Устройство для измерения отношения частот Советский патент 1991 года по МПК G01R23/10 

носительной погрешности, Поставленная цель в устройстве для измерения отношения частот достигается тем, что в него введены элемент И 5, триггеры 9, Ю, коммутатор 14, многоразрядный селектор-мультиплексор 16, многоразрядный элемент И 18, элемент ИЛИ 19. элементы И 20, 21, 23. Кроме

того, устройство содержит временной селектор 1, многодекадный десятичный счетчик 2, триггер 3, дешифратор 4, триггер 6, селекторы-мультиплексоры 7, 8, триггер 11, коммутаторы 12, 13, декадный делитель 13 частоты, счетчик 17 импульсов, формирователь 22, блок 24 вывода. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для автоматического измерения отношения средних частот следования импульсов. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых отношений частот при сохранении постоянной относительной погрешности. Поставленная цель в устройстве для измерения отношения частот достигается тем, что в него введены элемент И 5, триггеры 9, 10, коммутатор 14, многоразрядный селектор-мультиплексор 16, многоразрядный элемент И 18, элемент ИЛИ 19, элементы И 20, 21, 23. Кроме того, устройство содержит временной селектор 1, многодекадный десятичный счетчик 2, триггер 3, дешифратор 4, триггер 6, селекторы-мультиплексоры 7, 8, триггер 11, коммутаторы 12, 13, декадный делитель 13 частоты, счетчик 17 импульсов, формирователь 22, блок 24 вывода. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для автоматического измерения отношения средних частот следования импульсов.

Цель изобретения - расширение диа- пазона измеряемых отношений частот при сохранении постоянной относи-, тельной погрешности измерения,

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения отношения частот.

Устройство для измерения отноше- гния частот содержит временной селектор 1, десятичный счетчик 2, триггер 3, дешифратор 4, элемент И 5, триггер 6, селекторы-мультиплексоры 7 и 8, триггеры 9-11, коммутаторы 12-14, декадный делитель 15 частоты, селектор-мультиплексор 16, десятичный счетчик 17 импульсов, элемент И 18, элемент ИЛИ 19, элементы И 20 и 21, формирователь 22 импульсов, элемент И 23, блек 24 вывода, шину 25 индикации, входные шины 26 и 27.

Входная шина 26, на которую поступает частота f. (делимое), соединена с первым входом временного селектора 1, выход которого соединен с счетным входом счетчика 2, выход которого соединен с входом триггера 3, прямой выход которого соединен с соответствующим входом блока 24 вывода, второй вход которого соединен с выходом многоразрядного селектора-мультиплексора 16, информационные входы которого соединены с выходами разрядов счетчика 2, разрядные выходы (т-1)-й и т-й декад которого соединены с входами дешифратора 4, выход которого соединен с первые входом элемента И 5, выход которого соединен с информационным входом триггера 6, прямой выход которого соединен с

первым входом коммутатора 13, выход которого соединен с информационным входом триггера 11, прямой выход которого соединен с соответствующими входами коммутаторов 12-14, вторым

входом временного селектора 1 и первым входом формирователя 22, первый выход которого соединен с входами обнуления счетчика 2, триггеров 3 и 6, счетчика 17, разрядные выходы которого соединены с управляющими входами селекторов-мультиплексоров 7 и 8, с соответствующими входами блока 24 вывода и элемента И 18, второй вход которого соединен с соответствующими входами коммутаторов 13 и 14, блока 24 вывода и прямым выходом триггера 10, инверсный выход которого . соединен с вторым входом элемента И 5 и соответствующим входом коммутатора 14, выход которого соединен со счетным входом счетчика 17, выход селектора-мультиплексора 8 соединен с соответствующими входами коммутаторов 13 и 14, выход селектора-мультиплексора 7 соединен с соответствующим входом коммутатора 14, шина 25 индикации и входная шина 27, на которую поступает частота f2 (делитель) соединены с соответствующими входами

коммутатора 12, выход которого соединен с входом декадного делителя 15, выход соответствующего разряда которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 19 и первым входом элемента И 21, второй вход которого соеди- - нен с прямым выходом триггера 9 и вторым входом элемента И 20, первый вход которого соединен с соответствующим выходом счетчика 2 и вторым

входом элемента ИЛИ 19, выход которого соединен с R-входом триггера 9, S-вход которого соединен с входами обнуления декад делителя 15 и вторым выходом формирователя 22, второй

вход которого соединен с соответствующим входом коммутатора 12, первым входом элемента И 23 и инве рсным выходом триггера 11, S-вход которого соединен с выходом элемента И 23, второй вход которого соединен с соответствующим выходом делителя 15, выходы декад которого соединены с соответствующими информационными входами селектора-мультиплексора 8, выход элемента И 18 соединен с управляющим входом селектора-мультиплексора 16, выходы элементов И 20 и 21 соединены соответственно с S- и R- входами триггера 10, т-е, (т+1)-е, М-е выходы декад десятичного счетчика 2 соединены с соответствующими информационными входами селектора- мультиплексора 7. М - общее количество декад в счетчике 2 ().

В качестве блока 24 вывода может использоваться цифропечатающее устройство, устройство индикации, с цифровым табло и т.д. При выводе мантиссы результата измерения в виде m десятичных цифр выход селектора-мультиплексора 16 является многоразрядным и имеет m десятичных разрядов (или 4т двоично-десятичных).

При этом на выход селектора-мультиплексора 16 поступают сигналы с выходов m включенных подряд декад счетчика 2. Номера декад определяются кодом сигнала, присутствующего на управляющем входе селектора 16.

При первоначальном включении устройство может находиться в произвольном состоянии. После окончания некоторого переходного процесса устройство автоматически приходит в исходное состояние, заключающееся в нахождении триггеров 10 и 11 в единичном состоянии, а триггеров 3 и 6 в нулевом. При этом счетчик 2 и делитель 15 также обнуляются и начинается режим Счет. Проиллюстрируем это примерами.

Триггер 11 находится в нулевом состоянии (режим Индикация), Если триггер 10 находится также в нулевом состоянии, то триггер 11 установится в единичное состояние после прихода импульса на вход элемента И 23, т.е. не позже, чем через 10К импульсов, поступивших на шину 25. Если триггер 10 находится в единичном состоянии и k m, то установка триг гера 11 в единичное состояние осу

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ществится не позже, чем через 10 импульсов, поступивших на шину 25, импульсом, поступившим на вход С триггера 11 через коммутатор 13. На этом оканчивается переходной процес

Триггер 11 находится в единичном состоянии (режим Счет). Если триг- , гер 10 находится в единичном состоянии-, а триггер 9 в нулевом, то импульсом, поступившим на вход делителя 1 5 с выхода m-й декады делителя 15, триггер 11 установится в режим Индикация и далее процесс будет протекать как описано выше. Если триггер 9 будет находиться в единичном состоянии, то через п импульсов, пришедших на шину 26 или шину 27, триггер 10 изменит свое состояние или останется в единичном состоянии. Если триггер 10 находится в нулевом состоянии, то триггер 6 через определенное количество импульсов, пришедших на шину 26, установится сигналом с выхода дешифратора 4 в единичное состояние и импульсом, поступившим с выхода мультиплексора 8, триггер 11 изменит свое состояние на режим Индикация. При этом после окончания режима Индикация переходной процесс завершается.

Результат измерения, полученный в переходной период будет неверным и он не принимается во внимание потребителем. После окончания же переходного процесса (переход из режима Индикация в режим Счет) устройство сигналом, вырабатываемым формирователем 22, устанавливается в исходное состояние и дальнейшие измерения будут достоверны.

Режим работы устройства зависит от соотношения частот f« и Ј,. Пусть

f. Ј„. тогда через п периодов сиг1 L2

4 2. нала, поступающего на шину 27, триггер 10 установится в нулевое положение. Выбор числа п (1 Ј п 10) зависит от регулярности входного сигнала и определяет номер разрядов счетчика 2 и делителя 15, к выходам которых подключены входы элемента ИЛИ 19. Типичное значение п 8. Элемент ИЛИ 19, триггер 9 и элементы И 20 и 21 разрешают установку триггера 10 только первым импульсом, сформированным на выходе младшего разряда делителя 15. После установки триггера 10 в нулевое положение элемент И 5 открывается, коммутатор 14 подключает к входу счетчика 17 выход селектора-мультиплексора 8, а коммутатор 13 разрешает подключение к входу триггера 1 1 выход селектора-мультиплексора 8. После прихода десяти импульсов на шину 27 на выходе коммутатора 14 формируется импульс, который переводит счетчик 17 в следующее состояние. При этом селектор-мультиплексор 8 подключает вход коммутатора 14 к выходу второй декады делителя 15. Следующее переключение счетчика 17 осуществляется после прихода на шину 27 ста импульсов и т.д. Таким образом в счетчик 17 записывается число, определяющее порядок числа импульсов, приходящих на шину 27. Многоразряд- элемент И 18 закрыт нулевым уровнем, присутствующим на выходе триггера 10, т.е. на управляющем входе селектора мультиплексора 16 присутствует код числа что соответствует подключению к входам блока 24 вывода выходов разрядов первых m декад счетчика 2 Число m определяется требуемой погрешностью измерения. Типичное значение ,...,8.

Дешифратор 4 вырабатывает на своем выходе импупьс при записи в десятичный счетчик 2 такого числа, при котором в (т-2)-х первых декадах счетчика 2 записаны состояния О, а в (т-1)-й и т-й декадах записано определенное число N. Выбор числа N при реализации устройства определяется регулярностью входных сигналов (О «С N 19). Для регулярных сигналов N 9. После этого триггер 6 меняет свое состояние и подключает выход селектора-мультиплексора 8 к входу триггера 11 через коммутатор

rt

5

0

5

0

5

0

5

0

5

делителя 15, выход которой подключен к входу элемента И 23, триггер 11 вновь устанавливается в режим Счет формирователь 22 вырабатывает импульсы обнуления счетчиков 2 и 17, триггеров 3 и 6, делителя 15 и установки в единичное состояние триггера 9 и процесс измерения повторяется. Число k определяется требуемым временем индикации и частотой следования импульсов, приходящих на шину 25.

Рассмотрим случай Ј,, ±а (.триггер 11 находится в положении Счет). Тогда через п периодов сигнала, поступающего на шину 26, триггер 10 устанавливается в единичное положение. При этом к входу счетчика 17 через коммутатор 14 подключается выход селектора-мультиплексора 7, элемент И 5 закрывается и к входу триггера 11 через коммутатор 13 подключается выход (т-1)-й декады делителя 15. После поступления на шину 26 10 импульсов на выходе селектора-мультиплексора 7 формируется импульс, который переводит счетчик 17 в следующее состояние. При этом селектор- мультиплексор 7 подключает вход ком- мутатора 14 к выходу (т+1)-й декады счетчика 2. Следующее переключение счетчика 17 произойдет после прихода на шину 26 10m+ импульсов и т.д. Таким образом в счетчик 17 записывается число, определяющее порядок числа импульсов, приходящих на шину 26. Разрядные выходы счетчика 17 через открытый элемент И 18 подключены к управляющему входу селектора-мультиплексора 16. Поэтому, если в счетчик 17 записано число S, то к соответствующему входу блока 24 вывода через селектор-мультиплексор 16 подключаются разрядные выходы (8+1)-й,..., ..., (8+т)-й декад счетчика 2. После прихода импульсов на шину 27 на выходе (га-1)-й декады делителя 15 формируется импульс, который через открытый коммутатор 13 поступает на вход триггера 11, переводя его в положение Индикация. Таким образом за время, равное длительности пульсов, приходящих на шину 27,счетчик 2 насчитывает Ъ„ импульсов.

Работа устройства в режиме Индикация аналогична описанному выше процессу.

Работу блока 24 вывода можно пояснить на примере выполнения его,в виде устройства индикации с цифровым табло. В этом случае блок 24 вывода состоит из набора дешифраторов и набора цифровых индикаторов, которые могут быть светодиодными или жидкокристаллическими матрицами или газонаполненными лампами. Каждый из выходов декад селектора-мультиплексора 16 и счетчика 17 подключен к входам соответствующего дешифратора, выход которого подключен к цифровому индикатору. При этом каждый из выходов указанных декад представляет собой двоичный код десятичного разряда, высвечиваемого цифровым индикатором. Результат измерения отсчитывается после переключения триггера 11 в положение Индикация и представляется в десятичной форме , где а - число, записанное в m декадах счетчика 2, выводимых в блоке 24 вывода (старшие разряды числа L2 или число L,), b - число, записанное в .счетчик 17. Знак порядка, стоящий перед числом Ь, определяется положением триггера 10. При нулевом положении триггера 10 выводится знак минус. От положения триггера 10 может изменяться и положение децимальной запятой числа а. При переполнении счетчика 2 триггер 3 опрокидывается в - противоположное состояние и в блоке 24 вывода включается индикатор Переполнение.

По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает большим диапазоном измеряемых отношений частот. Действительно, если в известном устройстве первый десятичный счетчик содержит m декад, а делитель частоты имеет q декад, то нижняя граница измеряемого отношения частот равна тf,/fj.7 , а верхняя f ,/fzc10 . При этом предполагается, что выходы всех m декад первого счетчика импульсов подключены к блоку вывода, и числа, записанные в этих m декадах, выводятся на цифровом табло (блоке вывода). Уменьшение количества выводимых на цифровое табло декад (меньше т) приводит к увеличению нижней границы измеряемого отношения. Для предлагаемого устройства нижняя граница измеряемого

отношения также составляет

,Л-о.п-ил

, а верхняя граница при

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

выводе на цифровое табло также m десятичных разрядов равна f1/f«

-rtM-fYlV

Формула изобретения

Устройство для измерения отношения частот, содержащее временной селектор, два десятичных счетчика, три триггера, декадный делитель частоты, два селектора-мультиплексора, два коммутатора, блок вывода, дешифратор, две входных шины, шину индикации, формирователь, первый выход которого соединен с обнуляющими входами первого и второго десятичных счетчиков, первого и третьего триггеров, второй выход формирователя соединен с обнуляющим входом декадного делителя частоты, выходы декад которого соединены с информационными входами первого селектора-мультиплексора, вход управления которого соединен с разрядными выходами второго десятичного счетчика, входом управления второго селектора-мультиплексора и соответствующими входами блока вывода, первый вход которого через последовательно соединенные первый триггер, первый десятичный счетчик, временной селектор соединен с первой входной шиной устройства, вторая входная шина и шина индикации которого соединена с соответствующими информационными входами первого коммутатора, выход которого соединен со счетным входом декадного делителя частоты, выход (т-1)-й декады которого соединен с соответствующим входом второго коммутатора, прямой выход второго триггера соединен с вторым входом временного селектора, соответствующими входами первого и второго коммутаторов и первым входом формирователя, второй вход которого соединен с соответствующим входом первого коммутатора и с инверсным выходом второго триггера, информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, разрядные выходы (т-1)-й, т-й декад первого десятичного счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора,

выход первого селектора-мультиплексора соединен с соответствующим входом второго коммутатора, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона отношения измеряемых частот, з него введены два триггера, четыре элемента И, третий коммутатор, элемент ИЛИ, многораз5ядный элемент И, многоразрядный се- ектор-мультиплексор, информационные ходы которого соединены с соответствующими разрядными выходами перво- ij o десятичного счетчика, соотввтст- ующие входы блока вывода соединены 4 выходными шинами многоразрядного Селектора-мультиплексора, шины управления которого соединены с. выходом многоразрядного элемента И, второй вход которого соединен с соответ 4твующими входами блока вывода, второго и третьего коммутаторов и прямым выходом пятого триггера, инверс- н)ый выход которого соединен с соответствующим входом третьего коммутатора и вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом дешифратора, выход первого элемента И соединен с информационным йходом третьего триггера, прямой выход которого соединен с соответствующим входом второго коммутатора, йыход соответствующего младшего разряда декадного делителя частоты соединен с первым входом элемента ИЛИ и Первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с пря0

5

0

мым выходом четвертого триггера и вторым входом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом соответствующего младшего разряда первого десятичного счетчика и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с обнуляющим входом четвертого триггера, вход установки в 1м которого соединен с вторым выходом формирователя, второй вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом соответствующей декады декадного делителя частоты, вход установки в 1 второго триггера соединен с выходом четвертого элемента И, выходы рого и третьего элементов И соединены соответственно с входами уста .. Q

новки в I1 и в U пятого триггера, соответствующие выходы декад первого десятичного счетчика соединены с информационными входами второго се5 лектора-мультиплексора, выход которого соединен с соответствующим входом третьего коммутатора, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, разрядные выходы

0 которого соединены с соответствующими входами многоразрядного элемента И, выход первого селектора мультиплек- сора соединен с соответствующим входом третьего коммутатора, третий уп равляющий вход которого соединен с прямым выходом второго триггера.