Устройство для измерения отношения частот Советский патент 1985 года по МПК G01R23/10 

11 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для автоматического измерения отношения средних частот следования импульсов . Известно устройство для измерения отношения частот, содержащее блок декад, формирователь меток времени блок индикации и блок автоматики Недостатком этого устройства является необходимость ручногр изменения пределов измерения для получения заданной погрепшости в широком диапазоне измеряемых отношений частот. При отсутствии грубых знаний о величине измеряемого отношения частот, процесс измерения необходимо повторять несколько раз для получе. ния заданной погрешности, в результате чего увеличивается общее время измерения и работа с прибором становится неудобной. Наиболее близким к предложенному по техническим характеристикам явля естя цифровой частотомер с автомати ческим выбором пределов измерения, который содержит последовательно соединенные формирователь импульсов временной селектор, десятичный счет чик импульсов и первый триггер, сдвиговой регистр, дешифратор, линей ку декадных делителей частоты, блок импульсно-потенциальных ключей, ген ратор образцового интервала измере НИЯ, блок вывода, элемент И, второй третий и четвертый элементы ИЛИ. Дешифратор, регистр сдвига, блок им пульсй(о-потенциальных. , элемент И и два элемента ИЛИ образуют систему автоматического выбора времени измерения по ;а аннЬй величине погрешности измерения. И . Недостатком такого устройства являются ограниченные функциональны возможности, обусловленные большим объемом импульсно-потенциальных клю чей и большой разрядностью регистра сдвига при необходимости измерения малых отношений частот или измерения отношения частот с малой погрешно стью. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем сокращения аппаратурного объема уст ройства и автоматизации процесса из мерения. 7 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения отношения частот, содержащее последовательно включенные формирователь импульсов, временной селектор, десятичный счетчик импульсов и первый триггер, декадный делитель частоты, второй и третий триггеры, дешифратор и блок вывода, причем выход второго триггера соединен с вторьм входом временного селектора, входы дешифратора подключены к старшим разрядам десятичного счетчика импульсов, а выход деши }ч атора соединен с входом третьего триггера 1Й и этом сигнал частоты делимого отношения подается на вход формирователя импульсов, вькоды всех разрядов деся тичного счетчика импульсов и вы- ход первого триггера подключены к соответствующим входам блока вьшода, а обнуляющие входы десятичного счетчика импульсов и первого триггера объединены, введены два селектора-мультиплексора, два коммутатора, дополнительный десятичный счетчик импульсов и формирователь импульсов обнуления, при этом соответствукицие информационные входы селекторовмультиплексоров объединены и подключены к выходам соответствующих разрядов декадного делителя частоты, обнулякицие входы которого подключены к первому выходу формирователя импульсов обнуления, обнуляюпрсе входы основного и дополнительного десятичных счетчиков импульсов и третьего триггера соединены с вторьм выходом формирователя импульсов обнуления, прямой и инверсный выходы второго триггера подключены к соответс1вующим входам формирователя импульсов обнуления и управлякяцим входам коммутаторов, прямой и инверсный выходы третьего триггера подключены к входам разрешения первого и второго селекторов-мультиплексоров соответственно, причем выход первого селеКтуора-мультиплексора соединен с первым информационным входом первого коммутатора, выход которого подключен к входу второго триггера, а выход второго селектора-мультиплексора подключен к входу дополнительного десятичнЪго счетчика импульсов, выходы всех разрядов которого соединены с соответствующими входами блока вывйда и соответствующими управляющими входами первого и второго 3 селекторов-мультиплексоров« второй информационный вход первого коммута тора соединен с выходом одного из разрядов декадного делителя частоты вход которого соединен с вькодом второго коммутатора, информационные входы которого соединеш 1, с тинами сигнала частоты делителя отношения и сигнала времени индикации. На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения отношения частот. - Устройство содержит последовател но включенные формирователь 1 импульсов временной селектор 2, десятичный счетчик 3 импульсов и первый триггер 4, дешифратор 5, второй 6 и третий 7 триггеры, селекторы-мультиплексоры 8 и 9, декадный делитель 10 частоты, дополнительный десятичный счетчик 11 импульсов, формирователь 12 импульсов обнуления коммутаторы 13 и 14 и блок 15 вывода. Входы дешифратора 5 подключены к двум старшим разрядам счетчика 3, а вьвсод дешифратора 5 соединен с вхо дом триггера 6, прямой выход которого подключен к входу разрешения селектора-мультиплексора В, инверс ный - }с входу разрешения селекторамультиплексора 9. Выходы всех разрядов декадного делителя 10 частоты соединены с соответствукндими информационнь14К входами селекторов-мультиплексоров 8 и 9, и выход одного из разрядов подключен К одному информационному входу коммутатора 13, выход которого соединен с входом триггера 7. К второму информационному входу коммутатора 13 подкгпочен выход селектора-мультиплексора 8, упраалякя е входы которого соединены с управляющими входами селекторамультиплексора 9и выходами всех разрядов счетчика 11, вход которого , соединен с выходом селектора-мульти;Ш1ексора 9. Прямой и инверсный выхо ды триггера 7 соединены с соответствушцими управляющими входами коммутаторов 13 и 14 и входами формирователя 12 импульсов обнуления, первый которого соединен с обнуляющими входами делителя 10, а второй выход подключен к обнуляющим входам счётчиков 3 и 11 и триггеров 4 и 6. Кроме того, прямой выход триггера 7 соединен с вторым входом временного 97 4 . селектора 2. Выходы всех разрядов счетчиков 3 и 11 и выход триггера 4 подключены к входам блока 15 вывода, на вход 16 (шину сигнала времени индикации) поступает сигнал индикации, а на входы 17 и 18 (шины сигнала частоты делителя отношения) - сигналы, отношение частот которьпс измеряется. В качестве селекторов-мультиплексоров 8 и 9 могут быть использованы микросхемы серий 133, 155, 530 и т.д., например 133КП5, 155КП1, 530KII2 и т.д. В качестве блока 15 вьшода может использоваться цифропечатающее устройство, устройство индикации с цифровым табло, магнитофон, дисплей и т.д. Сигналы, отношение частот которых измеряется, подаются на входы 17 и 18. На вход 17 подается сигнал с меньшей частотой. При установке триггера 7 в положение Счет временной селектор 2 пропускает импульсы, формируемые формирователем 1, на вход десятичного счетчика 3 импульсов. Частота следования импульсоч на выходе формирователя 1 импульсов равна частоте сигнала, подаваемого на вход 17. В то же время коммутатор 14 пропускает импульсы с входа 18 на вход декадного делителя 10 частоты, а триггер 6 находится в таком положении, что селектор-мультиплексор 3 закрыт, а селектор-мульткплексор 9 открыт. В исходном положении счетчик 11 находится в нулевом положении и селектор-мультиплексор. 9 подключает на вход счетчика 11 выход младшего разряда декадного делителя 10 частоты, т.е. выход ко ачутатора 14. После прихода одного импульса на вход 18 на выходе счетчика 11 появляется импульс, который переводит счетчик 11 в следующее состояние. Так как счетчик 11 работает в режиме суммирования числа импульсов, то в него записывается число 1. В этом случае селектор мультшшексор 9 подключает вход счетчика 1t к выходу первой декады декадного делителя 10 частоты. Следующее переключение счетчика 11 происходит после прихода десяти импульсов на вход 18. При этом в счетчик 11 заг писывается число 2, т.е. селектормультиплексор 9 подключает к входу : Счетчика 14 выход второй декады декадного делителя 10 частоты. Поеле прихода ста импульсов на вход 18 в счетчик 11 записывается число 3,,

и селектор-мультиплексор 9 вновь переключает вход счетчика 11 на выход следующей декады декадного 5 усилителя 10 частоты и т.д. Таким образом, в счетчик 11 записывается число, определяющее порядок числа импульсов, приходящих на вход 1-8. Одновременно с этим процессом деся- Ю тичный счетчик 3 импульсов прйизводит счет импульсов, приходящих с выхода формирователя 1. Количество разрядов десятичного счетчика 3 определяется требуемой погрешностью из- 15 мерения, и число декад счетчика 3 равно.числу математических разрядов мантиссы результата измерения отношения частот, выводимого через блок 15 вьгоода. Дешифратор 5 выраба- 20 тывает на своем выходе импульс при записи в десятичный счетчик 3 числа, при котором во всех декадах счетчика 3, кроме двух последних, записаны состояния О, а в двух последних 25 декадах записано определенное число N. Выбор числа N при реализации устройства определяется регулярностью входных сигналов ().

Дпя регулярных сигналов . Если зо сигнал, поступающий на вход 17, нерегулярньй, то . При нерегулярном сигнале на входе 1.8 . При приходе нерегулярных сигналов на оба входа . При априорно неизвестной s регулярности входных сигналов .

После этого триггер 6 меняет свое состояние и включает селектор-мультиплексор 8, а селектор-мультиплексор 9 выключается.40

Так как селекторы-мультиплексоры 8 и 9 включены управляющими и информационными - входами параллельно,. то выход одной из декад делителя 10 будет подключен черезоткрытый коммута- 45 тор 13 к входу триггера 7. После прихода на вход 18 Ю импульсов, где п - математический порядок результата измерения отношения частоты, триггер 7 переключается в состояние JQ Индикация. TaKiiM образом, за время, равное длительности 10 импуЛьсов, приходящих на вход 18, счетчик 3 насчитывает L импульсов.

При переключении триггера 7 в положение Индикация выключается временной селектор 2, переключаются коммутаторы 13. и 14 и формирователь 1 обнуления обнуляет делитель 10. Через коммутатор 14 на вход делителя 10 поступают импульсы с входа 16, куда приходит сигнал индикации . После прихода на вход 16 10 импульсон, где m - номер декады делителя 10, выход которой подключен к входу коммутатора 13, триггер 7 вновь переключается в состояние Счет, формирователь 12 вырабатьгеаёт импульс обнуления счетчиков 3 и 11, делителя 10 и триггеров 4 и 6 и процесс изменения повторяется. Число m определяется требуемым временем индикации и частотой следования импульсов, приходящих на вход 16 Если в процессе измерения счетчик 3 переполняется, то триггер 4 изменяет свое состояние, и в блок 15 подается информация о переполнёнии. Результат измерения в виде мантиссы и порядка выводится через блок 15 вывода.

Работу блока 15 вьшода можно пояснить на примере выполнения его в виде устройства индикации с. цифровьм табло. В этом случае блок 15 вывода состоит из набора дешифраторо и набора цифровых индикаторов, которые могут быть, светодиодными или жидкокристалльными матрицами или газонаполненными лампами. Каждый из выходов декад счетчиков 3 и 11 подключен к входам соответствующего дешифратора, выход которого подключе к цифровому индикатору. При этом каждый из выходов счетчиков З.и 1-1 представляет собой один из разрядов параллельного двоичного кода значения числа, записанного в соответствующем разряде счетчиков 3 и 11 . В этом случае цифровые индикаторы блока 15 вывода высвечивают информации о числах, записанных в соответствующих разрядах счетчиков 3 и 11. Результат измерения отсчитьгоается после переключения триггера 7 в положение Индикация и представляется в виде а.10 , где а - число, записанное в счетчик 3(L), b - число, записанное в счетчик 11(п).

Разрядность индицируемых чисел а и Ь равна или меньше количества декад счетчиков 3 и 11 соответственно. При переполнении счетчика 3 в блоке 15 вывода включается индикатор Переполнение. Надлежащим выбс ром количества декад в счетчике 3

71147

и делителе 10 можно добиться снятия ограничения подачи на вход 17 сигнала с меньшей частотой.

По сравнению с прототипом в предложенном устройстве выбор автоматического определения времени измерения производится с помощью десятичного счетчика и двух селекторов-мультиплексоров вместо регистра сдвига, блока импульсно-потенциальных ключей, и двух блоков ИЛИ, С учетом объема остальной части устройства

8

для измерения отношения частот выигрьш в аппаратурном объеме составляет 5-20% в зависимости от количества декад делителя частоты, разрядности счетчика 3 и степени ийтеграции элементной базы.

Кроме того, в прототипе для начала измерения необходимо подать внешнюю команду Пуск. В предложенндн устройстве процесс измерения автоматизирован, что повышает удобство пользования им.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ, содержащее последовательно включенные формирователь импульсов, временной селектор, десятичньй счетчик импульсов и первый триггер, декадный делитель частоты, второй и третий триггеры, дешифратор, блок вывода, причем выход второго . триггера соединен с вторь1м входом , временного селектора, входы дешифратора подключены к старшим .разрядам десятичного счетчика импульсов, а выход дешифратора соединен с входом третьего триггера, при этом сигнал частбты делимого отношения поддается на вход формирователя импульсов, выходы всех разрядов десятичнот го счетчика импульсов и выход первого триггера подключены к соответствующим входам блока вывода, а об нуляющие входы десятичного счетчика импульсов и первого триггера объединены, отличающееся тем, что, с целью расширения функцйо нальных возможностей, в него введетл два селектора-мультиплексора, два коммутатора, дополнительный десятичный счетчик импульсов и формирователь импульсов обнуления. при этом соответствующие информацион-. ные входы селекторов-мультиплексоров объединены и подключены к выходам соответствующих разрядов декадного делителя частоты, обнуляющие входы которого подключены к первому -выходу формирователя импульсов обнуления, обнуляющие входы основного и дополнительного десятичных счетчиков импульсов и третьего триггера соединены с вторым выходом формирователя импульсов обнуления, прямой и инверсный выходы второго триггера подключены к соответствующим входам формирователя импульсов обнуления и управляющим входам коьФ1утатора, а прямой и инверсный выходы третьего (О триггера подключены к, входам разрешения первого и второго селекторовмультиплексоров соответственно, причем выход первого селектора-мультиплексора соединен с первым информационным входом первого коммутатора, выход которого подключен к входу второго триггера, а выход второго селектора-мультиплексора подключен 4 к входу дополнительного десятичного счетчика импульсов, выходы -всех разСО рядов которого соединены с соответсо ствукнцими входами блока вывода и соответствующими управляющими входами первого и второго селекторовмультиплексоров, второй информационный вход первого коммутатора соединен с выходом одного из разрядов декадного делителя частоты, вход которого соединен с выходом второго коммутатора, информационные входы которого соединены с.шинами сигнала час-; тоты делителя отношения и сигнала времени индикации.