Устройство для измерения абсолютного отклонения частоты Советский патент 1986 года по МПК G01R23/10 

о

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании цифровых измерителей абсолютного отклонения частоты высокостабильных опорных генераторов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет контроля правильности измерения ,

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг, 2 - диаграммы работы устройства, когда fy на фиг. 3 - то же, когда f f на фиг. 4 начальньш момент работы устройства (в увеличенном масштабе)

Устройство для измерения абсолютного отклонения частоты от номинального значения содержит блок 1 задержки, делитель 2 частоты, блок 3 формирования интервала измерения, триггер 4, измеритель 5 разности интервалов, цифровой регистратор 6, счетчик 7, дешифратор 8, формирователь 9 сброса, первый, второй и третий входы 10, 11 и 12 устройства.

Блок 1 задержки содержит входной формирователь 1 3,два триггера 1 4 и 15, элемент И 16,делитель 17 частоты.Делитель 2 частоты содержит входной формирователь 18, два триггера 19 и 20, элемент И 21, делитель 22 частоты. Блок 3 формиро вания интервала измерения содержит счетчик 23 и триггер 24 Измеритель 5 разности интервалов содержит формирователь 25, генератор 26 импульсов, элементы И 27, 28, реверсивный счетчик 29,

1

Вход формирователя 18 подключен

к входу 10 устройства. Первый вход элемента И 27 подключен к генератору 26 импульсов, а выход - к входу суммирования реверсивного счетчика 29, выходы которого соединены с информационными входами цифрового регистратора 6, знаковьш вход которого соединен со знаковым выходом реверсивного счетчика 29,

Вход формирователя 13 подключен к входу 11 устройства, а прямой выход - к первому входу элемента И 16 Инверсный выход формирователя 13 подключен к входу синхронизации триг гера 14, информационный вход которого соединен с входом 12 устройства. Прямой выход триггера 14 соединен

050502

с единичным входом триггера 24 и с единичным входом триггера 15, прямой выход которого соединен с вторым входом зл емента И 16, выход котоS, го соединен со счетным входом делителя 17 частоты. Импульсный выход делителя 17 частоты соединен с единичным входом триггера 4, а потенциальный выход - с информационным

О входом триггера 19 и со счетным входом счетчика 23.Поразрядные выходы счетчика 23 соединены с первыми N-BXO- дами дешифратора 8, выход которого соединен с информационным входом ре15 гистратора 6, а вторые N-входы - с поразрядными выходами счетчика 7.Счетный вход счетчика 7 соединен с потенциальным выходом делителя 22 частоты, импульсный выход которого под20 ключен к нулевому входу триггера 4, прямой выход которого подключен к тактовому входу формирователя 25 по фронтам, информационный вход которого соеди25 нен с прямым выходом триггера 24, а первый выход - с входом элемента И 27, другой вход элемента И 27 соединен с выходом генератора 26 импульсов и с первым входом элемента И 28,

30 выход которого подключен к входу вычитания реверсивного счетчика 29. Второй вход элемента И 28 подключен к второму выходу формирователя 25 по фронтам и входу формировате- J2 ля 9 сброса. Выход формирователя 9

сброса подключен к нулевым установочным входам счетчико) 7, 23 и 29, к нулевым установочным входам делителей 17 и 22 частоты, к нулевым

40 входам триггеров 4, 14, 15, 19, 20 и 24. Вход синхронизации триггера 19 соединен с инверсным выходом формирователя 18, а прямой выход - с единичным входом триггера 20,

45 прямой выход которого соединен с первым входом элемента И 21, второй вход которого соединен с прямым выходом формирователя 18.Вьсход элемен- ,та И 21 соединен со счетным входом

5Q делителя 22 частоты.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии счетчики 55 7,23, 29 и триггеры 4, 14, 15, 19, 20, 24 находятся в нулевом состоянии. Элементы И 16, 21, 27, 28 закрыты, формирователь 18 формирует

из входной измеряемой частотной последовательности импульсы измеря- емой частоты, формирователь 13 иэ входной эталонной частотной последовательности формирует импульсы эталонной частоты. На выходах формирователей формируются прямые и инверсные импульсы. Генератор 26 вырабатывает импульсы с частотой следования fo , выбираемой в зави- симости от величины отклонения измеряемой частоты от эталонной и от точности измерения этого отклонения.

По приходу команды ПУСК и по заднему фронту импульса инверсного выхода формирователя 13 (момент времени t, фиг. 2, 3 и 4) триггер 14 устанавливается в единичное состояние и высокий уровень прямого выхода триггера 14 устанавливает триггеры 15, 24 в единичное состояние. По окончании команды ПУСК и по заднему фронту импульса инверсного выхода формирователя 13 ( , фиг.4) триггер 14 возвращается в исходное состояние. Переключаясь, триггер 24 подготавливает формирователь 25 для прохождения первого тактового им- пульса на первый выход формирователя 25. Переключаясь, триггер 15 открывает элемент И 16 для прохождения импульсов эталонной частоты на счетный вход делителя 17 частоты. Делитель 17 частоты заполняется импульсами эталонной частоты, и в момент переключения последнего разряда делителя 17 частоты на его потенциальном выходе появляется вы- сокий потенциал (tg ), который дает разрешение на установку триггера 19 в единичное состояние. По заднему фронту импульса инверсного выхода формирователя 18 триггер 19 устанав- ливается в единичное состояние и высокий уровень прямого выхода триггера 19 устанавливает триггер 20 в единичное состояние (tj ). Переключаясь, триггер 20 открывает элемент И 21 для прохождения импульсов из - меряемой частоты на счетньш вход делителя 22 частоты.

В момент первого переполнения делителя 17 частоты на его потенциаль- ном выходе формируется низкий уровень, при этом в счетчик 23 записывается 1, а на импульсном выходе де

0

5

5 0

5

0 о з

5

0

лителя 17 частоты (ty ) формируется короткий импульс, устанавливающий триггер 4 в единичное состояние. Переключаясь, триггер 4 формирует на тактовом входе формирователя 25 передний фронт тактового импульса. При этом на первом выходе формирователя 25 появляется высокий потенциал, который открьшает элемент и 27 для прохождения импульсов частоты fo на суммирующий вход счетчика 29. Счетчик 29 накаливает импульсы с частотой fo

В момент первого переполнения делителя 22 частоты на его потенциальном выходе формируется низкий уровень, при этом в счетчике 7 записывается 1, а на импульсном выходе делителя 22 частоты формируется короткий импульс, устанавливающий триггер 4 в исходное (нулевое) состояние (tg ). Переключалась . триггер 4 формирует задний фронт первого тактового импульса на тактовом входе формирователя 25. При этом на первом выходе формирователя 25 появляется низкий потенциал, закрывающий элемент И 27, счет импульсов счетчиком 29 прекращается.

В дальнейшем тактовые импульсы, формируемые , триггером 4 на входе формирователя 25, на первьй вькод не проходят. Счетчик 7 накапливает импульсы измеряемой частоты, а счетчик 23 - эталонной. Счетчик 23 задает время измерения и по истечении этого .времени на выходе счетчика 23 (t ) появляется импульсный сиг-, нал, переключающий триггер 24 в ис-v ходное состояние.

При этом на выходе 24 устанавливается низкий уровень, а формирователь 25 настраивается на пр о- пускание тактового импульса на второй выход. Первый после переключения триггера 24 тактовый импульс проходит на второй выход формирователя 25, при этом на время действия тактового импульса открьшается эле-, мент И 28 д;ля прохождения импульсов частоты fj, на вычитающий вход счетчика 29. По окончании тактового импульса счет прекращается и в счетчике 29 фиксируется разность между длительностью импульса, прошедшего в начале измерения, и длительностью импульса, прошедшего в конце JisMepe- ния. Полученный результат измерения и знак отклонения фиксируется в циф

ровом регистраторе 6. Для удобства вычислений время измерения задается

кратным 10, где п 1,2,3и

зависит от величины отклонения измеряемой частоты от эталонной и от точности измерения этого отклонения

После прихода очередного импульса на вход счетчика 23 в первом и в последнем разрядах будут зафиксированы 1, а в остальных - О, при этом в счетчике 7 во всех разрядах, кроме последнего, должны быть 0. Только при этом условии на выходе дешифртора 8 появится импульсньй сигнал, фиксирующийся в регистраторе 6 и свидетельствующий о правильности измерения. Отсутствие сигнала на выходе дешифратора 8 говорит о том, что величина отклонения измеряемой частоты от эталонной больше предельно допустимой.

После окончания импульса на втором выходе формирователя 25 на входе формирователя 9 вновь появляется низкий уровень, при этом на выходе фор- мирователя 9 через время, превышающее период перерасчета делителя 17, формируется импульс сброса tg , устанавливающий устройство в исходное состояние.

Параметры элементов устройства должны удовлетворять следующему соотношению

L

де L

Т,

2л Т

.«юле

N,

- основание системы пересчета делителей 17 и 22 (если делители частоты 17,22 десятичные, то L 10);

М - разрядность делителей 17 и

22 частоты; Тэ - период следования импульгсов эталонной частоты; - наибольшая величина отклонения измеряемой частоты от эталонной; N - емкость счетчика 23. Длительность первого импульса, формируемого на первом выходе формирователя 25, определяется параметрами элементов устройства и практически не зависит от величины отклонения измеряемой частоты от эталонной, а длительность импульса, формируемого на втором выходе формирователя 25, зависит от величины и знака и отклонения измеряемой частоты от эталонной. Измеряемые величины находятся в следующем соотношенрш:

TO Тд + .1 Т (Тн - Тк )± То

N

где Ти - период следования импульсов измеряемой частоты;

а Т - величина отклонения периода измеряемой частоты от эталонной;

f-H - длительность импульса в

начале измерения (началь- ньш интервал);

Тц длительность импульса в конце измерения (конечный интервал);

TO - период следования импульсов генератора 26, обуславливающий погрешность измерения.

. f 1П11.111111Я111И1Ш11П1П11И11ПИ111И111П1П11И1П1111111111 f« lllJHHMIIIIIII HHlllHIJtllt nill| |IIIJHnilllllllllll|JlllJIIIU

if tit} 5

22-2

f his ts fi

Ln

n

TT

Фиг.З

h

fff