SU550589A1 - Цифровой измеритель скважности пр моугольных импульсов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  отсчета скважности непосредственно в единицах скважности.

Известно устройство дл  измерени  скважности последовательности пр моугольных имнульсов , содержащее замкнутые контакты, переключатель , схему нормировани  импульсов по амплитуде, регул тор напр жени , вольтметр и триггер 1.

Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерени  скважности пр моугольных импульсов.

Из известных цифровых измерителей скважности с непосредственным отсчетом наиболее близким но технической сущности  вл етс  цифровой измеритель, который содержит генератор импульсов эталонной частоты, первый и второй ключи, делитель частоты следовани  импульсов, триггер и счетчик импульсов 2.

Иедостатком известного цифрового измерител   вл етс  недостаточна  точность измерени  скважности пр моугольных импульсов, так как начало измерени , задаваемое иусковым импульсом, поступающим на один из входов триггера, осуществл етс  в любой (случайиый ) момент времени но отнощенню моментам поступлени  импульсов измер емой иоследовательности, а момеит окончани  измерени  всегда совпадает с присутствием импульса на входе измерител . Последнее следует из того, что длительность цикла измерени  задаетс  коэффициентом пересчета Л делител  частоты следовани  имиульсов, на вход которого через ключ поступают счетные импульсы эталонной частоты только в тот момеит , когда на входе измерител  присутствуют импульсы измер емой последовательности. При онределеиии максимальной погрешности измерени  скважности в известном устройстве наихудшим случаем  вл етс  такой, когда момеит заиуска измерител  совпадает с передним фронтом первого входного импзльса, а момент окончани  измерени  совпадает с задним фронтом трго импульса, при этом на вход делител  частоты поступает

q, /ttifoT

импульсов,

где /о - частота следовани  импульсов эталонной частоты; т - длительность имиульса измер емой

последовательности.

Одновременно на вход счетчика импульсов поступает

5, I(m,-l)r +

импульсов,

где Т - иериод следовани  измер емой последовательности .

Тогда измеренна  скважность Qi равна

) 7-+ (mi-l)Q + l

mifo

tni

- действительное значение скважности импульсов измер емой последовательности. Нормированна  максимальна  погрешность

измерени  известного измерител  скважности

равна

Q-Q

mi IQ J

С целью повышени  точности измерени  предлагаемый цифровой измеритель снабжен элементом И, вторым триггером, последовательно соединенными элементом НЕ, третьим триггером и третьим ключом, а также последовательно соединенными четвертым ключом и вторым делителем частоты, выход которого св зан с выходом третьего ключа и входом второго ключа, выход второго триггера подключен к входам элемента И и третьего триггера , выход последнего соединен с входом четвертого ключа, выход генератора эталонных импульсов св зан с вторыми входами третьего п четвертого ключей, выход элемента И подключен к второму входу второго ключа, а ее второй вход св зан с выходом первого триггера .

На чертеже представлена блок-схема цифрового измерител  скважности пр моугольпых импульсов.

Измеритель содержит генератор 1 эталонных импульсов, ключи 2-5, делитель 6 частоты следовани  имиульсов, триггеры 7-9, делитель 10 частоты иа два, логический элемент И 11, логический элемент НЕ 12 и счетчик 13 импульсов. Входпа  шпна 14 (вход) измерител  через ключ 4 и делитель 6 подключена к нулевому входу триггера 7, через элемент НЕ 12 - к единичному входу триггера 8, кроме того, она непосредственно подключена к единичному входу триггера 9. Выход генератора 1 импульсов через ключи 2 и 3 п делитель 10 частоты на два соединен с сигнальным входом ключа 5, выход которого подключен к уиравл юш ,ему входу ключа 4 и к входу счетчика 13. УираБл юш,ий вход ключа 5 подключеп к выходу элемента И 11, первый вход которого подключен к единичному выходу триггера 7, а второй вход соедииеи с единичным выходом триггера 9 и с нулевым входом триггера 8. Управл юш,ий вход ключа 2 подключен к единичному выходу триггера 8, а уиравл юш,ий вход ключа 3 - к нулевому выходу этого триггера. Входна  шина 15 («Нуск) измерител  соединена с единичным входом триггера 7 и с нулевым входом триггера 9.

Устройство работает следуюш,им образом.

Измерение скважности начинаетс  с момента подачи импульса на клемму «Пуск, поступающего потом на единичный вход триггера 7,устанавлива  его в состо ние «1, и на нулевой вход триггера 9, устанавлива  его в состо иие «О. До начала измерени  триггер 9

паходнтс  в состо иии «1, поэтому при поступлении импульса на его нулевой вход на единичном выходе триггера возникает иерепад напр жени , который устанавливает триггер 8 в состо ние «О, при этом ключ 2 закрыт,

а ключ 3 открыт, и импульсы генератора 1 с частотой fo через делитель 6 частоты не поступают на сигнальный вход ключа 5. Последний закрыт, так как иа выходе элемента 11 присутствует низкий потенциал. Это объ сн етс 

тем, что триггеры 7 и 9 наход тс  в различных состо ни х.

Если в момент подачи импульса на клемму «Пуск на входной шине 14 присутствует имиульс измер емой последовательности, то начальиое состо ние измерител   вл етс  таким же, как описано выше. Состо ние измерител  изменитс  только при поступлении на вход 14 передпего фронта импульса измер емой последовательности , при этом триггер 9 иеребрасываетс  в состо ние «1 и на выходе схемы Н по вл етс  напр жение, которое открывает ключ 5. В течеиие действи  на входе 14 измерител  первого импульса измер емой иоследовательностп импульсы генератора 1 с частотой /2/0 поступают па вход счетчика 13 и через ключ 4, который оркрых аетс  входными нмиульсами, - иа вход делител  6.

Задний фронт первого импульса измер емой носледовательиости постуиает через элемеит НЕ 12 на единичный вход триггера 8 и устанавливает его с состо ние «1. С этого момента ключ 3 закрываетс , а ключ 2 открываетс  и счетиые импульсы генератора 1 с частотой /о поступают через ключ D па вход

счетчпка 13 п на сигнальный вход ключа 4. Число импульсов, поступивших в течепие первого импульса пзмер емой последовательпости на вход счетчика 13 п вход делител  6, равно

1

-fo

п, Так как по окончании первого входного импульса измеритель использует счетпые импульсы генератора 1 с частотой /о. то можно

считать, что действительное иачало измерени  скважиости иачииаетс  с середины первого импульса пзмер емой последовательностп.

Далее, пачина  со второго входного пмиульса , иа выходе ключа 4 возникают пачки импульсов длительиостью т, период их следовапп  равен Т. Число импульсов в каждой пачке , не счпта  последнюю, равно

  /от.

Импульсы с выхода ключа 4 поступают на вход делител  6 с коэффициентом делени  N. На выходе делител  6 возникает имизльс после поступлеии  на его вход N импульсов. Этим импульсом триггер 7 перебрасываетс  в

Claims (2)

1. состо ние «О, ири этом ключ 5 закрываетс . так как на выходе элемента И 11 6т-сутствует «разрешайщнй потенциал, и импульсы с выхода генератора 1 прекращают поступать ни счетчик 13 и ключ 4. На этом измерение заканчиваетс . Число импулосов, поступающее на вход счетчика 13, равио .(2) Врем  измереии  /юм равио времени, в течение открыт ключ 5 (отсчет /изм начинаетс  с середины первого входного импульса ). В свою очередь, это врем  равно промежутку времени, в течение которого на вход дсл;:тел  G постуьлгт N импульсов. Таким образом , ,. N NT/OV ип« J - .(о) п/0Знак точного равенства в данном выражении можно поставить только в том случае, когда окончание измерени  точно совпадает с серединой последнего импульса. Подставив выражение (3) в выражение (2), получим - -NQ. Если коэффициент делени  Л делител  6 выбрать равным , то показание L счетчика 13 дает непосредственную оценку скважности Q импульсов пзмер емой последовательности , причем число р определ ет положение зап той: Q-L-10-. При максимальной погрешности измереии  предлагаемого измерител  наихудшим случаем  вл етс  та, когда момент окончани  измерени  совпадает с задним фронтом  г2-го импульса, при этом иа вход делител  6 поступает д., (т - 0,5) -cfo импульсов. Одновременно на вход счетчика 13 иоступает S, (m,-), импульсов. Тогда измеренна  скважность Qz равна - (;„,-) г+0, 2(M2-1)Q+1 -(«2 -0,5)/о2 «2-1 Нормироваииа  максимальна  погрешность намерени  предлагаемого измерител  скважности равна . + 1 L QJ Воспользовавшись выражением (1), сравним погрешности измерени  известного и предлагаемого измерителей скважности Таким образом, погрешность измерени  предлагаемого измерител  в Y меньше. Учитыва , что обычно , то выигрыш составл ет-у 2. Исиользование новых элементов - двух ключей, двух триггеров, логических элементов НЕ и И н делител  частоты на два выгодно отличает предлагаемый цифровой измеритель скважности пр моугольных импульсов от прототипа , так как повышаетс  точность измереии  почти в два раза. А при заданной точности измерени  предлагаемый измеритель позволит сократить врем  измерени . Формула изобретени  Цифровой измеритель скважности пр моугольных импульсов, содержащий генератор эталонных импульсов, последовательно соединеиные первый ключ, делитель частоты и первый триггер, а также второй ключ и счетчик, Еход которого соединен с выходом второго ключа и входом первого ключа, отличающийс  тем, что, с целью иовышени  точности измереии , он снабжен элементом И, вторы .м триггером, иоследовательно соединенными элементом НЕ, третьим триггером и третьим ключом, а иоследовательио соедииепнымп четвертым ключом и вторым делителем частоты, выход которого св зан с выходом третьего ключа и входом второго ключа, выход второго триггера подключен к входам элемента И и третьего триггера, выход последнего соединен с входом четвертого ключа, выход генератора эталонных имиз-льсов св зан с вторыми входами третьего и четвертого ключей , выход элемента И подключен к второму входу второго ключа, а ее второй вход св зан с выходом первого триггера. Источники информац 1п, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №424082, М. Кл.2 G 01R 23/02, 1972 (аналог).
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 376728, М. Кл.2 G 01R 23/02, 1971 (прототип).