ЦИФРОВОЙ ПЕРИОДОМЕР Российский патент 1994 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике низких и инфранизких частот.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет синхронизации момента начала формирования строб-импульса с моментом прихода пускового импульса.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового периодомера; на фиг. 2 - схема формирователя строб-импульса; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Цифровой периодомер содержит генератор 1 меток времени, селектор 2, счетчик 3 импульсов, первый регистр 4 памяти, блок 5 индикации, шину 6 входного сигнала, аналого-цифровой преобразователь 7, детектор 8 уровня сигнала, элемент И 9, формирователь 10 строб-импульса, формирователь 11 импульсов изменения кода, D-триггер 12, RS-триггер 13, шину "Пуск" 14, компаратор 15 кодов, второй регистр 16 памяти, формирователь 17 импульсов переписи.

Формирователь 10 строб-импульса (фиг. 2) содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18, первый 19, второй 20 и третий 21 D-триггеры.

Выход генератора 1 меток времени через селектор 2 соединен со счетным входом счетчика 3 импульсов, выход которого подключен к информационному входу регистра 4 памяти, выход которого соединен с блоком 5 индикации. Шина 6 входного сигнала соединена с входом АЦП 7 и входом детектора 8 уровня сигнала, выход которого подключен к первому входу элемента И 9, второй вход которого соединен с первым входом формирователя 10 строб-импульса, к которому подключен также чеpез формирователь 11 импульсов изменения кода выход младшего разряда АЦП 7. Выход элемента И 9 подключен к тактовому входу D-триггера 12, R- и D-входы которого соединены с установочным входом счетчика 3 импульсов, с которым соединен также выход R-триггера 13, R- и S-входы которого соединены соответственно с входом записи первого регистра 4 памяти и шиной "Пуск" 14. Выходы разрядов АЦП 7 подключены к первой группе входов компаратора 15 кодов непосредственно, а к второй группе входов компаратора 15 - через второй регистр 16 памяти, тактовый вход которого соединен с выходом D-триггера 12, подключенный к второму входу формирователя 10 строб-импульса, третий вход которого соединен с выходом компаратора 15 кодов, а выход формирователя 10 строб-импульса соединен с вторым входом селектора 2 импульсов и входом формирователя 17 импульсов переписи, выход которого соединен с входом записи регистра 4 памяти.

В формирователе 10 строб-импульса тактовый вход первого D-триггера 19 является первым входом формирователя, R-входы первого 19, второго 20 и третьего 21 D-триггеров, соединенные с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18, являются вторым входом, а тактовые входы второго 20 и третьего 21 D-триггеров, соединенные вместе, являются третьим входом. Выход третьего D-триггера 21 через второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 соединен с D-входом первого D-триггера 19, выход которого, являющийся выходом формирователя 10 строб-импульсов, соединен с D-входом второго D-триггера 20, выход которого, в свою очередь, соединен с D-входом третьего D-триггера 21.

Работу устройства поясняют диаграммы, приведенные на фиг. 3 а - измеряемый сигнал; б - сигнал с выхода детектора 8; в - импульсы с выхода АЦП 7; г - импульсы с формирователя 11; д - импульсы с выхода элемента И9; е - импульс с RS-триггера 13; ж - импульсы с выхода D-триггера 12; з - строб-импульс с выхода формирователя 10; и - импульсы с выхода компаратора 15; к - сигнал с выхода D-триггера 20; л - сигнал с выхода D-триггера 21.

Устройство для измерения периода сигнала работает следующим образом.

На вход АЦП 7 и детектора 8 уровня сигнала поступает синусоидальный периодический сигнал (фиг. 3а). Детектор уровня сигнала формирует сигнал "Лог. 1", если мгновенное значение напряжения сигнала | U_x| ≅ 0,8 U_c, и "Лог. 0", если | U_x | > 0,8 U_c (фиг. 3б), где U_c - амплитуда измеряемого сигнала. Для этого на шины детектора уровня сигнала подают соответственно постоянные напряжения 0,8 U_c и -0,8 U_c.

На выходе АЦП 7 формируется двоичный код, соответствующий напряжению входного сигнала; при каждом изменении кода (фиг. 3в) с формирователя 11 поступают короткие импульсы (фиг. 3г) на формирователь 10 строб-импульса и через элемент И 9 (если | U_x| ≅ 0,8 U_c)- на D-триггер 12 (фиг. 3д). После прихода сигнала "Пуск" сформируется перепад 0/1 (фиг. 3е), первый импульс с формирователя 11 переключит D-триггер 12 (фиг. 3ж). Перепад 0/1 с триггера записывает код АЦП 7 в регистр 16. После переключения D-триггера 12 на D-входе триггера 19 (фиг. 2) установится уровень "лог. 1" и следующий импульс с формирователя 11 переведет триггер 19 в состояние "лог. 1" - формируется начало строб-импульса (фиг. 3з). Открывается селектор 2 и счетчик 3 начинает счет импульсов генератора 1 меток времени. Компаратор 15 кодов зафиксирует за один период входного сигнала два совпадения (фиг. 3и); при первом совпадении переключится в состояние "лог. 1" D-триггер 20 (фиг. 3к), при втором - D-триггер 21 (фиг. 3л), на входе D-D-триггера 19 установится уровень "лог. 0" и следующий после этого импульс с формирователя 11 (фиг. 3г) переведет D-триггер 12 в состояние "лог. 0" - формируется конец строб-импульса (фиг. 3в). Селектор 2 закрывается, счетчик 3 прекращает счет.

Перед началом следующего измерения нужно установить в исходное состояние счетчик 3. Установку в исходное состояние счетчика 3, D-триггера 12 и формирователя 10 строб-импульса осуществляет RS-триггер 13. В исходном состоянии RS-триггер 13 находится в состоянии "0", с приходом импульса "Пуск" RS-триггер устанавливается в состояние "1".

По окончании строб-импульсa импульс с формирователя 17 импульсов переписи переносит информацию со счетчика 3 в регистр 4 памяти. Блок 5 индикации индицирует измеренное значение периода. Одновременно импульс переписи возвращает RS-триггер 13 в исходное состояние, это приводит к установке в исходное состояние счетчика 3, D-триггера 12 и формирователя 10 строб-импульса. То есть, после завершения цикла измерения узлы периодомера автоматически устанавливаются в исходное состояние, и с приходом импульса "Пуск" начнется новый цикл измерения.

Таким образом, формирование начала строб-импульса длительностью, равной измеряемому периоду, в момент поступления сигнала на разрешение измерения позволяет существенно уменьшить время ожидания начала измерения и, тем самым увеличить быстродействие пеpиодомера.

Применение: устройство относится к цифровой измерительной технике низких и инфранизких частот. Сущность изобретения: устройство содержит генератор меток времени, селектор, счетчик импульсов, два регистра памяти, блок индикации, шину входного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, детектор уровня сигнала, элемент И, формирователь строб-импульса, формирователь импульсов изменения кода, D-триггер, RS-триггер, шину "Пуск", компаратор кодов, формирователь импульсов переписи. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ЦИФРОВОЙ ПЕРИОДОМЕР, содержащий генератор меток времени, селектор, счетчик импульсов, первый регистр памяти, блок индикации, формирователь строб-импульса, формирователь импульсов переписи и RS-триггер, причем выход формирователя строб-импульса соединен с входом формирователя импульсов и вторым входом селектора, первый вход которого соединен с выходом генератора меток времени, а выход - со счетным входом счетчика импульсов, выход формирователя импульсов переписи подключен к входу записи первого регистра памяти, информационные входы которого соединены с выходами счетчика импульсов, а выходы - с входами блока индикации, выход RS-триггера подключен к установочному входу счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет синхронизации момента начала формирования строб-импульса с моментом прихода пускового импульса, в него введены детектор уровня сигнала, аналого-цифровой преобразователь, элемент И, второй регистр памяти, формирователь импульсов изменения кода, D-триггер и компаратор кодов, при этом входы аналого-цифрового преобразователя и детектора уровня сигнала подключены к шине входного сигнала, выходы разрядов аналого-цифрового преобразователя подключены к первой группе входов компаратора кодов и информационным входам второго регистра памяти, выходы которого соединены с второй группой входов компаратора кодов, выход младшего разряда аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу формирователя строб-импульса и второму входу элемента И, первый вход которого подключен к выходу детектора уровня сигнала, а выход - к тактовому входу D-триггера, выход формирователя импульсов переписи подключен к R-входу RS-триггера, S-вход которого соединен с шиной "Пуск", а выход подключен к D- и R-входам D-триггера, выход которого соединен с входом записи второго регистра памяти и вторым входом формирователя строб-импульса, третий вход которого соединен с выходом компаратора кодов. 2. Периодомер по п. 1, отличающийся тем, что формирователь строб-импульса содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и три D-триггера, тактовый вход первого D-триггера подключен к первому входу формирователя, R-входы первого, второго и третьего D-триггеров соединены с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и вторым входом формирователя, тактовые входы второго и третьего D-триггеров подключены к третьему входу формирователя, выход третьего D-триггера соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к D-входу первого D-триггера, выход которого соединен с D-входом второго D-триггера и выходом формирователя, выход второго D-триггера соединен с D-входом третьего D-триггера.