым входом третьего элемента И, счетный вход первого счетчика соединен с выходом второго счетчика,

   а выходы - с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ, установочный вход второго счетчика подключен к выходу третьего элемента ИЛИ и первому

   , входу первого усреднител , выход которого соединен с первым входом сумматора , второй вход которого соединен с выходом второго усреднител , вход которого соединен с выходом третьего счетчика и его входом установки в О, третий и четвертый входы -бло- ка синхронизации  вл ютс  первым и вторым входом устройства, а выходы второго триггера и сумматора - первым и вторым выходами устройства, причем первый выход устройства соединен с вторым входом первого усреднител .

   0