Измеритель частоты импульсов Советский патент 1987 года по МПК G01R23/00 

ее

СП

00

Oi

to

Изобретение относится к технике измерения средней частоты заполнения в пачке.

Целью изобретения является повышение точности и расширение области применения.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого измерителя; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу, измерителя.

Измеритель частоты импульсов содержит первый формирователь 1 импульсов, первый элемент И 2, счетчик 3 периодов измеряемой частоты, арифметический блок 4, счетчик 5 периодов опорной частоты, второй элемент И 6, измеритель 7 задержки, третий элемен И 8, формирователь 9 интервала, второй формирователь 10 импульсов и генератор 1 1 опорной частоты.,

Выход первого формирователя 1 сое ;динен с первым входом первого элемен ;та И 2, второй вход которого подключен к выходу переноса счетчика 3 периодов измеряемой частоты, третий вход соединен с выходом переноса сче :тчика 5 периодов опорной частоты И ;входом сброса формирователя 9 интервала, а выход подключен к суммирующему счетному входу счетчика 3 периодов измеряемой частоты, входу сброса измерителя 7 задержки и входу записи формирователя 9 интервала, выход генератора 11 опорной частоты соединен с первыми входами второго 6 и третьего 8 элементов И, второй вход второго элемента И 6 соединён с выходом переноса, а вькод - с суммирующим входом измерителя 7 задержки, второй вход третьего элемента И 8 подключен к выходу заема формирователя 9 интервала и входу второго формирователя 10 импульсов, а вьссод - к вычитающему счетному входу формирователя 9 интервала и суммирующем}/ счетному входу счетчика 5 периодов опорной частоты, выход второго формирователя 10 импульсов подключен к входам сброса счетчиков 3 и 5 соответственно периодов измеряемой и опорной частот, входу записи измерителя 7 задержки и управляющему входу арифметического блока 4.

Каждый из m разрядов, кроме (т-1)- го, выхода измерителя 7 задержки соединен соответственно с D-входом (m-l)-ro разряда формирователя интервала 9, выходы счетчиков периодов

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

измеряемой 3 частоты и опорной 5 частоты, а также все m разрядов выхода измерителя 7 задержки соединены с информационными входами арифметического блока 4.

Измеритель работает следуюпщм образом.

Генератор 11 опорной частоты вьща- ет импульсы с периодом t (фиг.2а),

8исходном состоянии, т.е. при отсутствии импульсов входного сигнала, счетчик 3 периодов измеряемой частоты и счетчик 5 периодов опорной частоты находятся в нулевом состоянии, при этом на их В1жодах переноса имеются сигналы логической 1, на остальных выходах - сигналы логического О, измеритапь задержки находится в состоянии насыщения, при этом на его выходе переноса присутствует сигнал логического О, который, поступая

на вход элемента И б, запрещает прохождение импульсов с опорного генератора 11 через него на суммирующий счетный вход измерителя 7 задержки, на остальных входах измерителя 7 задержки имеются сигналы логической 1. Формирователь 9 интервала находится в нулевом состоянии, при этом сигнал логического О на его выходе заема, поступая на вход элемента И 8, запрещает прохождение импульсов опорного генератора 11 через него на вычитающий вход счетчика формирователя

9интервала и суммирующий вход счетчика 5 периодов опорной частоты.

При поступлении на вход устройства входного сигнала на выходе формирователя 1 образуются импульсы, период следования которых равен периоду следования импульсов входного сигнала и длительность которых равна Ик (фиг.2б). Эти импульсы поступают на первый вход элемента И 2 и, поскольку на остальных его входах сигналы логической 1 с выходов переноса счетчика 3 периодов измеряемой частоты и счетчика 5 периодов опорной частоты, проходят через него на суммирующий счетный вход счетчика 3 периодов измеряемой частоты, вход сброса измерителя 7 задержки и вход записи формирователя 9 интефвала. Счетчик 3 периодов измеряемой частоты осуществляет подсчет этих импульсов и при количестве импульсов входного сигнала больше, чем емкость счетчика 3, т.е. больше, чем 2 , где п - число разсыщения,

«rn-1

рядов счетчика, ограничивает пачку по количеству импульсов следующим образом: на выходе переноса этого счетчика появляется сигнал логического О, который, поступая на второй вход элемента И 2, запрещает прохождение через него импульсов с формирователя 1.

Измеритель 7 задержки осуществляет измерение текущего значения периодов этих импульсов, а формирователь 9 интервала - задержку этих импульсов на двойное значение текущего периода Измеритель 7 задержки, кроме того, осуществляет измерение величины этой задержки по окончании пачки импульсов входного сигнала. Происходит это следующим образом. Передним фронтом первого импульса формирователь 9 интер- вала устанавливается в состояние нат.е. в нем записано число где m - число двоичных разрядов измерителя 7 задержки и формирователя 9 интервалов, поскольку на его D-BXO- дах присутствуют сигналы логической 1 с выходов измерителя 7, при этом на его выходе заема появляется сигнал логической 1, который поступает на вход элемента И 8 и разрешает прохож- дение через него импульсов опорного генератора 11 на вычитающий счетный вход формирователя 9 интервала и сум- МИРУЮ1ЦИЙ счетный вход счетчика 5 периодов опорной частоты. Задним фронтом первого импульса измеритель задержки сбрасывается в нуль и сигнал логической 1 на его выходе переноса поступает на вход элемента И 6 и разрешает прохождение через него импульсов опорного генератора 11 на суммирующий счетный вход измерителя 7 задержки.

К моменту прихода второго импульса в измерителе 7 задержки присутствует

код числа М, соответствующий периоду между первым и вторым импульсами входного сигнала t,, в формирователе 9 код числа 2 - М,. Передним фронтом второго импульса в формирователь 9 интервала записывается код числа , поскольку его D-входы соединены соответствующим образом с выходами измерителя 7 задержки, а задним фронтом второго импульса измеритель 7 задержки сбрасьшается в нуль. К моменту прихода третьего импульса пачки в измерителе задержки 7 имеется код числа Mj, соответствующий периоду

между вторым и третьим :импульсами пачки t , а в формирователе 9 интервала код числа 2М,+1-М . Передним фронтом третьего импульса в формирователь 9 интервала записьшается код числа 2М2+1, а задним фронтом измеритель 7 задержки сбрасывается в нуль и т.д. К моменту прихода последнего импульса в измерителе 7 задержки имеется код числа М., соответствующий периоду между последним и пред

последним импульсами пачки t

а в

формирователе 9 интервала код числа

2Mj.,4-1-М..

Передним фронтом последнего импульса в формирователь 9 интервала записывается код числа , а задним фронтом измеритель 7 задержки сбрасывается в нуль.

Если импульсы входного сигнала удовлетворяют условию

хмакс-i -XMMHt

где ; ,t „„; - максимальньм и минимальный периоды следования импульсов в данной пачке;

для данной схемы, на выходе заема формирователя 9 интервала в течение следования всех импульсов пачки имеется сигнал логи-. ческой 1, поскольку 2М-, +1 7 Mj и сигнал логического О на его выходе заема появляется через время (2M-+1)tg относительно переднего

фронта последнего импульса пачки

(фиг.2в), а на выходах измерителя 7 задержки в этом момент времени при- |сутствует код числа, соответствующий временному интервалу (2М + 1).

Таким образом, с выхода заема формирователя 9 интервала снимается импульс, длительность которого равна Тп+(2М-+1) . Счетчик 5 периодов опор ной частоты осуществляет измерение длительности этого импульса и, если длительность этого импульса больше, чем ( tp (k - количество двоичных разрядов счетчика периодов опорной частоты 5), ограничивает время

измерения следующим образом: на вы- ходе переноса счетчика 5 появляется сигнал логического О, который, поступая на вход элемента И 2, запрещает прохождение импульсов с формирователя 1, а поступая на вход сброса формирователя 9 интервала, устанавли-,. вает его в ноль.

Формирователь 10 импульсов вьщает импульс (фиг.2г), передний фронт ко

торого совпадает с задним фронтом импульса с выхода заема формирователя 9 интервала, а задний фронт задержки

. относительно его на время 1о . Этот импульс, поступая на вход управления арифметического блока 4, передним фронтом делает запрос на прерывание. На момент считывания в счетчике 3 периодов измеряемой частоты имеется код числа N, соответствующий количеству импульсов в данной пачке. В счетчике периодов опорной частоты имеется код числа М, соответствукиций времени (2Mv + 1)tj,+T, в измерителе 7 задержки код числа L, соответствующий времени (2М, + 1) tp- -. Процесс обработки прерывания заканчивается вводом кода числа L. Задним фронтом импульса с формирователя 10 счетчик 3 периодов измеряемой частоты, измеритель 7 задержки и счетчик 5 периодов опорной частоты 5 устанавливаются в исходное состоя.ние.

Величина частоты входного сигнала определяется из вьфажения (M- -L+ , ) t , вычисления выполняются программньм путем в арифметическом

: блоке 4.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается повышенная точность измерения за счет вычисления частоты по полному количеству импульсов в пачке, и, кроме того, расширяется область применения за счет возможности измерения частоты входного сигнала в виде непрерывной импульсной последовательности.

Формула изобретения Измеритель частоты импульсов, содержащий первый формирователь импульсов, счетчики периодов измеряемой и опорной частот, арифметический блок, генератор опорной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения об1357862

ласти применения измерителя, в него .дополнительно введены три элемента И, измеритель задержки, формирователь интервала, второй формирователь импульсов, выход первого формирователя импульсов соединен с первым входом первого элементе И, второй вход которого подключен к выходу переноса 1Q счетчика периодов измеряемой частоты, третий вход соединен с выходом переноса счетчика периодов опорной частоты и входом сброса формирователя ин15

20

25

30

35

40

45

тервала, а выход подключен к суммирующему счетному входу .счетчика периодов измеряемой частоты, входу сброса измерителя задержки и входу записи формирователя интервгша, выход генератора опорной частоты соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соединен с выходом переноса, а вькод - с суммирующим входом измерителя задержки, второй вход третьего элемента И подключен к выходу заема формирователя интервала и входу формирователя импульсов, а выход - к вычитающему счетному входу формирователя интервала и суммирующему счетному входу счетчика периодов опорной частоты, выход второго формирователя импульсов подключен к входам сброса счетчиков периодов измеряемой и опорной частот, входу записи измерителя задержки и управляющему входу арифметического блока, В-пходы измерителя задержки и D-вход первого разряда формирователя интерпала соединены с шиной логической единицы, каждый из m разрядов, кроме (in-l)-ro, выхода измерителя задержки соединен соответственно с D-входом (т-1)-го разряда формирователя интервала, выходы счетчиков периодов измеряемой частоты и опорной частоты, а также все m разрядов выхода измерителя задержки соединены с информационными входами арифметического блока.

5

0

5

0

5

0

5

тервала, а выход подключен к суммирующему счетному входу .счетчика периодов измеряемой частоты, входу сброса измерителя задержки и входу записи формирователя интервгша, выход генератора опорной частоты соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, второй вход второго элемента И соединен с выходом переноса, а вькод - с суммирующим входом измерителя задержки, второй вход третьего элемента И подключен к выходу заема формирователя интервала и входу формирователя импульсов, а выход - к вычитающему счетному входу формирователя интервала и суммирующему счетному входу счетчика периодов опорной частоты, выход второго формирователя импульсов подключен к входам сброса счетчиков периодов измеряемой и опорной частот, входу записи измерителя задержки и управляющему входу арифметического блока, В-пходы измерителя задержки и D-вход первого разряда формирователя интерпала соединены с шиной логической единицы, каждый из m разрядов, кроме (in-l)-ro, выхода измерителя задержки соединен соответственно с D-входом (т-1)-го разряда формирователя интервала, выходы счетчиков периодов измеряемой частоты и опорной частоты, а также все m разрядов выхода измерителя задержки соединены с информационными входами арифметического блока.

Hxi- f

а

5 6

редактор О.Головач

Составитель Е.Минкин

Техред А.Кравчук Корректор А.Тяско

Заказ 5994/45 Тираж 730Подписное

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

(.2

М

J

(раг.5

Изобретение относится к технике измерения средней частоты заполнения в пачке. Измеритель частоты импульсов (ИЧИ) содержит формирователи 1, 10 импульсов, элементы И 2,6,8, счетчик 3 периодов измеряемой частоты, арифметический блок 4, счетчик 5 периодов опорной частоты, измеритель 7 задержки, формирователь 9 интервала, генератор 11 опорной частоты. Изобретение повьшает точность и расширяет область использования ИЧИ. 3 ил.