Устройство для измерения отношения частот двух сигналов Советский патент 1987 года по МПК G01R23/02 

113

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для, измерения отношения частот , отношения периодов, а также частоты и периода электрических сиг- налов.

Цель изобретения - повышение быстродействия путем сокращения времени измерения.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 и 3 - вре менные диаграммы, поясняющие его принцип работы.

Устройство содержит процессор 1, счетчики 2 и 3 импульсов, R5-триггер 4, триггеры 5-10, элементы Ш1И .11 и 12, элементы И 13 и 4, входы 15 и 16 соответственно частот

1, шину 1 7 данных.

Шина 17 данных процессора 1 сое- динена с информационными входами и выходами счетчиком 2 и 3 импульсов, при этом первый управляющий выход процессора 1 подключен к 5 -входу К5-триггера 4, второй и третий управляющие выходы - к входам записи данных соответственно счетчиков 2 и 3 импульсов, а четвертый и пятый управляющие выходы - к входам чтения данных соответственно счетчиков 2 и 3 импульсов, счетные входы которых соединены соответственно с выходами элементов И 13 и 14.,Первые входы последних являются входами соответственно первой и второй измеряемых час тот,причем эти входы объединены соответственно с С-входами триггеров 5 и 9 и триггеров 6 и 10, а вторые входы элементов И 13 и 14 подключены к выходу элемента ИЛИ 11 и управляю- щему входу процессора 1. Сигнальные выходы счетчиков 2 и 3 импульсов соединены через элемент ИЛИ 12 и R-входом RS -триггера 4, выход которого объединяет D -входы триггеров 5 и 6. Выходы триггеров 5 и 6 соединены с D-входами соответственно триггеров 7 10 и 8,9, а также с С-входами соответственно триггеров 8 и 7, выходы которых подключены к R -входам соот- ветственно триггеров 9 и 10. Входы элемента ИЛИ 11 соединены с выходами триггеров 9 и 10.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения процессор 1 устанавливает в исходное состояние все элементы устройства, в ре

5

5

0

0 5 0

-5

192

гистры программируемых счетчиков 2иЗ импульсов заносит код числа N -1, где N - некоторое заданное число. При этом триггеры 4-6, 9 и 10 находятся в нулевом, а триггеры 7 и 8 - в произвольном состояниях. В момент tg (фиг.2 и З) начала измерения процессор вырабатьшает на своем первом .управляющем выходе сигнал 1, кото- . рый переводит R5-триггер 4 в единичное состояние. Ближайшие после Ьо импульсы частот i, и f моменты-tji и tЦ2 заносят 1 с выхода RS -триггера 4 соответственно в триггеры 5 и 6. Если первым после момента tg приходит импульс частоты i этому случаю соответствуют временные диаграммы на фиг.2), то первым устанавливается в единичное состояние триггер 5. Переключение его выходного сигнала из О в 1 записьшает О с выхода триггера 6 в триггер 8, разрешая запись 1 в триггер 10. Ближайший импульс частоты i. (момент i , кроме записи 1 в триггер 6, записывает 1 в триггер 10, 1 с выхода которого через элемент ИЛИ 11 разре- DiaeT прохождение импульсов частот ( и i соответственно через элементы И 13 и 14 и на счетные входы счетчиков 2 и 3 импульсов. Переключение выходного сигнала триггера 6 из О в 1 записывает 1 в триггер 7, 1 с выхода которого удерживает триггер 9 в нулевом состоянии в течение данного измерения. При равенстве одного из подсчитываемых в программируемых счетчиках 2 и 3 импульсов количеств импульсов частот 1, или .j заданному числу N -1 (момент tpl на его сигнальном выходе появляется 1, которая через элемент ИЛИ 12 сбрасывает R 5-триггер 4. Ближайшие после момента ip импульсы частот tj и fJ записывают О в триггеры 5 и 6, а ближайший импульс частоты 1 (момент ij , следующий после ближайшего с момента tp импульса частоты f, (момент i к,) записывает О в триггер 10. Переключение выходного сигнала триггера 10 из II111 g MQir элемент на управляющий вход процессора 1 свидетельствует об окончании счета импульсов, а О с выхода элемента ИЛИ 11 запрещает прохождение импульсов частот i, и f через элементы И 13 и 14 на счетные входы счетчиков 2 и 3 импуль3I 089I94

сов. Процессор 1 считывает содержимое Возможности устройства могут быть счетчиков 2 и 3 импульсов и производит необходимые вычисления из соотношения

i, N,

С|

„ ......,

сг

расширены -посредством занесения в счетчики 2 и 3 импульсов различных чисел N, и N . Так, лапример, зада- г вал М| 1, а NJ 1, можно изм ерять

длительность однократных временных

(J

интервалов, удовлетворяющих условию Тц i Ni/ij ; задавая N равным целому числу, можно измерять длитель- Ш кость различного числа периодов неизвестной частоты и т.п.

Формула изобретения

Устройство для измерения отноше- устанавливается в единичное состоя- (5 ния частот двух сигналов, содержащее

процессор, два счетчика импульсов, три триггера, один из которых - R5-триггер, элемент ИЛИ и два элемен- ра 5 в триггер 7, а бл;1жайший импульс та И, в котором гаина данных npouecco-- частоты j (момент ij,) , кроме запи- 20 PS соединена с информационными входа- си 1 в триггер 5, записывает I ми и информационными выходами счетчиков импульсов, первый управляющий выход процессора - с 5 -входом

где М и сг.-- содержимое счетчиков 2 и 3 соответственно по окончании счета.

Если первым после момента i приходит ближайший импульс частоты 1 этому случаю соответствуют временные диаграммы на фиг.З), то первым

ние триггер 6 (момент . Переключение его выходного сигнала из О в 1 записывает О с выхода триггес выхода триггера 6 в триггер 9, 1

с выхода которого через элемент

ИЛИ 11 разрешает съем импульсов обеК5 триггера, второй и третий управих.частот. Переключение выходного сиг 25 ляющие выходы - с входами записи

нала триггера 5 из О в 1 заг шсы- вает в триггер 8, 1 с выхода которого удерживает в течение всего измерения триггер 10 в нулевом состоянии.

Далее устройство работает так же, как и в предьщущем случае, за исключением того, что ближайший после момента i импульс частоты f, (момент

данных соответственно в первый и второй счетчики импульсов, а четвертый и пятый управляющие выходы - с входами чтения данных соответственно 30 из первого и второго счетчиков импульсбв, счетные входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И, причем первые входы элементов И являэлемент ИЛИ, причем сигнальные выходы первого и второго счетчиков им- I пульсов соединены с входами второго

) записывает О с выхода триггера 35 ются входами соответственно первой 6 в триггер 9, переключение выходно- и второй измеряемых частот, а вторые го сигнала которого из 1 в О при- входы соединены между собой, о т - водит к такому же .изменению вьпсодно- личающееся тем, что, .с го сигнала элемента ИЛИ 11.целью повьппения быстродействия, в не40 го введены четыре триггера и второй Формула (I) отражает предположение, что время счета обеих частот одно и то же, т.е. . Из диаграммы /фиг.2 и 3) видно, что абсолют- элемента ИЛИ, выход которого подклю- ная погрешность измерения от такого 45 чен к R -входу R5- триггера, выход

й5-триггера соединен сD-входами первого и второго триггеров, выходы которых соединены с D -входами соответственно третьего, шестого и четверто- частот по крайней мере равно задан- 50 го, пятого триггеров, а также с ному числу N , можно утвердить, что С-входами соответственно четвертого относительная погрешность не превьша- и третьего триггеров, С-входы перво- ет величины i 1/N.го и пятого триггеров подключены к

Устройство позволяет исключить не- первому входу первого элемента И, обходимость подготовительного изме- 55 С-входы второго и шестого триггеров - рения, имеющего целью установить, ка- к первому входу второго элемента И, кая из частот i я i больше, и тем выход первого элемента ИЛИ соединен самым повысить быстродействие. с вторыми входами первого и второго

предположения не превьшает длительность одного периода большей из частот i. и i, , а учитывая тот факт, что количество периодов большей из

К5 триггера, второй и третий управданных соответственно в первый и второй счетчики импульсов, а четвертый и пятый управляющие выходы - с входами чтения данных соответственно из первого и второго счетчиков импульсбв, счетные входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго элементов И, причем первые входы элементов И являэлемент ИЛИ, причем сигнальные выходы первого и второго счетчиков им- I пульсов соединены с входами второго

го введены четыре триггера и второй элемента ИЛИ, выход которого подклю- чен к R -входу R5- триггера, выход

51308919 6

элементов И и с управляющим входомшестого триггеров, R -входы которых

процессора, входы первого элементаподключены соответственно к выходам

ИЛИ соединены с выходами пятого итретьего и четвертого триггеров.

/.JLJLJLJLJ|JaJL

Фиг.г

Фиг.З

Изобретение может быть использовано для измерения отношения частот, периодов, а также частоты и периода электрических сигналов. Цель изобретения - повьшение быстродействия работы устройства. Устройство содержит процессор 1, счетчики 2 и 3 импульсор, RS-триггер 4, триггеры 5 и 6, элемент ИЛИ II и элементы И 13 и 14. Введение триггеров 7 - 10, элемента ИЛИ 12 и образование новых функциональных связей исключают необходимость подготовительного измерения , имеющего целью установить, какая из частот i и i 6onbme. Возможности устройства могут быть расширены посредством занесения в счетчики 2 и 3 импульсов различных чисел N, и М . Таю, задавая N, 1, а N, 1 , можно измерят; длительность однократных временных интервалов, уловлетворяющих условию Тц интервала. Задавая N, равным целому числу, можно измерять длительность различного числа периодов неизвестной частоты. 3 ил. i СЛ 00 о 00 со со ue.f