Устройство для сличения частот Советский патент 1988 года по МПК G01R23/10 

(Л

фуг.г

Ш

20

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может использоваться для поверки частот вы- сокостабильных генераторов.

Цель изобретения - иовышение точности сличения частот.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит генератор 1 опорной частоты 1 (ГОЧ), формирователи 2 и 3 импульсов (ФИ), элемент И 4, мультивибратор 5, триггеры 6 и 7, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ, ИЛИ 8, элементы И 9-12, триггеры 13 и 14, элементы ИЛИ 15 и 16, счетчики 17 и 18, интерфейс 19, микроЭВМ 20 и формирователь 21 .

Выход ГОЧ 1 через последовательно соединенные ФИ 2, элемент И 9 и элемент ИЛИ 15 подключен к входу счетчика 17, а выход ФИ 3, вход которого является входом устройства, через последовательно соединенные элемент 25 И 11 и элемент ИЛИ 16 - к входу счетчика 18, причем выход ФИ 2 через последовательно включенные элемент И 10 и триггер 13 подключен к второму входу элемента ИЛИ 15, а выход ФИ 3 ;че- 30 рез элемент И 12 и триггер 14 - к второму входу счетчика 18. Выходы ФИ 2 и 3 подключены также к входам элемента И 4, выход которого через последовательно включенные мультивибра- тор 5, триггер 7 и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 соединен с объединенными вторыми входами элементов И 10 и 12, причем инверсный выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 объединен с вторыми входами элементов И 9 и 11, третьи входы которых объединены, соответственно, с выходом триггера 6 и выходом триггера 7.

Инверсньй выход мультивибратора 5 45 через триггер 6 соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ЙПИ 8, а инверсный выход триггера 6 через формирователь 21 подключен к входу готовности интерфейса 19, шина обмена д которого соединена с микроЭВМ 20, а шина данных объединена с выходами счетчиков 17 и 18. Управляющий выход интерфейса 19 объединен с управляющими входами ФИ 2 и 3.55

На временных диаграммах фиг.2 обозначены напряжения: потока импульсов опорной частоты ); потока импульсов измеряемой частоты f, (б);

15

35

40

0

5 0

пакетов импульсов совпадений на выходе элемента И 4 (в); импульсов на выходе мультивибратора 5 (г); импульсов на инверсном выходе мультивибратора 5, (д); на выходе триггера 7 (е); на выходе триггера 6 (ж); на инверсном вькоде триггера 6 (з); на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 (и); на инверсном выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 (к); импульс на выходе формиро- ватешя 21 (л); импульсы опорной частоты, зафиксированные в счетчике 17 (м); импульсы измеряемой частоты, за- фиксированные в счетчике 18 (и).

Известно, что абсолютная методическая погрешность способа сличения частот, основанного на подсчете импульсов обеих частот в интервале времени между i-ми (например, первыми) импульсами двух последовательно идущих пакетов совпадений, составляет за счет квантования по уровню

д

« t2 f И-5М о

где f - значение опорной частоты; -ИЭМ время измерения.

Реально, вследствие наличия инст- рументальньк погрешностей, обусловленных нестабильностью длительности импульсов, участвующих в совпадении, их фронтов, уровней срабатывания схем совпадений и пороговых устройств на их выходах, вьщелить первые по порядку импульсы в последовательно идущих пакетах совпадений не представляется . возможным, поэтому отсчет будет начат с i-ro импульса первого пакета, а закончен j-м импульсе второго пакета совпадений. Разность K /j-i/ определяет инструментальную погрешность метода. Тогда суммарная погрешность будет равна

5

0

uf

К

С)М

- из«

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить значение К, определяющее инструментальную погрешность метода.

Устройство работает следующим образом.

По команде микроЭВМ 20 Пуск открываются ФИ 2 и 3, соответственно, импульсов опорной и измеряемой частот. Импульсы генератора 1 опорной частоты fg через ФИ 2 и импульсы измеряемой частоты f через ФИ 3 поступают на входы элемента И 4. В момент первого совпадения срабатывает ждущий мультивибратор 5, На его выходе имеет место положительный перепад напряжений, которым управляется управляющий триггер 7, Время релаксаци выбирается для мультивибратора 5 так что он может вернуться в исходное Состояние через время, несколько большее периода следования импульсов .совпадений. Разрешающий потенциал, снимаемый с выхода управляющего триггера 7, открывает элемент И 11, а . также подается на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, на другом его входе нулевой потенциал, снимаемый с выход управляющего триггера 6, который находится в состоянии О, Элементы И 10 и 12 открываются единичным потенциалом, снимаемым с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8. С этого момента через открытые элементы И 10 и 12 Импульсы частот f и f поступают через счетные триггеры 13 и 14, а также элементы ИЛИ 15 и 16 на входы счетчиков 17 и 18 импульсов соответ- ственно. В этом случае происходит деление частот f и fJ на два при помощи триггеров 13 и 14. К моменту окончания пакета совпадений в счетчиках 17 и 18 будет зафиксирована только половина импульсов первого пакета совпадений, поэтому можно утверждать что счет импульсов начат не с первого Импульса совпадений, а с середины пакета.

После окончания пакета ждущий мультивибратор 5 изменяет свое состояние, при этом положительный импульс, снимаемый с инверсного выхода мультивибратора 5, переводит триггер 6 из состояния О в состояние 1. Положительный потенциал на выходе триггера 6 открывает элемент И 9 и, кроме того, поступает на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, на другом входе Которого также высокий потенциал, так как триггер 7 находится в единичном состоянии. При этом на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 появляется нулевой потенциал, который закрывает элементы И 10 и 12, а единичный потенциал, снимаемый с инверсного выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, открь вает элементы И 9 и 11. С этого мог- мента импульсы частот fo и f поступают в счетчики 17 и 18 через элементы ИЛИ 15 и 16 без деления частоты на два. Триггер 6 при этом находится в состоянии- 1. С приходом первого

JQ J5 20 25 OQ

,,

35

40

50

5

импульса нового пакета совпадений мультивибратор 5 вновь перейдет из состояния О в состояние 1.

Триггер 7 положительным перепадом напряжения, снимаемым с выхода мультивибратора 5, изменяет свое состояние, и нулевой потенциал, появившийся на его выходе, закрывает элемент И 11. Этот же потенциал подается на вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИШ1-8, и с его выхода положительный перепад напряжения открывает элементы И 10 и 12, которые будут открыты до тех пор, пока последний импульс пакета не переведет мультивибратор 5 из состояния 1 в состояние О. Это означает, что с начала второго пакета сов- . падений и до его конца через элементы И 9 и 12 импульсы частот f и f вновь поступают на входы счетчиков 17 и 18 через счетные триггеры 13 и 14 и элементы ИЛИ 15 и 16, т.е. с делением на два. По окончании пакета Совпадений сбрасывается триггер 6, а также закрываются элементы И 9-12. По окончании второго пакета совпадений формирователь 21 вьщает импульс об окончании измерения (фиг.2л), который поступает в интерфейс 19. Этот сигнал является для микроЭВМ 20 разрешением для выполнения считывания информации со счетчиков 17 и 18 и последующих вычислений. Результаты Измерений, соответствующие цифровым .кодам п и т, накопленные в счетчиках 17 и 18, поступают в микроЭВМ 20 для вычисления измеряемой частоты в соответствии с выражением

f Hi.f п,„ о

Таким образом, количества импульсов, зафиксированные счетчиками 17 и 18, ближе к тем количествам импульсов, которые были бы получены при Счете импульсов между центрами пакетов совпадений, так как на результате измерения не сказывается разная длина пакетов совпадений.

Формула изобретения

Устройство для сличения частот, содержащее последовательно соединенные генератор опорной частоты, формирователь импульсов, выход которого объединен с входом элемента И, второй элемент И, второй вход которого объе513

динен с выходом второго формирователя импульсов и входом третьего элемента И, мультивибратор и триггер, а также два счетчика, микроЭВМ и интерфейс, шина данных которого объединена с выходами счетчиков, а шина обмена - с микроэвм, причем вторые входы первого и третьего элементов И объединены, отличающееся тем,

что, с целью повышения точности сливертый триггер и второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом вто рого счетчика, причем первые входы, четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с первыми входами первого и третьего элементов И, вторые входы - с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которог объединен с третьим входом третьего

чения частот, в него введены последовательно соединенные второй триггер, инверсный выход которого через формирователь подключен к входу готовнос- элемента И и выходом триггер , а вы- ти интерфейса, а выход объединен с ход интерфейса объединен с управляю- третьим входом элемента И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, инверсный выход которого объединен с вторым входом элеЩими входами формирователей импульсов, при этом инверсный выход мультивибратора подключен к входу второго

четвертый элемент И, третий триггер и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом счетчика, последовательно соединенные пятьй элемент И, четвертый триггер и второй элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом второго счетчика, причем первые входы, четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с первыми входами первого и третьего элементов И, вторые входы - с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого объединен с третьим входом третьего

элемента И и выходом триггер , а вы- ход интерфейса объединен с управляю-

элемента И и выходом триггер , а вы- ход интерфейса объединен с управляю-

Щими входами формирователей импульсов, при этом инверсный выход мультивибратора подключен к входу второго

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано для поверки частот высокостабильных генераторов. Устройство для сличения частот содер-, жит генератор 1 опорной частоты, формирователи 2,3 импульсов, элементы И 4,9-12, мультивибратор 5, триггеры 6,7,13,14, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8, элементы ИЛИ 15,16, счетчики 17, 18, интерфейс 19, микроЭВМ 20, рователь 21. Устройство имеет повышенную точность сличения частот. 2 ил.

мента И, последовательно соединенные 20 триггера,