Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов Советский патент 1989 года по МПК G01R23/00 

.73

k

I

Mi, hp, I OHIIC отнеси I I ll Y MMIIV lbCHdii 1 х11ик , иреди.-пиамени дли ичме- piMiiiH :1Тио111еИ11я члсто г 1-.пед()Г(аиим i- irn(C№4 ее к MX лс ДоиптельностеГ им- nyjibCfiH и Hcini.Mb uiHaiui и приборах и систомлх контроля техио.чо 1 ичегких проиесгов.

Цемть итобретения - расширенно фунциональных ВОТМОЖНОС Т СМ ,

Ил чертеже нредстлнлена структурная схема устройства для измерения (зтиошення частот последовательностей импульсов.

Устройство содержит вхсвдные шины 1 и 2, реверсивные счетчики 3 и А, кодоуправляемый делитель 3 частоты, элементь ИЛИ 6 и 7 , кодоуправляемый делитель 8 частоты, коммутаторы 9 и 10, триггер 11 и входные шины 12-14, причем выход элемента ИЛИ 7 соединен с входом синхронизации таписи реверсивного счетчика 4, выход прямого переноса которого соединен с сумми- рукчцим входом реверсивного счетчика 3 и первым входом -элемента ИЛИ 7 . Второй вход элемента ИЛИ 7 объединен с выходом обратного переноса реверсивного счетчика 4 и вычитающим входом реверсивного счетчика 3, выходы прямого и обратного переноса которого соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ 6. Выход -злемеи та ИЛИ 6 соединен с входом синхронизации -записи реверсивного счетчика 3, информационные входы и выходы которого поразрядно соединены между собой и с выходом устройства, а выхо кодоуправляемого делителя 5 частоты соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 4 , информационные входы и выходы которого поразрядно соединены между собой. Входная шина 2 соединена со счетным входом кодоуправляемого делителя 8 частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивног о счетчика 4 и входом грип ера 11. Первый и второй выходы триггера 11 соединены соответственно с первыми и вторыми входами управления коммутаторов 9 и 10, причем первый и второй информационные входы коммутатора 9 соединены соответственнГ) с входными и|инами I и 13, выход коммутатора 9 соединен с информационными входами кодоуправляемого делителя 8 частоты, входная шина 14 соединена г первыми информационными входами- коммутатора 10,

41)1X0/1 Kf)(4 r) СпеДИИсН С И11(Ь01)1П- ЦП («иными и XI ; 1,1 ми 1 (,И.МЯОМп1 с1

дс ,|(и 1 ел и i час1(ггы, , И горой инф(1рмлционньн Fo;(va KOMMV1 атор, 10 coiuui- ней г чыходом устроис 1 нл . Вход К одоуи- рлпляемогп делителя 5 подключен к Нх1 днп1 тине 1 .

Устройс тно рлботлет следующим образом.

Последовлтельнгн ть импульсов делимого с частотой f через входную шину I поступает на сче гный вход кодоуп- равля мого де-лителя 5 частоты, л последовательность импульсов делителя с частото) f через входную шину 2 поступает на с четный PXO/I кодоуправ- ляемпго делителя 8 частоты. l,i входные шины 12, 13 и 14 поданы соотретст1зенно коды чисел Л, В и С.

На информационные входы кодоуправ- ляемых делители 5 и 8 через комгу1ута- торы 10 и 9 ( оответственно в зависимости от состояния триггера 1 1 , который работает в режиме счетного, триггера, подключаются код числа А или числа В и код числа С или код числа Y, что является выходной информацией устройства. На выходе

кодоуправляемого делителя 8 формируются последовательности импульсов с частотой f(i/A или с частотой н зависимости от состояния триггера 11, а на выходе кодоуправляемого делителя 5 формируются последовательности импульсов с частотой f,/C или . Указанные последовательности импульсов подаются н вычитающий и суммирующий входы ререрсивного счетчика 4 , причем на вычитающий вход реверсивного счетчика 4 подаются последовательности импульсов с частотами fij/A , а на суммируюший вход - последовательности импульсов с частотами и f(/Y. Кроме того, последовательности импульсов с частотами fij/А и fij/В управляют состоянием триггера 1 I .

I

в установившемся режиме измерения, т.е. в режиме при котором средние значения частот f, и fq остаются неизменными, число импульсов . в импульсной последовательности, приходящей на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 за определенньш интервал времени, равно числу импульсов н импульсной последовательное ги, приходящей На его вычитающий

пход ча тот же интерн л.п иромени, т.е. имеет место р;и1еиглп(1:

ГлТв

(4)

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для определения отношения частот следования статистических последовательностей импульсов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов содержит входные шины 1 и 2, реверсивные счетчики 3 и 4, кодоуправляемый делитель 5 частоты, элементы ИЛИ 6 и 7. Введение кодоуправляемого делителя 8 частоты, коммутаторов 9 и 10, триггера 11 и входных шин 12-14 позволяет изменять масштаб и диапазон изменения измеряемого отношения частот. 1 ил.

Y

- ±2 Л

.1,

в

При детермеиировлинмх частот f и fi2 состг яние ре1 ерсив- ного счетчика 4 изменяется только Р пределах одного импульса, которое обусловлено наличием фагового сдвига между частотами (f,/C ) и (f(2/A + frj/B). Обычно емкость реверсивных счетчиков угл анавливается равной не менее 10 импульсов, что обусловлено конструкпией cepnnnijix интегральных микросхем. Следовательно, колебания состояния реверсивного счетчика 4 в пределах одного импульса не вызовут появления сигналов на его выходах ггрямого и обратного переноса, и состояние реверсивного счетчика 3 остается неизменным, Неизменным остается и код числа Y на информационном выходе реверсивного счетчика 3. Однако за счет статистических колебаний значений частот (f, /С + f, /Y) и (f,7/A + ) колебания состояния реверсивного счетчика 4 выходят за пределы одного импульса. Поэтому его емкость QMCIHC выбирают так, чтобы код числа Q(t), определяющего состояние реверсивного счетчика 4 в установившемся режиме измерения, обеспечивая выполнение условия

0 Q(t) о

(2)

При этом на суммирующем ивьтитак - щем входах реверсивного счетчика 3 импульсы отсутствуют, и выходной код числа Y остается неизменным.

Промежуток времени , через который появляется один импульс на вычитающем входе реверсивного счетчика 4, когда на информационный вход кодоуправляемого делителя 8 подан код числа А, равен:

А-Т,2

(3)

где Т. - период следования импульсов

частоты fi2 .

Промежуток времени Гр, через который появляется один импульс на вычитающем входе реверсивного счетчика 4, когда на информационный вход кодоуправляемого делителя 8 подан код числа В,равен

5 Таким образом, на вычитающем входе реверсивного счетчика 4 появляются два импульса за промежуток времени fn, равный

О fo + Га А Т. + В-То

(А + В)- TS

(5)

Промежуток времени через который появляется один импульс на суммирующем входе реверсивного счетчика 4, когда на информационный вход кодо- управляемого делителя 5 подан код числа С, равен

(6)

где Т, - период следования импульсов частоты f .

Промеж ток времени fy , через который появляется один импульс на суммирующем входе реверсивного счетчика 4, когда на информационный вход кодоуправляемого делителя 5 подан

код числа Y, -равен

Y T

(7)

35

Таким образом, на суммирующем входе реверсивного счетчика 4 появляются два импульса за промежуток вре- ме1:и , равный

,

, tc С Т + Y-T,

40

(С +Y) .

(8)

Так как устройство работает в установившемся режиме измерения, то, приравнивая промеж -тки времени, че 5 рез которые появляется одинаковое количество импульсов (а именно по два импульса) на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 4, получают

50Т, f,

или, согласно выражениям (5) и (8)

55 (С +Y)- Т, (А н- В) Т,, отсюда

Y (А + В)- С

или

Y :4(А 4- В) - С

(9)

Таким образом, в установившемся режиме иямереиия на выходе устройства фиксируется код числа Y, связан-

fi

и

выраже

ного с частотами нием (9).

При изменении среднего значения частот f, и fij или среднего значения одной из них, т.е. при работе устройства в переходном режиме, равенство (1) нарушается,а следовательно, на один из счетных входов реверсивного счетчика 4 поступает больше импульсов, чем на другой, поэтому его состояние начинает изменяться либо в сторону возрастания либо в сторону убывания накапливаемых импульсов до тех пор, пока на одном из выходов прямого или обратного переноса не появится импульс, который через элемен т ИЛИ 7 поступа на вход синхронизации записи реверсного 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 реверсивного счетчика 4, которому соответствует код числа Q или Q Омане сохраняется до тех пор, не изменится направление накопления импульсов в реверсивном счетчике 4. После достижения реверсивным счетчиком 4 одного из предельных состояний каждый импульс высокой частоты, нескомпенсированный импульсом низкой частоты, повторяется на соответствующем выходе переноса, поступает на соответствующий суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 3 и изменяет код Y на информационных выходах последнего и на информационном входе кодоуправляемого делителя 5 (через второй информационный вход коммута- . тора 10). Изменение кода Y на информационном входе кодоуправляемого делителя 5 приводит к изменению частоты ( + f,/Y) на его выходе таким образом, чтобы разбаланс между частотами ( + ) и (fr2/A + + ) На счртных входах реверсиного счетчика 4 уменьшился. Этот прцесс повторяемся до тех пор, пока с

14923058

тоянир реверсивного счетчика 4 fie будет удовлетворять условию (2), после чего наступает установившийся режим измерения.

Изложенные выкладки справедливы

- при условии

f,

(А + В - С К

atic

(10)

где K(. - емкость счетчика 3

Очевидно, что при условии (А + В) - С ,

fj

f

(11)

0

0

5 5

происходит переполнение реверсивного счетчика 3 и на его выходе прямого переноса появляется импульс, который через элемент ИЛИ 6 поступает на вход синхронизации записи реверсивного счетчика 3 и своим передним фронтом осуществляет запись кода числа Кмакс , поступающего на его информационные входы с его же инфо1зма- ционных выходов. При этом блокируется изменение кода числа К на информационных вьгходах реверсивного счетчика 3 по заднему фронту этого импульса. Таким образом, после достижения Y значения Кца , дальнейшему увеличению Y соответствует максимальное число , задаваемое кодом на информационных входах реверсивного счетчика 3. Аналогичным образом блокируется переход через нуль при условии

т

Ч

+ В)

I

(12)

при этом на информационных выходах реверсивного счетчика 3 фиксиру.ет- ся код нуля.

Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов по сравнению с известным обладает расширенными функциональными возможностями. Действительно, анализ выражения (9)

Y f

(А + В) - С

показывает, что по сравнению с из- вестным в предлагаемом устройстве реализуется более сложная зависимость между входными частотами f HI f(j и выходными числом Y, позволяющая изменять масштаб и диапазон изменения измеряемого отношения частот.

м

Ус I puflC I по Д.ЧЯ H4Mf prHHH 1)1 Millllf-11ИИ 4;ic io4 ипсл юлптети.нсч-теГ; им- пу.чьсон , пгриун и вторую мходныс iiiUHii, ncpHbii f и РТСФОЙ элеметы Hjni, iH BPprnnHtiUl счетчик, информационные входы и выходы которого поразрядно сосдине(н. между собой и выходом угтро| стр;), первый кодоупрлвдяемый делитель частоты, вход которого подк.мючеи к первой входной шине,, а выход - к суммирующему входу второго реверсивногс) счечика с поразрядно соедине П1ыми между собой информационн1,1ми входами и выходами, причем выходы прямого и обратног о переноса первот о реверсивного счетчика соединены с входами первого элемента ИЛИ, ги.гход которого подключен к входу синхронизации записи первого реверсивного счетчика, а выходы прямого и обратного переноса второго реверсивного счетчика соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами первого реверсивного счетчика, а также с входами второг о элемента ИЛИ, выход которого подключен к вхо0

5

ду сиих11они: л ции записи втореа о ре- вергивног(1 счетчика, о т JT и ч л ю- 1Ц е е с я тем, что, с цельн расширения функциональнг,гх возможностей, в него введены второй кодоупрлвляе- мый делитель частоты, первый, и второй коммутаторы и триггер, а также третья, четвертая и пятая входные шины, причем третья и четвертая входные шины подключены к информационным входам первого KOMNjyTaTopa, информационные выходы которого соединены с информационными входами второго кодоуправляемого делителя частоты, первый и второй входы второго коммутатора соединены соответственно с пятой входной шиной и выходом устройства, а выход второго коммутатора

0 подключен к информационным входам первого кодоуправляемого делителя частоты, первый и второй выходы триггера объединены соответственно с первыми и вторыми входами управления первого и второго коммутаторов, счетный вход второго .кодоуправляемого делителя частоты соединен с второй входной шиной, а выход - с входом триггера и вычитающим вхо0 дом второго реверсивного счетчика.

5