Устройство для непрерывного измерения частоты импульсов Советский патент 1992 года по МПК G01R23/00 

00

S

S4

Изобретение относится к электроради- оизмерениям и может использоваться для следящего измерения частоты импульсов;

Цель изобретения - повышение точности измерения частоты.

На фиг. 1 и 2 приведены, соответственно, структурные схемы устройства и входящего в него блока инверторов.

Устройство для непрерывного измерения частоты импульсов содержит кварцевый генератор 1, делитель 2 с переменным коэффициентом деления, п реверсивных счетчиков 3, п-1 блоков 4 формирования импульсов коррекции, блок 5 деления на реверсивном счетчике, блок 6 формирования управляющих сигналов, блок 7 инверторов, блок 8 деления и индикатор 9 параллельного кода.

Выход кварцевого генератора 1 соединен с входом делители 2 с переменным коэффициентом деления, управляющие входы которого подключены к выходам п реверсивных счетчиков 3 и входам индикатора 9 параллельного кода. Вход устройства объединен с входом блока 8 деления, первым входом блока5 и суммирующим входом первого реверсивного счетчика 3, вычитающий вход которого объединен с выходом делителя 2, вторым входом блока 5 и первым входом блока 6 формирования управляющих сигналов. Второй вход блока 6 соединен с выходом блока 8 деления, а п выходов подключены к входам блока 7 инверторов, первый и второй дополнительные входы которого соединены с первым и вторым выходами блока 5. Первый и второй входы каждого из п-1 блоков 4 формирования импульсов коррекции соединены, соответственно, с выходами переноса и заема предыдущего реверсивного счетчика, а первый и второй выходы - с суммирующим и вычитающим входами последующего реверсивного счетчика, при этом (п-1)-я.лара выходов блока 7 инверторов подключена к дополнительным парам входов соответствующих блоков 4.

Устройство работает следующим образом.

Частота faux импульсов на выходе дели теля 2 с переменным коэффициентом деле- нйя определяется в соответствии с формулой

fe«x - fc

m КГ

где fo - частота импульсов на выходе кварцевого генератора 1;

N - емкость делителя 2;

m - величина управляющего сигнала.

Для схемы, приведенной на фиг. 1, разрядность делителя 2 равна 4п, тогда если п б, то

23

m T2JDj при Dj - О V 1 и j - 0-23.

В петле следящей системы блока 4 формирования импульсов коррекции, реализуемой, например, на двух элементах 2И, кроме передачи импульсов переноса (займа) соответственно между реверсивными счетчиками 3 осуществляют также передачу

Q импульсов переноса (займа) с выходов блока 5 деления на реверсивном счетчике, поступающих на входы блоков 4 формирования импульсов коррекции через блок 7 инверторов в зависимости от состоg яния его управляющего кода OJM (j 0,5). формируемого блока б формирования управляющих сигналов.

Такая возможность передачи импульсов переноса (займа) позволяет призводить

Q коррекцию управляющего кода Dj (| 0-23) не только от младшего разряда к старшему путем последовательной передачи импульсов переноса (займа) между реверсивными счетчиками 3, но и путем прямой записи

g импульсов переноса (займа) с выходов блока 5 деления на реверсивном счетчике сразу в более старшие разряды управляющего кода Dj 0 0-23).

Это позволяет существенно уменьшить

Q постоянную времени устройства при возникновении переходных процессов.

В установившемся состоянии частота fnbix импульсов на выходе устройства равна частоте f импульсов на его входе. При этом

с равновесное состояние управляющего кода Dj (j 0-5) определяется из уравнения пм f

ТвыхМо К - и при fBbix f.

Q где пм - управляющий сигнал, соответствующий управляющему коду DJM Q 0-5) при емкости No,

К - коэффициент деления частоты f входных импульсов блоком 8 деления (на5 пример, К 2).

При появлении рассогласования A f вых - f, вызванного, например, изменением частоты импульсов входного сигнала, происходит изменение управляющего кода

0 ) 0 0-23), формируемого реверсивными счетчиками 3, так как на их счетные входы и на счетные входы блока 5 будет поступать различное количество импульсов в единицу времени,

5 Изменение кода Dj 0 0-23) на управляющих входах делителя 2 с переменным коэффициентом деления ведет к изменению частоту fobix импульсов на выходе устройства в направлении уменьшения рассогласования ДI. Управляющий код D|Cl- 0-23) в

установившемся состоянии пропорционален частоте f импульсов входного сигнала и передается на входы индикатора 9 параллельного кода для индикации.

Блок 5 деления на реверсивном счетчике предназначен для уменьшения частоты входных импульсов устройства и выходных импульсов делителя 2, а также создания релейной статической характеристики с зоной нечувствительности Л. Формирование такой зоны позволяет устранить влияние флуктуационной составляющей последовательности входных импульсов на работу устройства. Блок 5 может быть реализован на основе реверсивного счетчика с суммирующим и вычитающим входами, любой выходной импульс которого (переноса или заемз) после прохождения через элемент 2И воздействует на вход синхронизации записи фиксированного кода этого счетчика.

Сигналы переноса (займа) низкого уровня с выходов блока 5 обрабатываются далее блоком 7 инверторов с учетом управляющего кода DJM (j 0-5), поступающего с выходов блока 6 формирования управляющих сигналов.

Блок 6 формирования управляющих сигналов предназначен для формирования управляющего кода DJM (j 0-5) и представляет собой следящую систему и частично модель устройства на фиг. 1. Блок 6 может быть реализован на основе реверсивного счетчика, выходы которого подключены к управляющим входам делителя с переменным коэффициентом деления, при этом его выход соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика. Импульсы частот Твых и fux/K подаются, соответственно, на тактовый вход делители и суммирующий вход реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами блока 7 инверторов. Постоянная времени блока 6 может быть на несколько порядков меньше постоянной времени устройства, выполненного без блоков 4-8. Зона нечувствительности блока 6 позволяет устранить влияние наложенного на полезный сигнал шума на работу устройства в установившемся состоянии.

Блок 7 инверторов (фиг. 2) предназначен для распределения импульсов переноса (займа), поступающих с выходов блока 5 деления на реверсивном счетчике, между блоками 4 формирования импульсов коррекции в зависимости от состояния управляющего кода DJM 0 0-5), формируемого блоком 6 формирования управляющих сигналов.

Блок 7 инверторов содержит в своем составе элементы 2И-НЕ 10 и элементы ИЛИ 11. Необходимым условием появления импульсов переноса или займа ( 0-4) низкого уровня на выходах блока 7 инверторов является наличие тактовых импульсов на выходах блока 5. Достаточным условием появления импульсов переноса является

5 DSM 1, DIM, т.е. превышение управляющим кодом Dj (J 0-5) равновесного состояния, а достаточным условием появления импульсов займа является DS 0. Dj - 0, т.е. управляющий код DJM (j 0-5) меньше рав0 новесного состояния, для соответствующих значений X 0-4.

Таким образом, при увеличении рассогласования ЧаСТОТ ВХОДНЫХ f И ВЫХОДНЫХ feux

импульсов происходит уменьшение посто- 5 янной времени устройства за счет прямой записи импульсов переноса (займа), jЈ0-4, сразу в более старшие разряды кода Dj (j 0-23), что приводит к сокращению времени переходных процессов, а при уменьшении 0 рассогласования соответствующих частот - к увеличению постоянной времени устройства для уменьшения ошибки измерения.

Устройство для непрерывного измерения частоты в сравнении с известным позво- 5 ляет повысить точность измерения частоты входных импульсов с наложенными шумами при одновременном увеличении быстродействия.

0 Формула изобретения

Устройство для непрерывного измерения частоты импульсов, содержащее последовательно соединенные кварцевый генератор и делитель с переменным коэф5 фициентом деления, а также индикатор параллельного кода и п реверсивных счетчиков, выходы которых подключены к соответствующим управляющим входам делителя с переменным коэффициентом деле0 кия и входам индикатора параллельного кода, причем выход делителя с переменным коэффициентом деления соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, суммирующий вход которого является

5 входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения частоты, в него дополнительно введены п-1 блоков формирования импульсов коррекции, блок деления на реверсивном счет0 чике, блок формирования управляющих .. сигналов, блок деления и блок инверторов, 1 п входов которого соединены с соответствующими выходами блока формирования управляющих сигналов, первый и второй

5 дополнительные входы соединены соответственно с первым и вторым выходами блока деления на реверсивном счетчике, а п-1 пар выходов подключены к дополнительным парам входов соответствующих блоков формирования импульсов коррекции, причем вход

устройства соединен с первым входом бло-ды каждого блока формирования импульсов ка деления на реверсивном счетчике и черезкоррекции соединены соответственно с вы- блок деления подключен к второму входуходами переноса и займа предыдущего ре- блока формирования управляющих сигна-версивного счётчика, а первый и второй лов, первый вход которого соединен с вто- $ выходы каждого блока формирования им- рым входом блока деления на реверсивномпульсов коррекции соединены еоответствен- счетчике и вычитающим входом первого ре-но с суммирующим и вычитающим входами версивного счетчика, первый и второй вхо-последующего реверсивного счетчика.

Изобретение может быть использовано для следящего измерения частоты. Устройство содержит кварцевый генератор 1, делитель 2 с переменным коэффициентом деления, п реверсивных счетчиков 3, п-1 блоков 4 формирования импульсов коррекции, блок 5 деления на реверсивном счетчике, блок 6 формирования управляющих сигналов, блок 7 инверторов, блок 8 деления, индикатор 9 параллельного кода. 2 ил.