Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов Советский патент 1988 года по МПК G01R23/00 

j

7Р

ур

8

Г

tc

(

сд

Изобретение относится к импульсной измерительной технике. Цель - упрощение устройства. Устройство содержит реверсивные счетчики 3 и 4 и ко- доуправляемый делитель 5 чаатоть1. Введение элемента ИЛИ 6, элементов И 7-9 и образование новых функциональных связей обеспечивают непрерывное слежение за изменением отношения частот последовательностей импульсов. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной измерительной технике и предназначено для измерения отношения частот следования статистических После довательностей импульсов.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства,

Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов содержит первую входную шину 1, вторую входную шину 2, основной реверсивный с 1етчик 3, дополнитель- ный реверсивный счетчик 4, кодоуправ ляемый делитель 5 частоты, логический элемент ИЛИ 6, первый 7, второй 8 и третий 9 логические элементы И, генератор 10 одиночного импульса,

Счетный вход кодоуправляемого делителя 5 частоты подключен к первой входной шине 1, а его информационные входы подключены к информационным вы ходам основного реверсивного счетчика 3, вычитакиций вход дополнительног реверсивного счетчика 4 соединен с второй входной шиной 2, суммирующий вход дополнительного реверсивного счетчика 4 соединен с выходом кодоуправляемого делителя 5 частоты, информационные входы дополнительного реверсивного счетчика 4 соединены поразрядно с информационными выходам дополнительного реверсивного счетчик .4, выход прямого переноса дополнительного реверсивного счетчика 4 соединен с первым входом первого элемента И 7 и первым входом элемента ИЛИ 6, выход обратного переноса дополнительного реверсивного счетчика 4 соединен с первым входом второго элемента И 8 и вторым входом элемента ИЛИ 6, выход которого соединен с входом синхронизации записи дополнительного реверсивного счетчика 4 и с первым входом третьего элемента И 9, выход которого соединен с входом генератора 10 одиночного импульса, выход последнего соединен с вторыми входами первого 7, второго 8 и третьего 9 элементов И, причем выход первого элемента И 7 соединен с суммирующим входом основного реверсивно го счетчика 3, а выход второго элемента И 8 соединен с вычитающим входом основного реверсивного счетчика 3 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Последовательность импульсов делимого с частотой f через первую входную шину 1 поступает на счетньй вход кодоуправляемого делителя 5 частоты, а последовательность импульсов делителя с частотой f - через вторую входную шину 2 поступает на вычитающий вход дополнительного реверсивного счетчика 4.

В установившемся режиме измерения, т.е. в режиме, при котором средние значения частот f, и f остаются неизменными, код числа Q (t) на информационных выходах счетчика 4 находится в пределах от О до , где( емкость счетчика 4; t - значение текущего момента времени. С информаци- оннык выходов основного реверсивного счетчика 3 код числа К поступает на выход устройства и на информационные входы кодоуправляемого делителя 5 частоты, причем число К определяет коэффициент деления кодоуправляемого делителя 5 частоты. Так как на счетный вход кодоуправляемого делителя 5 частоты поступают импульсы с частотой f, то на выходе кодоуправляемого делителя 5 частоты формируется последовательность импульсов с частотой

-11

равной

ii

к

(1)

в установившемся режиме измерения 1число К определяет отношение

К

:i

(2)

откуда следует, что в установившемся режиме

я

г(3)

Так как на вычитающий вход счетчика 4 поступают импульсы с частотой f, а на суммирующий вход - импульсы с частотой f с выхода кодоуправляемого делителя 5 частоты, то при детерминированных значениях частот f и f состояние счетчика 4 изменяется только в пределах одного импульса. Колебания содержимого счетчика 4 в пределах одного импульса обусловлены наличием фазового сдвига между частотами f J и f. Обычно емкость реверсивных счетчиков устанавливается не

менее Ю, поэтому колебание состояния счетчика 4 в пределах одного импульса не вызывает сигналов на его выходах прямого и обратного переноса и состояние счетчика 3 остается неизменным. Неизменным остается и код числа К на выходе счетчика 3,

При изменении среднего значения частот f и f или среднего значения одной из них, т.е. при работе устройства в переходном режиме, равенство (3) нарушается и, следовательно, на один из счетных входов счетчика 4 поступает больше импульсов, чем на другой. Состояние счетчика 4 начинает изменяться либо в сторону возрастания, либо в сторону убывания накапливаемых импульсов до тех пор, пока на одном из выходов прямого и обратного переноса не появится импульс. Этот импульс через элемент ИЛИ 6 поступает на вход синхронизации записи счетчика 4 и своим передним фронтом осуществляет запись кода Q (t), поступающего на его информационные входы с его же информационных выходов. При этом блокируется изменение кода на информационных выходах счетчика 4 по заднему фронту входного импульса и предельное состояние счетчика 4, которому соответствует код числа Q О или Q сохраняется до тех пор, пока не изменится направление накопления импульсов в счетчике 4. Следовательно, после достижения счетчиком 4 одного из предельных состоя- |Ний каждый импульс более высокой частоты, не скомпенсированный импульсом более низкой частоты, повторяется на соответствующем выходе переноса. Этот |же импульс через элемент ИЛИ 6 и пер- вът вход третьего элемента И 9 посту- |пает на вход генератора 10 одиночного импульса, который вырабатывает импульс определенной длительности. Этот импульс через вторые входы элементов И 7 и 8 блокирует прохождение импульсов (кроме первого) с выходов прямого и обратного переноса счетчика 4 на соответствующие суммирующий и вычитающий входы счетчика 3 на время, равное его длительности. По окончании указанного времени блокировка снимается и первый импульс с выхода прямого или обратного переноса счет- чика 4 поступает через первый вход элемента И 7 или 8 на соответствующий суммирующий или вычитающий вход счет0

5

0

5

0

чика 3, Г1оследуюп(ие поступлении импульсов с выхода прямого или обратного переноса счетчика 4 на соответствующий суммирующий или вычитающий вход счетчика 3 вновь блокируются импульсом, формируемым генератором 10 одиночного импульса. Логический элемент И 9 запрещает прохождение импульсов с выхода прямого или обратного переноса счетчика 4 через элемент ИЛИ 6 на вход генератора 10 одиночного импульса на время, равное длительности импульса, формируемого генератором 10 одиночного импульса.

Импульсы, поступающие сх выхода прямого или обратного переноса счетчика 4 через первый вход элемента И 7 или 8 на соответствующий сумми- рующий или вычитающий вход счетчика 3, изменяют код на информационных выходах последнего и на информационных входах кодоуправляемого делителя 5 частоты.

Изменение кода на информационных входах кодоуправляемого делителя., 5 частоты приводит к изменению частоты f,, на его выходе таким образом, чтобы разбаланс между .частотами ffj и fj на счетных входах счетчика 4 уменьшился. Этот процесс повторяется до тех пор, пока состояние счетчика 4 не будет удовлетворять условию

35

О Q (t)

(4)

0

5

0

5

после чего наступает установившийся режим измерения. При этом на суммирующем и вычитающем входах счетчика 3 ,импульсы отсутствуют, а выходной код числа К счетчика 3 остается неизменным.

Необходимая величина случайной - составляющей погрешности измерений, особенно при измерегши отношения частот следования статистических последовательностей импульсов, обеспечивается выбором длительности импульса, формируемого генератором Ю одиночного импульса. Действительно, при изменениях частот f, и f1, носящих характер флуктуации, на выходе прямого или обратного переноса счетчика 4 появляется пачка импульсов. Однако на соответствующий суммирующий или вычитающий вход счетчика 3 пройдет лишь часть этих импульсов, в оптимальном случае не более одного. Прохождение остальных импульсов на суммирующий

51А

или вычитающий вход счетчика 3 блокируется импульсом, сформированньп генератором 10 одиночного импульса. Таким образом, содержимое счетчика 3 В установившемся режиме изменяется В пределах ± 1 импульса при соответствующем выборе величины длительности импульса, вырабатываемого генератором 10 одиночного импульса. Следо- Вательно, величина случайной составляющей погрешности измерений устрой- 4тва,минимальна.

Таким образом, устройство обеспе- 4ивает непрерывное слежение за изме- Нением отношения частот последова- ельностей импульсов, структурно про- ifte прототипа и поэтому обладает повышенной надежностью при меньшем энергопотреблении.

формула изобретения

Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов, Содержащее две входные шины, основ- йой и дополнительный реверсивный йчетчики и кодоуправляемый делитель частоты, счетный вход которого подключен к первой входной шине, а ин- формационные входы подключены к инфор мационньт выходам основного реверсивного счетчика, о тличающе- е с я тем, что, с целью упрощения, ,$ него введены логический элемент

76

ИЛИ, три логических элемента И и генератор одиночного импульса, причем вычитающий вход дополнительного реверсивного счетчика соединен с второй входной , суммирующий вход дополнительного реверсивного счетчика - с выходом кодоуправляемого делителя частоты, информационные входы дополнительного реверсивного счетчика соединены поразрядно с информационными выходами дополнительного ре- версив ного счетчика, выход прямого переноса дополнительного реверсивного счетчика соединен с первым вхо-. дом первого элемента И и первым входом элемента ИЛИ, выход обратного переноса дополнительного реверсивного счетчика - с первым входом второго элемента И и вторьш входом элемента ИЛИ, вьгход которого соединен с входом синхронизации записи дополнительного реверсивного счетчика и с-первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом генератора Одиночного импульса, выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, причем выход первого элемента И соединен с суммирзпощим входом основного реверсивного счетчика, в выход второго элемента И - с вычитающим входом основного реверсивного счетчика импульсов, выход которого является выходом устройства.