Устройство для вычисления отношения частот последовательностей импульсов Советский патент 1984 года по МПК H03K23/00 

11 Изобретение относится к и тульсно технике и может быть использовано дл вычисления отношения частот следования импульсов в случае больших флюктуации входных сигналов, Известно устройство для определения отношения двух частот, содержащее два счетчика импульсов, генерато строба, вход которого соединён с выходом одного из счетчиков импульсовj и индикаторное устройство. В этом устройстве входными сигналами заполняются оба (предварительно установленных в нуль) счетчика импульсов. При заполнении счетчика импульсов, соединенного с генератором Строба, на индикаторное устройство поступает содержимое другого счетчика импульсов, которое численно и соответствует отношению частот входных сигналов. После считывания результата счетчики импульсов устанавливаются в нуль и измерения повторяются 1 J Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет непрерывно наблюдать за изменениями сигнала, так как счет импульсов производят периодически, что определяет и низкое быстродействие устройства. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для вычисления отношения частот последовательностей импульсов содержащее реверсивный счетчик импульсов, счетчик импульсов и две входные шины, первая из которых подключена к входу счетчиков импульсов, а разрядные выходы реверсивного счет чика импульсов и счетчика импульсов подключены соответственно к первым и вторь м входам элемента сравнения кодов, выход которого соединен с вхо дом сброса счетчика импульсов, кроме того, вторая входная шина соединена с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов 2. Недостаток известного устройства состоит в том, что при вычислении отношения частот статически распределенных последовательностей импульсов на выходной сигнал устройства (код на разряд-ньк выходах реверсивно го счетчика импульсов) накладываются флюктуации, которые вызывают изменения выходного сигнала при неизменном отношении средних частот импульсных последовательностей. Флюктуации уве32личивают случайную погрешность и, кроме того, ограничивают порог чувствительности измерительной аппаратуры, a также увеличивают погрешность ви- . зуального отсчета измеряемой величины. Известными средствами для уменьшения флюктуации является введение предварительного пересчета статистически распределенных импульсных последовательностей для рабочего и эталонного каналов измер.ния или увеличение емкости реверсивного счетчика. Но это приводит к уменьшению быстродействия устройства. Целью изобретения является уменьшение случайной погрешности и одновременное увеличение быстродействия при вычислении отношения частот статистически распределенных последовательностей ИМПУЛЬС:ОВ. Поставленная щшь достигается тем, что в устройство дщя вычисления отношения частот последовательностей импульсов, содержащее реверсивный счетчик импульсов,, счетчик импульсов и две входные шины, первая из которых подключена к входу счетчика импульсов, а разрядные выходы реверсивного счетчика импульсов и счетчика импульсов подключены соответственно к первым и вторым входам элемента сравнения кодов, выход которого соединен с входом сброса счетчика импульсов, введены дополнительньй реверсивный счетчик импульсов, блок опознавания состояния дополнительного реверсивного счетчика импульсов и два коммутатора, причем входы блока опознавания поразрядно соединены с выходами дополнительного реверсивного счетчика импульсов, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым выходами блока опознавания, первый выход первого коммутатора соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов, а второй - с суммирующим входом дополнительного реверсивного счетчика импульсов, первый выход второго коммутатора соединен с суммирующим входом реверсивного импульсов, а второй - с вычитающим входом дополнительного реверсивного счетчика импульсов, импульсный вход второго коммутатора соединен с выходом элемента сравнения кодов, а вторая входная шина подключена к импульсHONfy входу первого коммутатора. 310 На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит реверсивный счетчик 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, две входные шины 3 и 4, первая 3 из которых подключена к входу счетчика 2, а разрядные выходы реверсивного счетчика 1 ii счетчика 2 подключены соответственно к первым и вторым входам элемента 5 сравнения кодов, выход которого соединен с входом сброса счетчика 2, дополнительный реверсивный счетчик 6 импульсов, блок 7опознавания и два коммутатора 8 и 9, причем входы блока 7 поразрядно соединены с выходами дополнительного реверсивного счетчика 6, управляющие входы первого и второго коммутаторов 8и 9 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 7, первьй выход коммутатора 8 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 1, а второй - с суммирующим входом дополнительного реверсивного счетчика 6, первый выход коммутатора 9 соединен с суммируюш 1м входом реверсивного счетчика 1, а второй - с вычитающим входом дополнительного реверсивного счетчика 6, импульсный вход коммутатора 9 - с выходом элемента 5, а вторая входная шина 4 подключена к импульсному входу коммутатора 8. Коммутаторы 8 и 9 могут содержать два элемента И-НЕ и инвертор, причем управляющий вход соединен через инвертор и непосредственно с первыми входами соответственно первого и вто рого элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами-коммутатора, а вторы входы - с импульсным входом. Блок 7 может содержать инверторы и два (многовходовых) элемента И-НЕ, выходы первого из которых непосредст венно, а второго - через инверторы соединены с входными разрядными шина ми, а их выходы соответственно с пер вым и вторым выходами блока. Устройство работает следующим образом. Последовательность импульсов дели мого с частотой F-j поступает на вход счетчика 2, а последовательность импульсов делителя с частотой р2 - на импульсный вход коммутатора 8. В состоянии равно.весия (статический режим) код Q навыходе дополнительного реверсивного счетчика 6 находится в интервале от Q-, до Q . 34 Блок 5 установит коммутатор 8 в положение., пропускающее частоту F. на суммирующий вход дополнительного реверсивного счетчика 6. Частота F за.полняет счетчик 2, и при заполне;нии происходит периодический его сброс с помощью импульса с элемента 5. С выхода элемента 5 в статическом режиме поступает частота , где .V - выходной код реверсивного счетчика 1, Коммутатор 9 находится в положении, пропускающем частоту на вьгчитаюш|1Й вход дополнительного реверсивного счетчика 6. Состояние этого счетчика и с течением времени i изменяется по формуле )Если бы 2 и F-J /-k были равны, то состояние Q с течением времени не изменилось. За счет статических колебаний F и р2 или одной из этих частот значение 5 колеблется. Если эти колебания остаются в интервале от 0 до 2 то на реверсивный счетчик 1 импульсы не поступают и его выходной код не изменяется. Вероятность выхода Q за пределы величины Q или Qy определяется емкостью счетчика, равной 7 законом распределения импульсов. Поскольку эта вероятность может быть выбрана малой, то флюктуации выходного кода будут весьма редки. При изменении среднего значения частот F-, и (2 или среднего значения одной из них (динамический режим) код исполнительного реверсивного счетчика 6 достигнет одного, из крайних значений Q или С)-,. В этом случае блок 7 установит один из коммутаторов 8 или 9 в положение, пропускающее импульсы F-7/1 на суммирующий вход или импульсы р2 - на вычитающий вход реверсивного счетчика 1, и выходной код k начнет быстро изменяться до восстановления равенства в этом случае код G реверсивного счетчика 6 снова установится в интервале от 0. до . Уменьшение относительной случайной погрешности можно пояснить следующим расчетом. Известно, что относительная случайная погрешность регистрации частоты импульсов счетными схемами из-за статического характера распределения импульсов определяется по формуле --j-W сА- относительная случайная погpemHocTbJN,- количество набираемых при от счете импульсов. В данном устройстве емкость счетчика равна (Q.), Где К - выходной код устройства, (G2-Q)- емкость дополнительного реверсивного сетчика 6, cf вычисляется для статического режима, когда cxin5i , и для конкретного случая (восьмиразрядного реверсивного счетчика 1 и четырехразря ного дополнительного реверсивного счетчика 6) Относительная случайная погрешность предлагаемого устройства состав ляет 1,5%.) Погрешность (с/) прототипа при той же емкости реверсивного счетчика 2® составит 6,7%. Таким образом, относительная случайная погрешность предлагаемого устройства меньше примерно в 4 раза при одинаковом быстродействии с прототипом. Чтобы получить относительную случайную погрешность 1,5% в схеме прототипа, необходимо увеличить емкость счетчика до 2, т.е. выходной код будет равен ,1 (2 - 2 2 ( . Но быстродействие прототипа в этом случае уменьшается в 2 раз, т.е. быстродействие предлагаемого, устройства при емкости счетчиков такой же, как в прототипе, и при такой же погрешности увеличивается в 16 раз. Уменьшение спучаРтой погрешности позволит одновременно получить и увеличение быстродействия. Оптимальное соотношение между быстродействием и точностью определяются конкретными потребностями и условиями производства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ИМПУЛЬСОВ, содержащее реверсивный счетчик импульсов, счетчик импульсов и две выходные шины, первая из которых подключена к входу счетчика импульсов, а разрядные выходы реверсив ного счетчика импульсов и счетчика импульсов подключены соответственно первым и вторым входам элемента сра нения кодов, выход которого соединен с входом сброса счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения случайной погрешнос ти и одновременного увеличения быстродействия при вычислении отношения частот статистически распределенных последовательностей импульсов, в него введены дополнительный реверсивньй счетчик импульсов, блок опознавания состояния дополнительного реверсивного счетчика импульсов и два коммутатора, причем входы блока опознавания поразрядно соединены с выходами дополнительного реверсивного счетчика импульсов, управляющие входы первого и второго комм-утаторов соединены соответственно с первым и вторым выходами блока опознавания, первый выход первого коммутатора соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов, а второй - с суммирующим входом дополнительного реверсивного счетчика импульсов, первый выход второго коммутатора соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, а второй - с вычитающим входом дополнительного реверсивного счетчика импульсов, импульсньй вход второго коммутатора соединен с выходом элемента сравнения кодов, а вторая входная шина подключена к импульсному входу первого коммутатора.