Claims (1)
Кроме того, известному устройству присуща сложность конструкции, св занна со сложностью схемного реше26 ни вхоД щей в формирователь гиперболической функции устройства стартстопной схемы, состо щей из большого количества электронных ключей и триг3 д геров, что приводит такие и к низкой надежности устройства. Цель изобретени - упрощение конструкции и повышение быстродействи . Эта цель достигаетс тем, что устройство дл цифрового измерени частоты медленно мен ющихс процессов , содержащее входной формирователь , выход которого соединен с входом запуска генератора пилообразного напр жени и с первым входом первого триггера, выход которого соединен с установочным входом второго триггера , управл емый генератор, ключ, входы которого соединены соответственно с выходом второго триггера и импульсным генератором опорной частоты , введены пиковый детектор и дифференцирующа цепь, причем выход генератора пилообразного напр жени через пиковый детектор соединен с входом управл емого генератора, выход которого соединен со счетным вхо дом второго триггера, а выход второго триггера через дифференцирующую цепь - с вторым входом первого триггера и входом сброса пикового детектора . На фиг. 1 предоставлена структурна схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы; на фиг. 3 приведен пример выполнени пикового детектора ; на фиг. А - выполнение управл емого генератора с линейной модул ционной характеристикой; на фиг. 5 - временные диаграммы, по с ,н ющие работу управл емого гекератоУстройство содержит входной формирователь 1, генератор 2 пилообразного напр жени , пиковый детектор 3, управл емый генератор k, первый и второй триггеры 5 и 6, ключ 7, импульсный генератор 8 опорной частоты дифференцирующую цепь 9. Генератор 2 пилообразного напр жени состоит из генератора тока, эталонной (запоминающей)емкости С и цепи разр да эталонной емкости. Устройство работает следующим образом . Импульсна последовательность измер емой частоты преобразуетс входным формирователем 1 (фиг. 2с) в короткие пр моугольные импульсы, передиий фронт которых соответствует в времени экстремальным значени м каждого периода исследуемого процесса (фиг. 2,5). Первый импульс с выхода формировател 1 Поступает на вход триггера 5, взвод триггер, а также поступает на управл ющий вход цепи разр да генератора пилообразного напр жени 2, воздейству на последнюю, что приводит к быстрой разр дке через нее эталонной емкости в момент t. После окончани действи импульса на цепь разр да с момента tq эталонна емкость начинает зар жатьс по линейному закону от генератора посто нного тока как показано на фиг. 2в. Пиковый детектор 3 в одном из возможных еариантов исполнени выполнен , например, из последовательно соединенных эмиттерного повторител , аналогового запоминающего устройства и устройства сброса напр жени (фиг. 3). Напр жение эталонной емкости, поступа через эмиттерный повторитель на вход аналогового запоминающего устройства, отслеживаетс последним на его выходе, вл ющимс выходом пикового детектора 3 (фиг. 5,с), с которого поступает на вход управл емо-. го генератора k с линейной модул ционной характеристикой, формирующего импульсы , частота следовани которых (фиг. 2,Э) мен етс в зависимости от управл ющего напр жени пикового детектора (фиг. 2,г.). Один из возможных вариантов реализации управл емого Импульсного генератора с линейной модул ционной характеристикой приведен на фиг. 4 с диаграммами напр жений на фиг. 5. Управл емый генератор А состоит из резистора 10, операционного усилител tic цепью обратной св зи, состо щей из параллельно включенных конденсатора 12 и двухполюсника 13 с S-обратной характеристикой (разр дного ключа), ди()ерен(4ирующей цепи, содержащей конденсстор 1.и трансформатор 15, и диода 16, подключенного ко вторичной охотке трансформатора 15. Возможно подключение первичной обмотки трансформатора 15 последовательно с двухполюсником 13 с S-образной характеристикой. Ток зар да конденсатора 12 в цепи обратной св зи операционного усилител пропорционален величине управл ющего напр жени , поступающего с выхода пикового детектора на вход управл емого генератора , и равен току , протекаемому через резистор 10. Напр жение на выходе операционно го усилител 11 (фиг. 1) управл емо го генератора , равное напр жению на конденсаторе 12, измен етс по пилообразному закону (фиг. 5,6) с крутизной, пропорциональной величин входного напр жени , и достигает на пр жени U| порога срабатывани двух полюсника с S-образной характеристи кой, после чего двухполюсник пробиваетс . Конденсатор 12 разр жаетс . Выходное напр жение операционного усилител 11 резко падает. Этот перепад напр жени через дифференцирующую цепочку 14-15 и диод 1б в виде положительного импульса передаетс на выход импульсного генератора (фиг, 5,б). С выхода управл емого генератора k последовательность импульсов поступает на счетный вход второго три| гера 6, который находитс в исходном состо нии (выходное напр жение триггера 6 соответствует уровню логической единицы), под действием поступающего на его вход установки в единичное (исходное) состо ние нулевого уровн напр жени с выхода первого триггера 5. При этом выходные импуль сы генератора 4, поступающие на счет ный вход триггера 6, не могут изменить его состо ние до тех пор, пока напр жение на входе установки триггера 6 не станет равным уровню логической единицы. В момент времени t,tg,..., и т.д. выходное напр жение триггера 5 измен етс с нулевого уровн на уровень логической единицы. При этом триггер 6 получает возможность работать в счетном режиме (т.е. получает возможность измен ть состо ние уровней выходных напр жений при поступлении импульсов на счетный вход) С приходом первого счетного импульса с выхода управл емого генератора на счетный вход второго триггера 6 выходной уровень напр жени последнего измен етс на противоположный . Первый импульс генератора переводит второй триггер из состо ни логической единицы в нулевое . Второй импульс с выхода управл ющего генератора , воздейству в момент времени tf, на счетный вход второго триггера 6, вновь перебрасывает его в противоположное (исходное состо ние). Импульс, сформированный на выходе триггера 6, дифференцируетс дифференцирующей цепью 9, Выходной импульс дифференцирующей цепи положительной пол рности в момент времени t(, поступает на вход установки нул триггера 5 и сбрасывает триггер . При этом нулевой уровень напр жени с выхода первого триггера 5 (фиг, 2,е), поступив на установочный вход (установки уровн логичес|кой единицы) второго триггера 6, переводит его в состо ние, нечувствительное к импульсам с выхода импульсного генератора . Сформированный таким образом в интервале времени импульс на выходе второго триггера 6 (рис. 2,-) поступает на второй вход (управл ющий ) электронного ключа 6, открыва его на врем своего действи . Через открытый электронный ключ 7 (фиг,2,и) импульси, поступающие на первый вход последнего с выхода генератора опорной частоты 8, проход т на выход электронного ключа до тех пор, пока он не закроетс в момент времени t по окончанию действи импульса с выхода триггера 6. Таким образом, электронный ключ 7 открыт в промежуток аремени Ц-t или на врем , равное периоду следовани импульсов на выходе управл емого генератора, работающего в стационарном режиме. Число этих импульсов пропорционально измер емой частоте процесса. Напр жение на выходе аналогового запоминающего устройства 7 (фиг.З) и на выходе пикового детектора 3 сбрасываетс в момент времени t через устройство 18 сброса путем воз- . действи на последнее положительного импульса с выхода дифференцирующей цепи 9 (фиг. 2,з)| после действи которого напр жение на выходе аналогового запоминающего устройства 17 и на выходе пикового детектора 3 вновь повтор ет через эмиттерный повторитель 19 линейно измен ющеес напр жение с эталонной емкости Сзт генератора 2 пилообразного напр жени . Используемые дл цели измерени первый и второй выходные импульсы импульсного генератора , составл ющие его.период t, следуют позднее момента времени 13 установлени стационарного режима. Так как дл измерени используетс временной 7 интервал следовани импульсов, следующий за моментом времени t,j, то синхронизаци скачков управл емого напр жени пикового детектора с выходными импульсами релаксационного генератора не требуетс дл работы данного импульсного генератора . Предлагаемое устройство дл цифрового измерени мгновенной частоты импульсной последовательности отличаетс от известного простотой схемного решени , кроме того, оно имеет более высокую надежность вследствие сокращени общего количества эле ментов . Причем в предлагаемом устройстве в два раза по сравнению с известным увеличен объем ийформации об исследуемой последовательности импульсов (повышена надежность передачи инфор мации в два раза), что .достигнуто благодар возможности измерени пре лагаемым устройством мгновенного зн чени частоты каждого периода, без пропусков. Выше названные отличительные при наки предлагаемого устройства, а также легкость реализации последнег в интегральном исполнении значитель расшир ют возможные области использовани устройства, снижают его сто мость, повышают технологичность. .8 Формула изобретени Устройство дл цифрового измерени частоты медленно мен ющихс процессов , содержащее входной формирователь , выход которого соединен с входом запуска генератора пилообразного напр жени и с первым входом первого триггера, выход которого соединен с установочным входом второго триггера,управл емый генератор, ключ, входы которого соединены соответственно с выходом второго триггера и импульсным генератором опорной частоты , отличающеес тем, что, с цеЛью повышени быстродействи , в него введены пиковый детектор и дифференцирующа цепь, причем выход генератора пилообразного напр жени через пиковый детектор соединен с входом управл емого генератора, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, а выход второго триггера через дифференцирующую цепь - с вторым входом первого триггера и входом сброса пикового детектора . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . 1.Ут мышев Р.И. Радиоэлектронна аппаратура дл исследовани физиологических процессов, Н., Энерги , / 1969, с. 275-297. 2,Авторское свидетельство СССР № 501623, кл. G 01 R 23/02, 1978.In addition, the known device is inherent in the complexity of the design, due to the complexity of the circuit solution 26 or the hyperbolic function of the start-stop circuit device consisting of a large number of electronic keys and three drivers, which leads to such a low reliability of the device. The purpose of the invention is to simplify the design and increase speed. This goal is achieved by the fact that a device for digital measurement of the frequency of slowly varying processes, comprising an input driver, the output of which is connected to the start input of the sawtooth generator and to the first input of the first trigger, the output of which is connected to the installation input of the second trigger, controlled generator, a key whose inputs are connected respectively to the output of the second trigger and a pulsed reference frequency generator, a peak detector and a differentiating circuit are introduced, with the generator output sawing aznogo voltage through a peak detector coupled to the input of the controlled oscillator, whose output is connected to a counting house WMOs second flip-flop, and the output of the second flip-flop via a differentiating circuit - to the second input of the first flip-flop and the reset input of the peak detector. FIG. 1 provides a block diagram of the device; in fig. 2 time diagrams; in fig. 3 shows an example of a peak detector; in fig. A - performance of a controlled oscillator with a linear modulation characteristic; in fig. 5 shows timing diagrams for the operation of controlled hekerato. The device contains input driver 1, generator 2 sawtooth voltage, peak detector 3, controlled generator k, first and second triggers 5 and 6, switch 7, pulse generator 8 of the reference frequency differentiating circuit 9. Sawtooth generator 2 consists of a current generator, a reference (storage) capacitor C and a discharge circuit of the reference capacitance. The device works as follows. The pulse sequence of the measured frequency is converted by the input shaper 1 (Fig. 2c) into short square pulses, the front of which corresponds in time to the extreme values of each period of the process being studied (Fig. 2.5). The first pulse from the output of the imaging device 1 enters the input of the trigger 5, the platoon of the trigger, and also enters the control input of the discharge circuit of the sawtooth voltage generator 2, acts on the latter, which leads to a quick discharge through it of the reference capacitance at time t. After the end of the pulse on the discharge circuit from the time tq, the reference capacitance begins to charge linearly from the dc generator as shown in fig. 2c. The peak detector 3 in one of the possible variants of the design is made, for example, of a series-connected emitter follower, an analog storage device and a voltage reset device (Fig. 3). The voltage of the reference capacitance entering through the emitter follower to the input of the analog storage device is monitored last at its output, which is the output of the peak detector 3 (Fig. 5, c) from which it is fed to the input of the control. Generator k with a linear modulation characteristic that generates pulses, the frequency of which (Fig. 2, E) varies depending on the control voltage of the peak detector (Fig. 2, d). One of the possible options for the implementation of a controlled pulse generator with a linear modulation characteristic is shown in FIG. 4 with the voltage diagrams in FIG. 5. The controlled oscillator A consists of a resistor 10, an operational amplifier tic a feedback circuit consisting of a parallel-connected capacitor 12 and a two-terminal 13 with an S-inverse characteristic (bit switch), di () transceiver (4 circuit containing a capacitor 1. and a transformer 15, and a diode 16 connected to the secondary hunt of a transformer 15. It is possible to connect the primary winding of a transformer 15 in series with a two-terminal 13 with an S-shaped characteristic. The charging current of the capacitor 12 in the feedback circuit of an operational amplifier proportional to the value of the control voltage coming from the output of the peak detector to the input of the controlled generator, and is equal to the current flowing through the resistor 10. The output voltage of the operational amplifier 11 (Fig. 1) of the controlled generator is equal to the voltage on the capacitor 12, varies according to the sawtooth law (Fig. 5.6) with a steepness proportional to the input voltage, and reaches a voltage threshold U | of the two poles with an S-shaped characteristic, after which the bipolar breaks through. Capacitor 12 is discharged. The output voltage of the operational amplifier 11 drops sharply. This voltage drop across the differentiating chain 14-15 and diode 1b in the form of a positive pulse is transmitted to the output of the pulse generator (Fig. 5, b). From the output of the controlled generator k, a sequence of pulses is fed to the counting input of the second three | Hera 6, which is in the initial state (the output voltage of the trigger 6 corresponds to the level of the logical unit), under the action of the incoming to its input setting to the unit (initial) state of the zero voltage level from the output of the first trigger 5. At the same time, the output pulses generator 4, arriving at the counting input of trigger 6, cannot change its state until the voltage at the input of the installation of trigger 6 becomes equal to the level of the logical unit. At time t, tg, ..., etc. the output voltage of the trigger 5 changes from zero to the level of logic one. In this case, the trigger 6 gets the opportunity to operate in the counting mode (i.e., it is possible to change the state of the output voltage levels when pulses arrive at the counting input) With the arrival of the first counting pulse from the output of the controlled generator to the counting input of the second trigger 6, the output level the voltage of the latter is reversed. The first pulse of the generator translates the second trigger from the state of a logical one to zero. The second pulse from the output of the control generator, acting at time tf, on the counting input of the second trigger 6, again flings it to the opposite (initial state). The impulse generated at the output of the trigger 6 is differentiated by the differentiating circuit 9, the output impulse of the differentiating circuit of positive polarity at the moment of time t (arrives at the input of the zero setting of the trigger 5 and resets the trigger. At the same time, the zero voltage level from the output of the first trigger 5 (Fig , 2, e), arriving at the installation input (level setting of logical unit) of the second trigger 6, translates it into a state insensitive to pulses from the output of the pulse generator. Formed in this way in the time interval the pulse at the output of the second trigger 6 (Fig. 2, -) goes to the second input (control) of the electronic key 6, opening it for the duration of its operation. Through the open electronic key 7 (FIG. 2), the pulse arriving at the first input the last from the output of the reference frequency generator 8, passes to the output of the electronic key until it closes at time t after the pulse from the output of the trigger 6 terminates. Thus, the electronic key 7 is open during the interval C-t or time equal to the period of the pulse at the control output emogo generator operating in stationary mode. The number of these pulses is proportional to the measured frequency of the process. The voltage at the output of the analog storage device 7 (Fig. 3) and at the output of the peak detector 3 is reset at time t through the reset device 18 by means of an error. effect on the last positive pulse from the output of the differentiating circuit 9 (Fig. 2, g) | after which the voltage at the output of the analog storage device 17 and at the output of the peak detector 3 again repeats, via the emitter repeater 19, the linearly varying voltage from the reference capacitance C3 of the sawtooth generator 2. The first and second output pulses of the pulse generator used for the purpose of the measurement, which comprise it. The period t is followed later than the time 13 of the establishment of the stationary mode. Since the time interval of the pulse pulse following the time t, j is used for the measurement, the synchronization of the peaks of the controlled voltage of the peak detector with the output pulses of the relaxation generator is not required for the operation of this pulse generator. The proposed device for the digital measurement of the instantaneous frequency of the pulse sequence differs from the known simplicity of the circuit design; moreover, it has higher reliability due to the reduction in the total number of elements. Moreover, in the proposed device, the amount of information about the pulse sequence being investigated is doubled compared to the known one (the reliability of information transmission is doubled), which is achieved by the possibility of measuring the instantaneous frequency of each period with the device, without gaps. The above-mentioned distinctive features of the proposed device, as well as the ease of implementation of the latest in integral design, significantly expand the possible uses of the device, reduce its cost, and improve manufacturability. .8 claims A device for digitally measuring the frequency of slowly varying processes, comprising an input driver, the output of which is connected to the trigger input of the sawtooth generator and the first input of the first trigger, the output of which is connected to the installation input of the second trigger, controlled generator, key, the inputs of which are connected respectively to the output of the second trigger and a pulsed reference frequency generator, characterized in that, with the aim of increasing speed, a peak detector is inserted into it and a differentiating circuit, the output of the sawtooth generator through the peak detector is connected to the input of the controlled generator, the output of which is connected to the counting input of the second trigger, and the output of the second trigger through the differentiating circuit to the second input of the peak detector. Sources of information taken into account in the examination. 1. Ut R.I. Electronic equipment for the study of physiological processes, N., Energie / 1969, p. 275-297. 2, USSR Copyright Certificate No. 501623, cl. G 01 R 23/02, 1978.
Вмс0дVms0d
U9.fU9.f
Фиг.22
19nineteen
з.пzp
II
«у"Y
II
##
Фиг.FIG.
(Jn.d(Jn.d
01ИЯ.01IYa.
1 k 1 1 k 1
Фuг.ffFfg.ff
S фиг. 5S of FIG. five