Устройство для измерения среднего значения периода импульсных сигналов Советский патент 1991 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к измери- -, тельной технике и может быть использовано при измерении среднего значения периода следования импульсных сигналов.

Целью изобретения является повышение достоверности измерения.

На чертеже изображена функциональ- ная схема устройства для измерения среднего значения периода импульсных сигналов,

Устройство содержит инвертор 1, триггер 2, генератор 3 тактовых импульсов, элемент И 4, инвертор 5, триггер 6, элемент И 7, инвертор 8, элемент И 9, делитель 10 частоты, триггер 11, формирователи 12 и 13, элементы И 14-17, реверсивные счетчики 18 и 19, элемент ИЛИ 20, триг- гер 21, элемент ИЛИ 22, триггер 23,

счетчики 24 и 25. Генератор 3 тактовых импульсов соединен с вторым входом элемента И 9, первый вход которого подключен к второму входу элемен- .та И 7 и прямому выходу триггера 6, тактовый вход которого соединен через инвертор 5 с выходом элемента ( И 4, первый вход которого подключен к прямому выходу триггера 2, а второй вход через инвертор 1 соединен с шиной Вход устройства и напрямую- с первым входом элемента И 7, выход которого подключен к входу инй ерто- ра 8, выход которого соединен со счетным входом триггера 11, прямой выход которого подключен к первым входам элементов И 14 и 17, тактовому входу триггера 21 и через формирователь 12 к входу установки в ноль счетчика 18.

с&

00 00

к ю

Инверсный выход триггера 11 соединен с первыми входами элементов , И 15 и 16, с тактовым входом триггера 23 и через формирователь 13 - с входом установки в ноль счетчика 19.

Выход элемента И 9 подключен к вторым входам элементов И 15 и 17 и через делитель 10 частоты - к вторым входам элементов И 14 и 16, выход последнего из которых соединен с входом суммирования счетчика 19, выход зае- ма которого подключен к второму входу элемента ИЛИ 22 и к третьему входу элемента И 17, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 20 и с входом вычитания счетчика 19, выход переполнения которого соединен с входом обнуления триггера 23, прямой выход которого подключен к третьему входу элемента И 16 и четвертому входу элемента И 17,

Выход элемента И 14 соединен с входом суммирования счетчика 18, выход заема которого подключен к первому входу элемента ИЛИ 22 и к третьему входу элемента И 15, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 20 и с входом вычитания счетчика 18, выход переполнения которого под- к входу обнуления триггера 21, прямой выход которого соединен с третьим входом элемента И 14 и четвертым входом элемента К 15, а выходы элементов ИЛИ 20 и 22 подключены к счетным входам счетчиков 24 и 25 соответственно, выход переполнения последнего из которых соединен с входами (обнуления триггеров ; и 6. Информационные входы триггеров 2,6,21 и 23 соединены с шиной логической единицы, а тактовый вход триггера 2 подключен к пшнг запуск устройства, Информа- ционгые выходы счетчика 24 являются выходными шинами устройства.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии все триггеры и счетчики обнулены (на чертеже цепи установки в исходное состояние не показаны) ,

По импульсу Запуск триггер 2 устанавливается в единичное состояние, отпирая элемент И 4 единичным уровнем с прямого выхода триггера 2,

При поступлении на шину Вход lepsoro информационного импульса последний через инвертор 1, элемент Ч 4„ инвертор 5 переключает триггер

5

0

5

0

5

0

5

0

5

6 в единичное состояние, отпирая элементы И 7 и 9 для прохождения входных информационных импульсов и импульсов генератора 3 соответственно.

Наличие в устройстве триггера 2 и элемента И 4 позволяет синхронизировать начало отсчета тактовых импульсов с поступлением первого после запуска измеряемого периода входных импульсов,

Триггер 11 выполнен счетным и при поступлении каждого входного импульса изменяет свое состояние на противоположное,

При установке триггера 11 в единичное состояние, в единичное состояние по переднему фронту импульса с его прямого выхода устанавливается и триггер 21,

При этом элемент И 14 оказывается отпертым для прохождения импульсов с выхода делителя 10 частоты на вход суммирования реверсивного счетчика 18, Коэффициент деления делителя 10 частоты выбирается больше единицы, например равным двум,

В течение текущего периода счетчик 18 осуществляет суммирование импульсов с выхода делителя 10 частоты.

При поступлении очередного входного импульса триггер 11 переключается в нулевое состояние, при котором элемент И 14 запирается, а элемент И 15 отпирается для прохождения тактовых импульсов на вход вычитания счетчика 18. Кроме , при этом по переднему фронту импульса с инверсного выхода триггера 11 в единичное состояние устанавливается триггер 23, единичным уровнем с выхода которого отпирается элемент И 16 для прохождения импульсов с выхода делителя 10 частоты на вход суммирования счетчика 19.

Таким образом, за время текущего периода в счетчике 19 осуществляется подсчет импульсов с выхода делителя 10 частоты, число которых эквивалентно длительности периода, а из содержимого счетчика 18 осуществляется вычитание числа импульсов, поступающих с выхода генератора 3 тактовых импульсов. Одновременно счетчиком 24 осуществляется подсчет числа импульсов тактовой частоты, эквивалентного длительности предыдущего периода. Так как частота тактовых импульсов выше частоты импульсов на выходе делителя 10 частоты, то за время очередного периода число импульсов в счетчике 18 успевает считаться до нуля,

При обнулении в процессе вычитания на выходе заема счетчика 10 формируется нулевой уровень, которым запирается элемент И 15 и прекращается поступление импульсов на вход вычитания счетчика 18.

В счетчике 19 оказывается записанным число импульсов с выхода делителя 10 частоты, эквивалентное длительности текущего периода.

При поступлении очередного импульса триггер 11 переключается в единичное состояние, при котором отпирается элемент И 14 и в счетчике 18 подсчитывается число импульсов, эквивалентное длительности текущего периода,

При поступлении первого импульса на вход суммирования счетчиков 18 и 19 на их выходах эаема устанавливаются единичные уровни, которые через элемент ИЛИ 22 поступают на счетный вход счетчика 25, в котором фиксируются в качестве очередного полноценного периода, Таким образом в счетчике 25 осуществляется подсчет числа полноценных периодов.

В случае, если измеряемый в периодах тактовых импульсов интервал времени между передними фронтами входных импульсов не равен периоду, т.е. на этом интервале содержались пропавшие один или несколько импульсов, то счетчики 18 или 19 в режиме суммирования переполняются, импульс пере- полнения переводит в нулевое состояние триггеры 21 или 23 соответственно, в результате чего запрещается прохождение тактовых импульсов на входы соответствующих счетчиков 18 и 19 и на счетный вход счетчика 24, т.е. результат измерения данного интервала в счетчик 24 не заносится, а содержимое соответствующего счетчика 18 и 19 обнуляется с помощью импульса, формируемого формирователями 12 или 13, при изменении состояния триггера 11,

Аналогично работает счетчик 19, который осуществляет суммирование импульсов при нулевом состоянии триггера 11, тогда как счетчик 18 работает на вычитание.

82276

При работе счетчика 19 в режиме вычитания счетчик 24 осуществляет су.ммирование импульсов, поступающих с выхода элемента И 17 при нахождении триггера 11 в единичном состоянии, а при работе счетчика 18 в режиме вычитания, когда триггер 11 находится Р нулевом состоянии, в счетчике 24 JQ осуществляется суммирование импульсов с выхода элемента И 15.

При возникновении низкого уровня .на выходе эаема счетчиков 18 или 19 на выходе элемента ИЛИ 22 формирует- 15 ся положительный перепад напряжения, по которому к содержимому счетчика 25 добавляется единица, т,е, с окончанием записи измеряемого периода в счетчик 24 количество измеряемых 20 периодов, хранящихся в счетчике 25, увеличивается на единицу.

При достижении числа периодов,

5

0

5

0

5

0

5

равного п, счетчик 25 переполняется и импульсом на его выходе обнуляются триггеры 2 и 6, в результате чего процесс измерения прекращается.

Величина среднего периода определяется делением содержимого счетчика 24 на число периодов, равное п.

I

Введение в устройство двух счетчиков, трех триггеров1, формирователя, четырех элементов И, двух элементов ИЛИ и делителя частоты позволяет повысить достоверность-измерения за счет исключения учета длительности периодов в случае пропадания импульсов,

ормула изобретения

Устройство для измерения среднего значения периода импульсных сигналов, содержащее два счетчика, генератор тактовых импульсов, три элемента И, формирователь, три инвертора, два триггера, входную шину и группу выходных информационных шин, причем прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого инвертора и к первому входу второго элемента И, второй вход которого подключен к первому входу третьего элемента И и прямому выходу второго триггера, а выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом третьего элемента И, отличающееся

Тем, что, с целью повышения достоверности измеренияр в него дополнительно введены два реверсивных счетчика, три триггера, формирователь, четыре элемента И, два элемента ИЛИ шина Запуск делитель частоты, причем выход третьего инвертора соединен со счетным входом третьего триггера, Прямой выход которого подключен к Первым входам четвертого и седьмого Элементов И, тактовому входу четвертого триггера и через первый формирователь - к входу установки в ноль Третьего счетчика, инверсный выход Третьего триггера соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И, с тактовым входом пятого триггера (и через второй формирователь - с уходом установки в четвертого счетчика, выход третьего элемента И подключен к вторым входам пятого и седьмого элементов И и через делитель частоты - к вторым входам четвертого и шестого элементов И, выход послед- него из которых соединен с входом суммирования четвертого счетчика, выход заема которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, к г третьему входу седьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ и с входом вычитания четвертого счетчика, выход переполнения которого соединен с входом установки в ноль пятого триг ,repa прямой выход которого подключен

к третьему входу шестого и четвертому входу седьмого элементов И, выход четвертого элемента И соединен с входом суммирования третьего счетчика выход эаема которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ и третьему входу пятого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и с входом вычитания третьего счетчика, выход переполнения которого подключен к входу обнуления четвертого триггера, прямой выход которого соединен с третьим входом четвертого элемейта И и четвертым входом пятого элемента И, а выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к счетным входам первого и второго счетчиков соответственно, выход переполнения последнего из которых соединен с инверсными входами установки в ноль первого и второго триггеров, тактовый вход первого триггера подключен к шине Запуск устройства, группа информационных выходных шин которого подключена к информационным выходам первого счетчика, вход первого инвертора соедине с входной шиной, выход первого элемента И через второй инвертор подклю- чен к тактовому входу второго триггера, выход второго элемента И соединен с входом третьего инвертора, а ин- - формациоккые входы первого, второго, четвертого и пятого триггеров подключены к шине логической 1.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении среднего значения периода следования импульсных сигналов. Целью изобретения является повышение достоверности измерения. Цель достигается введением в устройство для измерения среднего значения периода триггера 2, генератора 3 тактовых импульсов, элемента И 4, инвертора 5, триггера 6, элементов И 7 и 9, формирователя 13 и счетчиков 24 и 25, Устройство содержит также инвертор 8, делитель 10 частоты, триггер 11, формирователь 12, элементы И 14-17, счетчики 18 и 19, элемент ИЛИ 20, триггер 21, элемент ИЛИ 22 и триггер 23. 1 ил. § (Л