Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов Советский патент 1990 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения частот следования импульсных сигналов

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения неопределенности представления результата измерения.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства для измерения отношения частот; на фиг,2 - функциональная схема элемента блокировки.

Устройство содержит первую входную шину 1, вторую входную шину 2, реверсивный счетчик 3, формирователь 4 разностной частоты, управляегый делитель 5 частоты, элемент 6 блокировки, выходную шину 7, сумматор 8 и датчик 9 единичного кода.

Первая и вторая входные шины 1 и- 2 подключены соответственно ко входу управляемого делителя 5 частоты и к вычитающему входу формирователя 4 разностной частоты, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам элемента 6 блокировки, выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика 3, вход направления счета которого соединен со вторым выходом формирователя 4 разностной частоты, суммирующий вход которого подключен к выходу управляемого делителя 5 частоты. Выходная 15 шина 7 подключена к группе выходов всех разрядов сумматора 8, кроме млад шего. Выходы датчика 9 единичного ко да подключены к входам первого слагаемого сумматора 8, входы второго слагаемого которого подключены к выходам реверсивного счетчика 3, группа разрядных выходов которого, кроме мпадшего разряда, подключена к информационным входам элемента 6 блокировки и к группе управляющих входов управляемого делителя 5 частоты, управляющий вход которого подключен к инверсному выходу младшего раз ряда реверсивного счетчика 3, Элемент 6 блокировки содержит элемент ИЛИ 10, элемент И-НЕ П, ком мутатор 12 и элемент И-НЕ 13, Информационные входы элемента 6 блокировки подключены ко входам элемента ИЛИ 10 и элемента И-НЕ 11, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам коммутатора 12, выход которого подключен к первому входу элемента И 13 выход которого является выходом элемента 6 блокировки, и второй входы элемента 6 блокировки подключенй соответственно к управляющему входу коммутатора 12 и ко второму входу элемента И-НЕ 13 Устройство работает следующим образом. Последовательности импульсов дели мого и делителя с частотами f и f соответственно поступают с первой и второй входных шин 1 и 2 ka вход управляемого делителя 5 частоты и тающий вход формирователя 4 разностной частоты. На выходе управляемого делителя 5 частоты формируется последовательность с частотой

f ,

(1) К

поступающая на суммирующий вход формирователя 4 разностной частоты, где К-коэффициент деления управлямого делителя 5 частоты, задаваемьш Числовым кодом К на его информационных входах, поступаю1цим с информационных выходов реверсивного счетчика 3, При этом минимальному коэффициенту деления соответствует числовой код к JO; 0; 0;,., 0} О5 на информационных входах управляемого делителя 5 частоты, т,е, К К + 1.

удовлетворяющие условию

f,6

соответствуюдему установившемуся режиму работы устройства.

При условии

1. . f

-, KI

правая часть выражения (2) отлична от нуля, поэтому числовой код к на прямых информационных выходах реверсивного счетчика 3 колеблется внутри измерительного интервала в 6 С первого выхода формирователя 4 разностной частоты на первый вход элемента 6 блокировки поступает последовательность импульсов с частотой. а уровень напряжения на втором вькоде формирователя 4 разностной частоты, поступающий на вход направления счета реверсивного счетчика 3, определяет знак разности частоты в формуле (2), причем уровень логической 1 соответствует неравенству ff 2° Импульсы разностной частоты поступают с первого выхода формирователя 4 разностной частоты через элемент 6 блокировки на счетный вход реверсивного счетчика 3 и изменяют его состояние до тех пор, пока на прямых информационных выходах реверсивного счетчика 3 не появится одно из двух значений числового кода К , соответствующих границам измерительного интервала, равных где п - целое число. Значениям числовых кодов К и К , на прямых информационных выходах реверсивного счетчика 3 будут соответствовать, с учетом инверсного информационного выхода первого разряда, коэффициенты деления К , и К управляемого делителя 5 частоты: К, 2 ,-1; К пределах одного разряда и поочередно принимает значения t, а. при условии f iJ 2 - К, разностная частота f О и числовой код К принимает одно из значений или К2 соответственно. Из условия (5) следует, что величина измеряемого отношения средних значений частот находится в интервале -fi U;;K,, соответствующем интервалу К , К I числового кода К на прямых информа числового кода К на прямых информа ционных выходах реверсивного счетчи ка 3, При выходе измеряемого отношения средних значений частот f , и f пределы измерительного интервала (8) например, вследствие изменения средн го значения одной из частот f или f состояние реверсивного счетчика 3 изменяется и формируется новый. измерительный интервал, определяющий границы измеряемого отношения сред них значений частот f, и f, Так, например, при увеличении отношения частот при-г- К . формируетг-гся интервал 3 к;), причем Кз Процесс происходит до тех пор, пока устройство не перейдет в новый установившийся режим, соответствующий новой величине отношения средни значений частот f Из сопоставления выражений (4 ) и (10) следует, что измерителыа 1е и тервалы, образованные числовым кодом К, частично перекрывают друг друга, Образовавшиеся таким образом гисте- .резисные циклы в зависимости к (-|) исключают колебательные 1 переходы из одного измерительного и тервала в соседний в установинпемся режиме работы при любом соотношении средних значений частот fi и f. ,находящемся в пределах измерения устройства, В то же время числовой код К с прямых информационных выходов реверсивного счетчика 3 поступает на информационные входы сумматора 8, .где к нему прибавляется код числа 1, т.е. чисповой код к на информационных выходах сумматора определяется как: К К + 1 Операция сложения видоизменяет числовой код к таким образом, что каждому описанному интервалу измерения отношения средних значений частот f, и f частот f, и f,, заключенному между состояниями числового кода К . отличагацимися на , соответствуют два состояния числового кода К на информационных выходах сумматора 8,, старшие разряды которых, начиная со второго разряда, остаются неизменными в пределах любого отдельно взятого измерительного интервала. Это позволяет получить на информационных выходах старших разрядов, начиная со второго разряда, сумматоР 8 числовой код К р авный 2 причем каждому из описанных измерительных интервалов соответствует только одно значение числового кода К или с учетом (4), (8), (II), (12) -7- 2К При выходе величины числового кода К за предельные значения работа управляемого делителя 5 частоты, имеющего N разрядов, будет нарушена.Поэтому с целью ограничения изменения числового кода К в указанных пределах информационные выходы старших разрядов,начиная со второго азряДЗ реверсивного счетчика 3, соединены с информационными входами элемента 6 блокировки, который блокирует реверсивный счетчик 3 при достижении числовым кодом к указанных пределов. Блокирование реверсивного счетчика 3 происходит следующим образом, На второй вход реверсивного счетчика 3 и на второй вход элемента 6

блокировки со второго выхода формиро вателя разностной частоты 4 поступает уровень напряжения, соответствующий, например, вычитающему режиму работы реверсивного счетчика 3, на первый вход которого с выхода элемента 6 блокировки поступают импульсы разностной частоты При этом состояние реверсивного счетчика 3 изменяется в сторону уменьшения до тех пор, пока на всех его информационных выходах старших разрядов, начиная со второго разряда, не появпятся О что соответствует предельному значению . При этом поступпение imrпульсов разностной частоты с выхода элемента блокировки 6 на первый вход реверсивного счетчика 3 прекращается до тех пор, пока на втором входе элемента 6 блокировки не установится уровень напряжения, поступающий со второго выхода формирователя 4 разностной частоты, соответствующий суммирующему режиму работы реверсивного счетчика 3,

Аналогичным образом реверсивный счетчик 3 блокируется при появлении 1 на всех его информационных выход старщих разрядов, начиная со второго разряда, что соответствует предельному значению

В предложенном устройстве по сравнению с устройством-прототипом уст-, раняется неопределенность представления результата измерения при дробном соотношении частот f и f, что приводит к повьшению точности измерения о , Формула изобретения

Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов, содержащее первую и вторую входные шины, элемент блокировки, управляемый делитель частоты, выходную шину и реверсивный счетчик, группа разрядных выходов которого подключена к группе управляющих входов управляемого делителя частоты, вход которого подключен к первой входной шине, формирователь разностной частоты, суммирующий и вычитающий входы которого подключены соответственно к выходу управляемого делителя частоты и к второй входной шине, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения за счет устранения неопределенности представления результата измерения, в него введены сумматор и датчик единичного кода, выходы которого подключены к входам первого слагаемого сумматора, входы второго слагаемого которого подключены соответственно к прямому выходу младшего разряда реверсивного счетчика и к группе разрядных выходов реверсивног счетчика, инверсный выход младшего разряда которого подключен к управляющему входу управляемого делителя частоты, первый и второй выходы формирователя разностной частоты подключены соответственно к первому и второму входам элемента блокировки, выход которого подключен к счетнЬму входу реверсивного счетчика, вход направления счета которого подключен к второму выходу формирователя разностной частоты, информационнывходы которого соединены с группой . разрядных выходов реверсивного счетчика, группа разрядных выходов сум-, матора подключена к выходной шине устройства.

Фиг.1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для повышения точности измерения отношения частот последовательностей импульсов. Цель изобретения достигается за счет введения в устройство сумматора 8, датчика 9 единичного кода и новых функциональных связей. Кроме того, устройство содержит реверсивный счетчик 3, формирователь 4 разностной частоты, управляемый делитель 5 частоты и элемент 6 блокировки. Инверсия младшего разряда кода реверсивного счетчика 3, поступающего на управляющие входы управляемого делителя 5 частоты, и инкрементирование на единицу в сумматоре 8 прямого выходного кода реверсивного счетчика 3 приводит к образованию гистерезисных циклов в зависимости выходного кода устройства от отношения входных частот, что за счет устранения неопределенности представления выходного результата приводит к повышению точности измерения. 2 ил.