Устройство для измерения девиации частоты Советский патент 1987 года по МПК G01R23/00 

112

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения девиации частоты сигналов с периодическим модулирующим сигналом сложной формы.

Цель изобретения - уменьшение погрешности при одновременном сокращении времени измерения.

На фиг,1 представлена схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжения, поясняющие его работу.

Устройство для измерения девиации содержит последовательно соединенные

На вход устройства поступает ЧМ-сигнал. Формирователь 1 вырабаты вает короткие импульсы в момент пер сечения входным напряжением нулевог уровня (в одну сторону, фиг.2а), ко торые следуют с частотой входного сигнала. На выходе ЦЧД 2 после кажд го импульса обновляется код числа, характеризующего мгновенную частоту сигнала. Этот код поступает на БОГЧ и 4. Перед началом измерений PC 7 и 8, делитель 14 частоты и триггеры 1

формирователь 1 и цифровой частотный детектор (1(ЧД) 2, выход которого сое- 15 и 15 устанавливаются в нулевое соединен с первыми входами блоков 3 и 4 тояние. определения граничной частоты (БОГЧ), выходы которых являются выходами устройства. Выход формирователя 1 через элемент 5 задержки соединен с вторы- 20 ми входами БОГЧ 3 и 4, а также входом блока 6 управления (БУ), первый и

БОГЧ 3, предназначенный для вьще ления максимального числа, работает следующим образом.

Каждым импульсом формирователя 1 задержанным с помощью элемента 5 за держки, параллельный код с выхода ЦЧД 2 записывается в PC 7. Количест разрядов m регистра 7 определяется 25 максимальной девиацией частоты д F и заданной погрешностью измерений, равной щирине частотных полос if.д ЦЧД 2, из соотнощения (

второй выходы которого подключены соответственно к третьим и четвертым входам БОГЧ 3 и 4.

Каждый БОГЧ выполнен в виде последовательно соединенных регистров 7 и 8 сдвига (PC)5 выходы которых соединены с входами цифрового компаратора

Каждым импульсом формирователя 1, задержанным с помощью элемента 5 задержки, параллельный код с выхода ЦЧД 2 записывается в PC 7. Количество разрядов m регистра 7 определяется 25 максимальной девиацией частоты д F и заданной погрешностью измерений, равной щирине частотных полос if.д ЦЧД 2, из соотнощения ()

Затем число А в регистре 7 сравнива- 9, причем компаратор в блоке 3 выпол-30 ется.с числом В в регистре 8 с помо- няет функцию , а в блоке 4 - щью цифрового компаратора 9. Если функцию (что достигается переключением входов компаратора 9). Выход PC 8 соединен также с выходом

А В, на выходе компаратора появляется напряжение (фиг.2д), устанавливающее триггер 10 в единичное состоя

устройства. Выход компаратора 9 через с ние (фиг.2е). В результате через элетриггер. 10 и элемент И 11 подключен к тактовым входам PC 7 и 8. Второй вход БОГЧ подключен к цепи записи PC 7, третий вход соединен с вторым входом элемента И 11, а четвертый вход - с вторым входом триггера 10 и управляющим входом PC 7.

БУ 6 выполнен в виде последовательно соединенных опорного генердтомент И 11 на тактовые входы PC 7 и 8 поступает m импульсов с БУ 6, переписывающих число из PC 7 в PC 8. При А- Б триггер 10 не опрокидывается, 40 и в регистре В сохраняется прежнее число. Таким образом, в регистр 8 попадает наибольшее число из последовательности чисел.

БОГЧ 4 работает параллельно аналора 12, ключа 13, делителя 14 частоты 5 гичным образом, только компаратор 9 и триггера 15, выход которого соеди- в нем выполняет функцию А Б, поэтому

нен с управляющим входом ключа 13. Второй вход Триггера 15 подключен к входу БУ б, первьй и второй выходы которого соединены соответственно с выходом ключа 13 и инверсным выходом триггера 15.

Эпюры напряжений (фиг.2) показаны на выходе формироватех1Я 1 (а), на выв PC 8 оказывается наименьшее из последовательности чисел.

БУ 6 вырабатывает импульсы, необ- 50 ходимые для работы БОГЧ. Тактовые импульсы с опорного генератора 12 (фиг.2б) через открытый ключ 13 поступают на делитель 14 частоты с коэф- фигднентом деления т. Задним фронтом

ходе опорного генератора 12 (б), на т-го импульса триггер 15 устанавлива- выходе триггера 15 (в), на выходе ется в нулевое состояние, и ключ 13 ключа 13 (г), на выходе компаратора закрывается. В единичное состояние 9 (д)э на выходе триггера 10 (е) и на триггер 15 устанавливается задним выходе элемента И 11 (ж).фронтом задержанного импульса формнУстройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает ЧМ-сигнал. Формирователь 1 вырабатывает короткие импульсы в момент пересечения входным напряжением нулевого уровня (в одну сторону, фиг.2а), которые следуют с частотой входного сигнала. На выходе ЦЧД 2 после каждого импульса обновляется код числа, характеризующего мгновенную частоту сигнала. Этот код поступает на БОГЧ 3 и 4. Перед началом измерений PC 7 и 8, делитель 14 частоты и триггеры 10

и 15 устанавливаются в нулевое соетояние.

15 и 15 устанавливаются в нулевое сое тояние. 20

БОГЧ 3, предназначенный для вьще- ления максимального числа, работает следующим образом.

Каждым импульсом формирователя 1, задержанным с помощью элемента 5 задержки, параллельный код с выхода ЦЧД 2 записывается в PC 7. Количество разрядов m регистра 7 определяется 25 максимальной девиацией частоты д F и заданной погрешностью измерений, равной щирине частотных полос if.д ЦЧД 2, из соотнощения ().

Затем число А в регистре 7 сравнива- 30 ется.с числом В в регистре 8 с помо- щью цифрового компаратора 9. Если

Затем число А в регистре 7 сравнива- ется.с числом В в регистре 8 с помо- щью цифрового компаратора 9. Если

А В, на выходе компаратора появляется напряжение (фиг.2д), устанавливающее триггер 10 в единичное состояние (фиг.2е). В результате через элемент И 11 на тактовые входы PC 7 и 8 поступает m импульсов с БУ 6, переписывающих число из PC 7 в PC 8. При А- Б триггер 10 не опрокидывается, и в регистре В сохраняется прежнее число. Таким образом, в регистр 8 попадает наибольшее число из последовательности чисел.

БОГЧ 4 работает параллельно аналов PC 8 оказывается наименьшее из последовательности чисел.

БУ 6 вырабатывает импульсы, необ- 50 ходимые для работы БОГЧ. Тактовые импульсы с опорного генератора 12 (фиг.2б) через открытый ключ 13 поступают на делитель 14 частоты с коэф- фигднентом деления т. Задним фронтом

рователя 1, вновь открывая ключ 13. Последовательность из ш импульсов (фиг.2г) поступает на элементы И 11 и обеспечивает перенесение числа из регистра 7 в регистр 8, при сработав- шем триггере 10 (фиг.2и). Сигнал с инверсного выхода триггера 15 служит для возвращения триггера 10 в нулевое состояние и для переключения PC 7 из режима последовательной записи в ре- жим параллельной записи.

Таким образом, на выходах устройства появляются коды чисел, соответствующие максимальной и минимальной

частоте сигнала. Представление резуль- 5 ления соединены соответственно с третата в таком виде в ряде случаев более предпочтительно. В тех случаях, когда результат должен соответствовать девиации частоты, он может быть

тьим и четвертым входами определения граничной частоты, выходы которых являются выходами устройства, при этом каждый блок определения граничполучен на выходе вычитателя (сумма- . 20 ной частоты выполнен в виде двух постора) кодов, подключенного своими входами к -выходам БОГЧ 3 и 4.

В результате предполагаемое устройство позволяет уменьшить погрешность измерений, поскольку она определяется только выбором необходимой величины . Одновременно сокращается время измерений по сравнению с известными устройствами, так при периодическом модулирующем сигнале время измерений равняется всего одному периоду, т.е. является минимально возможным.

Весьма важно, что предлагаемое

устройство может эффективно использо- третий йход соединен с вторьм входом

ваться при непериодических модулирующих сигналах, при которых известный оказывается неработоспособным.

Выполнение предлагаемого устройства на современной элементной базе 40 позволяет сделать его малогабаритным, дешевым и надежным. В отличие от известных предлагаемое устройство является чисто цифровым устройством и поэтому по сравнению с известными устрой-45 вьгход которого соединен с управляю- ствами практически не требует регули- щим входом ключа, второй вход тригге- ровочных работ.ра подключен к входу блока управле- .

Ф о р м у л а изобретения ™ Р « °P° ° °

управления соединены соответственно

1. Устройство для измерения девиа-50 с выходом ключа и инверсным выходом ции частоты, содержащее блок управле- триггера.

элемента И, а четвертый вход соединен с вторым входом триггера и управляющим входом первого регистра сдвига.

2. Устройство поп.1,отлича- ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде последовательно соединенных опорного генератора, ключа, делителя частоты и триггера, прямой

ния и последовательно соединенные формирователь и частотный детектор, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности при одновременном сокращении времени измерения, в него введены два идентичных блока определения граничной частоты, первые входы которых объединены и подключены к выходу частотного детектора, выход формирователя через элемент задержки соединен с входом блока управления и вторыми входами блоков определения граничной частоты, а первый и второй выходы блока управтьим и четвертым входами определения граничной частоты, выходы которых являются выходами устройства, при этом каждый блок определения граничледовательно соединенных регистров сдвига, выходы которых соединены с входами цифрового компаратора, кроме того, выход второго регистра сдвига

соединен с выходом устройства, выход гщфрового компаратора соединен с первым входом триггера, выход которого через элемент И подключен к тактовым входам обоих регистров сдвига, первый

вход блока определения граничной частоты соединен с входом первого регистра сдвига, второй вход блока определения граничной частоты подключен к входу записи первого регистра сдвига.

вьгход которого соединен с управляю- щим входом ключа, второй вход тригге- ра подключен к входу блока управле- .

элемента И, а четвертый вход соединен с вторым входом триггера и управляющим входом первого регистра сдвига.

2. Устройство поп.1,отлича- ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде последовательно соединенных опорного генератора, ключа, делителя частоты и триггера, прямой

Редактор Н.Бобкова

Составитель В.Величкин

Техред Н.Глущенко Корректор А.Зимокосов

884/47

Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фиг,г

Изобретение может быть«использовано для измерения девиации частоты сигналов с периодическим и непериодическим модулирующим сигналом сложной формы. Цель изобретения - уменьшение погрешности при одновременном сокращении времени измерения. Устройство содержит формирователь 1, цифровой частотный детектор 2, злеВход / мент 5 задержки и блок 6 управления. ,- В устройство введены блоки 3 и 4 определения граничной частоты, выполненные в виде регистров 7 и 8 сдвига, цифрового компаратора 9, триггера 10 и элемента И 11. Блок 6 управления выполнен в виде опорного генератора 12, ключа; 13, делителя 14 частоты и триггера 15. В результате погрешность измерения уменьшается за счет того, что она определяется только выбором необходимой ширины частотной полосы. Время измерений сокращается, поскольку при периодическом модулирующем сигнале время измерений равняется всего одному периоду, т.е. является минимально возможным. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (/) CD 00 О5 -J а: Выл.2 Фиг,1