Цифровое устройство для сличения частот Советский патент 1983 года по МПК G01R23/02 

соответствукяцего дополнительного триггера соединены с четвертым и пятым входами каналов, причем в каждом блоке сравнения частот все каналы сравнения частот соединены в кольцо по первому выходу, второму, входу и шестому входу, а третьи выходы всех каналов оравнения частот соответствующего блока сравнения частот соединены с входами соответствующего дополнительного элемента ИЛИ, выход генератора опорной частоты подключен к

первому дополнительному формирователю импульсов опорной частоты, а staход |г) -го дополнительного элемента ИЛИ соединен с входом основного формирователя импульсов опорной частоты/ выходы К основных элементов ИЛИ соединены с входами соответствующих дополнительных формирователей импульсов опорной частоты, а выход осиоввого элемента ИЛИ подключен к входам дополнительных триггеров ,

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПИЧЕНШ ЧАСТОТ, содержащее генератор опорной частоты, К основных элементов. ИЛИ, основную секционированную линию задержки, вход которой соединен с выходом основного формирователя импульсов опорной частоты, а выход: последнего и (п-1|гго выходов основной секционированной линии задержки соединены с первыми входами П каналов сравнения частот, каждай из которых содержит последовательно соединенные первый ключ, элемент И и второй ключ, при этом вькод элемёИта И канала сравнения подключен через последовательно соединенные третий ключ и элемент ЮШ К первому входу первого ключа канала сравнения частот, вторые входы первых ключей являются первым входом канала сравнения частот, вторые входы элемента ИШ1 являются вторым входом канала сравнения частот,вторые входы элемента И являются тре.тьим входом канала сравнения частот, вторые входы вторых и третьих ключей являются соответственно четвертым и пятьй входами Каналов сравнения частот, а шестым входом канала сравнения частот является третий .вход элемента ИЛИ, выход второго ключа является Выходом канала сравнения частот, выходы всех каналов сравнения частот подключены через соответствующий основной элемент.ИЛИ1 с к входу блока управления, цервый выхс5д которого подключен к вторым входам каналов сравнения частот, выход блока управления соединен с первьв входом общего элемента И, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, причем выход формирователя входных импульсов подключен к второму входу общего элемента И, к первому входу блока определения знака коррекции, к третьим входам каналов сравнения частот и через линию задержки к входу тригге: ра, выходы которого подключены соот- @ ветственно к четвертому и пягому W входам каналов сравнения частот, а Iвыход основного формирователя импульсов опорной частоты подключены к второму входу блока определения знака коррекции, при этом все каналы сравнения частот объединены в кольцо по шестому входу каждого канала сравнения частот, m блоков сравнения частот, каждый из которых содер-о жит п каналов сравнения частот, третий вход каналов сравнения частот всех блосо ков Сравнения частот соединенс выходов формирователя входных импульсов, о тсо ю личаюшееся тем, что с целью повышения надежности, в него дополнительно введены m секционированных линий задержки, m триггеров,m формирователей импульсов опорной Частоты и m элементов ИЛИ, причем вход соответствующей дополнительной секционированной линии задержки соединен с выходом соответствующего дополнительного формирователя импульсов опорной частоты, а выход последнего и выходы дополнительной секционированной линии задержки соединены с первыми входами каналов сравнения частот соответствующего блока сравнения частот, перёый и второй выходы

1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для сличения частот периодических сигналов с получением результата в виде цифрового кода, пригодного для ввода в цифро-. вую ЭВМ.

Известны устройства для сличения частот, содержащие формирователь генератор, смеситель, к выходу которого подключается г индикаторfl3

Такие устройства характеризуются недостаточными разрешающей способностью и точностью, а также необходимостью использования в устройствах аналоговых элементов (например, фильтров низких частот) с присущими им недостатками.

Наиболее.близким к предлагаемому является устройство для сличения частот, содержащее -генератор опорной частоты, выход которого соединен с входом основного формирователя импульсов опорной частоты, основную секционированную линию задержки,вход которой соединен с выходом основного формирователя импульсов опорной частоты, а выход последнего и{п--/ -го выходов основной секционированной линии задержки соединены с первыми входами h каналов сравнения частот казхдьй из которых содержит последовательно соединенные первый ключ, элменты И и второй ключ, при этом выход элемента И подключён через последовательно соединенный третий ключ и элемент ИЛИ к первому входу первого ключа, причем вторые входы первых ключей канала являются первыми входами, вторые входы элемента ИЛИ являются вторыми входами, первые входы элементов И являются тpeтьи ш входами, вторые входы вторлх и третьих ключей являются соответственно четвертым и пятым входами каналов, а шетым входОм является третий вход элемента ИЛИ. Выходы всех каналов подключены через ОСНОВНОЙ элемент ИЛИ.

к входу блока управления, первый выход которого подключен к втрглгм входам каналов сравнения частот, второй вЬход блока управления соединен с вторым входом общего элемента и, выход которого соединен с входсм счетчика иьтульсов, причем выход формирователя входных импульсов подключен к первому входу o6tjje.го элемента И, к первому входу блока определения знака коррекции, к третьим входам каналов сравнения частот и через линию задержки к входу триггера, выходы которого подключены соответственно к четвертому и пятого входам каналов сравнения частот, а выход основного формирователя импульсов опорной частоты подключен к второму входу блока опре- делений знака коррекции, при этом все каналы сравнения частот соединены в кольцо по шестсжу входу каждого канала fa.

Недостаток указанного устройства сложность схемы Из-за того, что количество и каналов определяется периодом опорной частоты i и временем задержки t

Зод

.. S Цель изобретения - повышение надекности.

Поставленная цель достигается те что в цифровое устройство для сли.чения частот, содержащее генератор опорной частоты,, К основных элеме.нтов ИЛИ, основную секционированн5ю

/1ИНИЮ задержки, вход которой соедин с выходом основного форлшрователя импульсов опорной частотгя, а выход последнего и (n-i/ -го выходов основной секционированной линии задержки соединены с первыми входами ц каналов сравнения частот, каждый из которых последовательно соединенные первый ключ, элемент и И второй ключ, при этом выход элемента И канала сравнения частот подключен через последовательно соедине ные третий ключ и элемент ИЛИ к первому входу первого ключа канала срав нения частот, вторые входы первых ключей являются первыч входом канала сравнения частот вторые рходаа элемента ИЛИ являются вторым входом канала сравнения частот, вторые входы элемента И являются третьим входом канала сравнения частот, вторые вторых и третьих ключей являются соответственно четвертым и пятым входами каналов сравнения частот, а шестым входом канала сравнения час тот является третий вход элемента ИЛИ, выход второго ключа является вы ходом канала сравнения частот, выходы Bciex каналов сравнения частот подключены через соответствующий основной элемент ИЛИ к входу блока управления, первый выход которого подключен к вторым входам каналов сравнения частот, второй выход блока управления соединен с первым входом обгоего элемента И, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, причем формирователя входных импульсов подключен к вто рому входу общего элемента И, к первому входу блока определения знака коррекции, к третьим входа. каналов сравнения частот и через линию задер ки к входу триггера, выходи которого подключены соответственно к четверто му и пятому входам каналов сравнения частот, а выход основного формирователя импульсов опорной частоты под ключен к второму входу блока определения знака коррекции, при этом все каналы сравнения частот объединены в кольцо по шестому входу каждого ка нала сравнения частот t-n блоков, срав нения частот, каждый из которых содержит п каналов сравнения частот, третий вход каналов сравнения частот всех блоков сравнения частот соедииен с выходом формирователя входных импульсов,дополнительно введены m с«кцнойированных линийзадержки/m триггеров, - m формирователей иг.1пул сов опорной частоты и m элементов ИЛИ, причем вход соответствующей дополнительной секционированной линии згщержки соединён с выходом соо ветствующего дополнительного формирователя импульсов опорной частоты, а выход последнего и выходы дополнительной секционированной линии задержки соединены с первыми входами каналов сравнения частот соответству щего блока сравнения частот, первый и второй выходы соответству ощего дотюлнительного триггера соединены с четвертым и пятым входами каналов .причем в каяодОм блоке -сравнения час тот все каналы сравнения частот сое динены в кольцо по первому выходу, второму входу и шестому входу, а третьи выходы всех каналов сравнения частот соответствующего блока сравнения частот соединены с входами соответствующего дополнительного элемента Ш1И, выход генератора опорной частоты подключен к первому дополнительному формирователю импульсов опорной частоты, а выход m-го дополнительного элемента ИЛИ соединен с входом основного формирователя импульсрв опорной частоты, выходы К основных элементов ИЛИ соединены с входами соответствующих дополнительных формирователей импульсов опорнОЙ частоты, а выход основного элемента ИЛИ подключен к входам дополнительных триггеров. На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы. Устройство состоит из генератора 1 опорной частоты, основного и m дополнительных формирователей 2 имлульсов опорной частоты, формирователя 3 входных импульсов, блока 4 определения знака коррекции, основную и пп дополнительных линий 5 задержки, основной и m дополнительны; элементов-ИЛИ 6, линии 7 задерлки, основной и m дополнительных триггеров 8 общего элемента И 9, блока 10 управления, счетчика 11 импульсов, основного и гт дополнительных блоков 12 сравнения частот, содержащих каналы 13.1,...13„, 13,,...137 сравнения частот, в состав которых входят . первые ключи 14 ,, . . ,14 f,, 14Vr.. .1 вторые ключи 15,...,15р,,15,..., 15, третьи ключи 16, .. . ,l6j, 16j,..,,16, элементы И 17,,,... ДТ,, 17 ,... ,17 Г« элементы ИЛИ 18,. .. ,18,, lU,...,18 {индексом сверху обозначается номер дополнительного блока сравнения частот, а снизу - номер канала сравнения частот ). Опорный сигнал частоты -f с генератора .1 опорной частоты поступает на дополнительный формирователь 2J2 импульсов опорной частоты, который формирует опорную последовательность прямоугольных импульсов длительное- тью т с периодом следования TQ , причем величина т должна удовлетворять следующе,му условию Опорная последовательность прямоугольных импульсов свыхода дополнительного формирователя 2.2 импуль- ; JCOB опорной частоты поступает на вход дополнительной секционированной линии 5.2 задерхски и, кроме того, непосредственно через замыкающий первый ключ 14 на вход элемента И 1711,.канала 13.1. С выходов секционированной линии 5.1 (фиг.2e задержки опорные последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутые относительно друг друга на время задержки между, Bx.o}}iaMK i,,,поступает через замыка щие nepBbii ключи п вхоФз элементов И 17л,... l каналов 13 ,... ,13j. Образуется перрая шкала сдвинутых и myльcoв длительностью Т. (фиг.2 5, В) г тогда количес во каналов в первом блоке сравнения частот определяется из выражения -IJOA . , где eiiC - округленное до большего ц целого значение отношения To/t.,3aiV Вторые входы элементов И 173,..., 17 j . подключены к формирователю 3 входных имупульсов. Вход элемента И каждого канала соединен с двумя кяючами: замыкающими 157/...rJS и раз мыкаюадимч 16,...,16, причем выходы раз1«1ыкаюдах клочей соединены че рез элементы liWI 18j|,.4.,18 с втор ми входами всех каналов кроме своего а замыкающие через-те же элетленты ИЛИ 18,... , 18 J, - со всеми, кроме своего, предыдущего и последующего (по номеру, .считая, что нумерация кольгевая, т.е. после h идет 1). Клю чи 15Д, ..., 1б|,...,1б каналов управляются д л1олнительным триггером 8, 2. С выхода размыканядих .ключей всех каналов продифференциров ные импульсы (схемы дифференцироваНИН не показаны) поступают через дополнительный элемент ИЛИ 6.2 на вхо следующего дополнительного формирователя 2.3 импульсов опорной частот в котором форми1эую ся импульсы длительностью fg. С выхода формирователя 2.3 импульсов опорной частоты импульсы поступают на вход дополнительной линии 5.3 задержки , с величиной задержки между выводами , и кроме того, непосредственно через замыкающий первый ключ 14 на вхо элемента И 17. j канала 13-. Факим образом, за период следования импуль сов опорной частоты Т, на вход каждого из каналов сравнения частот второго дополнительного блока 12.3 сравнения частот поступит / „ импулызов. Количество каналов в олоке 12,3 сравнения частот может йлть Определено как ,, recentСвязи, соотношения ;. формируемых импулёсов и состав элементов дополни тельных блоков 12.3,...12,fn сравнения частот и соответствующих дополни тельных формирователей импульсов опо ной частоты 2.3,...,2 m , секциониро ванных линией задержки 5.2,...,5 w , ;элементов ИЛИ б.3,...,6 m ,триггеро 7.3,..,,7т и их связей аналогичны. Количество каналов в дополнительный блоках 12.3, ... ,12 m определяется из выражения . rt sen-t i « (4) С выхода дополнительного элемента ИЛИ б.т импульсы поступают на вход основного формирователя 2.1 импульсов опорной частоты, который определяет точность измерения и управляет начат лом и окончанием отсчета. Длительность формируемых иьщульсов формирователем 2.1 минш-«альНа и равна f,j . Образование шкапы сдвинуплх импульсов длительностя; |П1пэяА ««п (аналогично пре-дыдущему (фиг..2г.7, в количество каналов в основном блоке сравнения частот определяется как . . (Я V Таким образом количество каналов в основном блоке 12.1 сравнения частот определяется аналогично выражению (4 и состав элементов в каналах аналогичен дополнительным блокам 12.2,.., 12го сравнения частот. Однако во всех каналах 13:,,... ,13р, основного блока 12.1 сравнения частот за взкающие ключи 15,... ,15 соединены с элементами ИЯИ 18i 18п своих каналов, а размыкающие -ключи 1б«,,,. .,1б„ со всеми каналами, кроме своего. Кроме того, в лходаа размыкаюсодх ключей 16-,,... ,16. всех каналов соединены с соответствующими входами ОСНОВНОГО: элемента ИЛИ 6.1, избирающего рабочий канал, по которому идет процесс измерения. Кроме того, входаг всйх элементов ЮШ 18:,... ,18, соединены с вторым выходом блока 10 управления. Рассмотрим работу устройства в динамике. При поступлении первого входного импульса на элемент И П,. .. Д7Д первого дополнительного блока 12.2 выделяются совпадейия. Импульс с выхода элемента И поступает через соответ- . ствующие замыкшодае ключн 15:,... ,15 - - - rf . . «1. « м.- f .L. а : на элементы ИЛИ 18 ,... ,18 все1с каu(,... налов, креме канала, s котором произошло совпадение, преды,Е1ущего канала и последующего. Следовательно, через элемент ИЛИ 6.2 на вход дополнительного фОЕШирователя 2.3 импульсов опорной частоты поступают продифференцированшае {схемы дифференцировайия не показаны) импульсы только с открытых первых к/дочей 14;|,...,14 . АН1 логичное выделение открытых каналов происходит и в дополнительных блоках 12.3,...,12m , кроме ос- новного блока 12,1 сравнения частот, которые управляют fifaчaлoм и окончанием отсчета. . v Так как в этом блоке совпадения Иогут произойти последовcfTель но в ijiecKOJibKHX элементах И (их количест определяется соотноиением между и гЫпэс, начать отсче с момента совпадешь & первом или цаезшща&л из этюсд:элементов (учитыBu&fQa t- Что ajiwiefiauaa кольцевая, т.ё г., еледует 1, погретдвос нешрейёленйости положения импульсой достигает t „ , ас момента совпадения в последующих (или предыдущих 7 элементах: - еще большей ве личины. Поэтому первые ключи из ряда 14 ,..., 14 каналов, в которьсс произошли первые совпадения, закры ваются импульсами с выходов элементов И этих каналов, прошедшими через соответствующие замыкающие . вторые 15,..., 15„ и элементы ИЛИ 18-,,...,18 . Шлпульс измеряемой частоты f , пройдя через вторую линию 7 задержки, которой ом задерживается на время большее Tg перебрасывает основной триггер 8 с раздельными входами. В результате вторые ключи 15,...,15 закрываются, а третьи кльзчи 16-,,... ,16 открываются. Если - номер канала, в которо произошло совпадение переднего фрон та импульса входной последовательности, а J- то, же, для заднего фрон та, отсчет начинается с момента появления первого совпадения с канало 1-1 или 1+1, что зависит от того, меньше или больше период Т периода TO. Погрешность неопределенности момента начала отсчета достигает в т случае лишь значения разности перио дов 1 X о на которую происходит сдвиг соответствуйщих фронтов совпадающих импульсов в каждой их .паре-. . Поскольку частоты . х Р ной и входной последовате.ль нести 5л ки ивыполняется условие (1)и условие; : .n--. ТО на выходах элементов И 17.... 1 {фиг.2 ж,з } образуются пакеты импульсов совпадений,число которых в пакетах прямо пропорционально обратно пропорционально разности периодов TO. Первый ш-отульс пакета совпадеНИИ в этом случае проходит соответствунвдий третий ключ 16,...,16 основной элемент ИЛИ 6 и поступает на блок 10 управления. Функциональное значение блока 10 управления состоит в том, что общий элемент 9, разрешающий поступление в счетчик 11 импульсов измеряемой частоты jj остается открыть на временной интервал, ограниченый первыми импульсами совпадений оследовательных пакетов импульсов овпадения. Таким образом, при потуплении первого импульса пакета овпадений на блок 10 управления, ыходной сигнал последнего открыват общий элементи 9,и в счетчик 11 мпульсов поступают импульсы входной частоты. Одновременно этот и myльc пакетов совпадений соответствующего третьего ключа из ряда 16,...,16 поступает через элементы ИЛИ 18,.., 18 г на второй вход-первых ключей 14,...,14р(кроме первого ключа данного канала ), закрывая те из них, которые оставались открытыми,. ИмпулБС совпадения с основного элемента ИЛИ б поступает так же на установочные входы дополнительных триггеров 8.2,...,З.т и перебрасывает их. В результате этого вторые ключи . 15 , .. . ,15 JJ закрываются, третьи ключи 16 ,.. . ,16 11открываются. Так как третьи ключи 1 б 1,...., соединены через соответствующие элементы ИЛИ 18,. . . ,18 с входами первых ключей всех каналов, кроме своего, то импульс совпадения вьлработанный в ка;кдой шкале, закрывает первые ключи, которые оставались открытым:, кроме своего канала . Таким образом, в каждом блоке сравнения частот выделен только один канал, который соответствует совпаденик) импульса на выходе линии задержки 5.2, .. .5. m с иютульсом.нач.а- ла ртсчета. При-поступлении на блок 10 управления первого импульса нового пакета совпадений,.последний закрывает общий элемент И 9,прекращая подсчет счетчиком 11 импульсов измеряемой частоты и в счетчике 11 импульсов ф.йксиауется значение М . Кроме того,сигнал .с второго выхода блока 10 управления (фиг.2 и поступает через элементы ИЛИ 18,,, - /18 на выходы всех первых ключей 14,,,.,14 параллель ных каналов, закрывая последний из них, бывший открытым. Искомое значение измеряемой частоты определяется из известного выражения. .. , .(7) где М - число периодов опорной частоты в интервале времени между первыми импульсами совпадений последовательных пакетов совпадения. Поскольку частота опорного генератора д и входная частота близки (что необходимо для получения пакетов импульсов Совпадения), то значение М и N могут отличаться лишь на единицу, т.е. Н N ± 1 . Поэтому значение.Ы определяется коррекцией значения на единицу. Знак .коррекции Дает блок 4 определения знака коррекции/ на входы которого подаются импуяьСы с выходов основного фо рмиро ателя 2.1. импульсов опорнойчастоты и формирователя 3 входных импульсов,с 31 аченив, зафиксированное в счетчи-ке 11 импульсов, информация о знаке 1 01:фекции с аыхода блока 4 определения знака коррекции и значение известной опорной частоты fo могут введены в цифровую ЭВМ, где ло фор- 10 муле (7) производится определение искомого значения измеряемой частдты.

Таким образом, предлагаемое устройство для сличения частот позволяет получить величину времени между моментдм пуска и моментом начала отсчета .. , о I

Ожидаемый эффект от. использования изобретения выражается в упрощении устройства и повьвиении надежности за счет значительного .уменьлюния числа каналов сравнения частот. I