Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов Советский патент 1992 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к импульсной измерительной технике и может быть использовано для измерения отношения частот следования статистических последовательностей импульсов.

Цель изобретения - расширение диапазона измерения отношения частот последовательности импульсов.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения отношения частот последовательностей импульсов.

Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов содержит две входные шины 1 и 2, реверсив- ные счетчики 3 и 4, кодоуправляемый делитель 5 частоты, счетный вход которого соединен с первой входной шиной 1, а информационные входы соединены с информационными выходами реверсивного счетчика 3, элемент ИЛИ 6, элементы И 7 - 9 и первый генератор 10 одиночного импульса, причем вычитающий вход реверсивного счетчика 4 соединен с второй входной шиной 2, его суммирующий,вход - с выходом кодоуправляемого делителя 5 частоты, информационные входы - поразрядно с информационными выходами реверсивного счетчика 4, выход прямого переноса - с первым входом первого элемента И 7 и первым входом элемента ИЛИ 6, выход обратного переноса - с первым входом второго элемента И 8 и вторым входом элемента ИЛИ 6, выход которого соединен с входом синхронизации записи реверсивного счетчика 4, выход третьего элемента И 9 соединен с выходом первого генератора 10 одиночного импульса, выход которого соединен с вторыми входами первого 7 и третьего 9 элементов И, причем выход первого элемента И 7 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 3, выход второго элемента И 8 - с вычитающим входом реверсивного счетчика 3 импульсов, выход которого является выходом устройства. Кроме того, устройство содержит четвертый элемент И 11 и второй генератор 12 одиночного импульса, причем выход четвертого элемента И 11 соединен с входом второго генератора 12 одиночного импульса, выход которого соединен с вторыми входами второго 8 и четвертого 11 элементов И, первый вход последнего соединен с выходом обратного переноса реверсивного счетчика 4, выход прямого переноса которого соединен с первым входом третьего элемента И 9.

Устройство работает следующим образом.

Последовательность импульсов делимого с частотой f1 через входную шину 1

поступает на счетный вход кодоуправляемого делителя 5 частоты, а последовательность импульсов делителя с частотой f через входную шину 2 - на вычитающий

вход реверсивного счетчика 4.

В установившемся режиме измерения, т.е. в режиме, при котором средние значения частот fi и f2 остаются неизменными, код числа Q(t) на информационных выходах

0 счетчика 4 находится в пределах от 0 до Омакс, где Омакс - емкость счетчика 4; t - значение текущего момента времени. С информационных выходов реверсивного счетчика 3 код числа К поступает на выход

5 устройства и на информационные входы кодоуправляемого делителя 5 частоты, причем число К определяет коэффициент деления кодоуправляемого делителя 5 частоты . Так как на счетный вход кодоуправляемого де0 лителя 5 частоты поступают импульсы с частотой fi, то на его выходе формируется последовательность импульсов с частотой

-т

5В установившемся режиме измерения

число К определяет отношение

к-г h

Откуда следует, что в установившемся

0 режиме

fll f2.

Так как на вычитающий вход счетчика 4 поступают импульсы с частотой f2, а на суммирующий вход - импульсы с частотой fn с

5 выхода кодоуправляемого делителя 5 частоты, то при детерминированных значениях частот fi и f2 состояние счетчика 4 изменяется только в пределах одного импульса, что обусловлено наличием фазового сдвига

0 между частотами f2 и fn. Обычно емкость реверсивных счетчиков 3 и 4 устанавливается не менее 10 импульсов, что обусловлено конструкцией интегральных микросхем, серийно выпускаемых промышленностью.

5 Следовательно, колебание состояния счетчика 4 в пределах одного импульса не вызывает сигналов На его выходах прямого и обратного переноса и состояние счетчика 3 остается неизменным. Неизменным остает0 ся и код чилса К на выходе счетчика 3.

При изменении среднего значения частот fi и f2 или среднего значения одной из них, т.е. при работе устройства в переходном режиме, равенство нарушается и, сле5 довательно, на один из счетных входов счетчика 4 поступает больше импульсов, чем на другой. Состояние счетчика 4 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. Этот импульс через элемент ИЛИ 6 поступает на вход синхронизации записи счетчика А 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 счетчика 4 по за- днему фронту входного импульса и предельное состояние счетчика 4, которому соответствует код числа 0 0 или Q Омакс, сохраняется до тех пор, пока не изменится направление накопления импульсов в счет- чике 4. После достижения счетчиком 4 одного из предельных состояний каждый импульс высокой частоты, нескомпенсированный импульсом низкой частоты, повторяется на соответствующем выходе переноса. Этот же импульс через первый вход элемента И 9 или через первый вход элемента И 11 поступает соответственно на вход генератора 10 или на вход генератора 12, в результате чего генераторы 10 или 12 вырабатывают импульс определенной длительности. Причем импульс с выхода генератора 10 через второй вход элемента И 7 блокирует прохождение импульсов (кроме первого)с выхода прямого переноса счетчи- ка 4 на суммирующий вход счетчика 3 на время равное его длительности, аналогично импульс с выхода генератора 12 через второй вход элемента И 8 блокирует прохождение импульсов (кроме первого) с выхода обрат- ного переноса счетчика 4 на вычитающий вход счетчика 3 на время, равное его длительности.

По окончании указанного времени блокировка снимается, и первый импульс с вы- хода прямого или обратного переноса счетчика 4 поступает через первые входы элементов И 7 или 8 соответственно на суммирующий или вычитающий вход счетчика 3, последующие поступления импульсов с выхода прямого или обратного переноса счетчика 4 соответственно на суммирующий или вычитающий вход счетчика 3 вновь блокируются импульсом, формируемым соответственно генератором 10 или 12.

Элементы И 9 и 11 запрещают прохождение импульсов с выходов прямого и обратного переноса счетчика 4 соответственно на входы генераторов 10 и 12 на время, равное длительности импуль- са, формируемого этими генераторами.

Импульсы, поступающие с выходов прямого или обратного переноса счетчика 4 через первые входы соответственно элементов И 7 или 8 на суммирующий или вычитающий вход счетчика 3, изменяют код на информационных выходах последнего и на информационных входах кодоуправляе- мого делителя 5 частоты.

Изменение кода на информационных входах кодоуправляемого делителя 5 частоты приводит к изменению частоты fn на выходе кодоуправляемого делителя 5 частоты так, что разбаланс между частотами fn и f2 на счетных входах счетчика 4 уменьшается. Этот процесс повторяется до тех пор, пока состояние счетчика 4 не будет удовлетворять условию

Q Q(t) Смаке,

после чего наступает установившийся режим измерения. При этом на суммирующем и вычитающем входах счетчика 3 импульсы отсутствуют, а выходной код числа К счетчика 3 остается неизменным.

Необходимая величина случайной составляющей погрешности измерений, особенно при измерении отношения частот следования статистических последовательностей импульсов, обеспечивается выбором длительности импульсов, формируемых генераторами 10 и 12. При изменениях частот fi и f2, носящих характер флуктуации, на выходах прямбго или обратного переноса счетчика 4 появляется серия импульсов. Однако на соответствующий суммирующий или вычитающий вход счетчика 3 проходит лишь часть этих импульсов, в оптимальном случае не более одного. Прохождение остальных импульсов на суммирующий или вычитающий вход счетчика 3 блокируется импульсом, сформированным генератором 10 или 12.

Формула изобретения

Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов, содержащее две входные шины, первый и второйреверсивныесчетчики, кодоуправляемый делитель частоты, счетный вход которого соединен с первой входной шиной, а информационные входы соединены с информационными выходами первого реверсивного счетчика, элемент ИЛИ, первый, второй и третий элементы И и первый генератор одиночного импульса, причем вычитающий вход второго реверсивного счетчика соединен с второй входной шиной, суммирующий вход второго реверсивного счетчика соединен с выходом кодо- управляемого делителя частоты, информационные входы второго реверсивного счетчика соединены поразрядно с ин- формационными выходами второго реверсивного счетчика, выход прямого переноса второго реверсивного счетчика соединен с первым входом первого элемента И

и первым входом элемента ИЛИ, выход обратного переноса второго реверсивного счетчика соединен с первым входом второго элемента И и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом синхронизации записи второго реверсивного счетчика, выход третьего элемента И соединен с входом первого генератора одиночного импульса, выход которого соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, причем выход первого элемента И соединен с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход второго элемента И соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика импульсов, выход кото0

рого является выходом устройства, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения отношения частот последовательности импульсов, в него введены четвертый элемент И, и второй генератор одиночного импульса, причем выход четвертого элемента И соединен с входом второго генератора одиночного импульса, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И и вторым входом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с выходом обратного переноса второго реверсивного счетчика, выход прямого переноса которого соединен с первым входом третьего элемента И.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для измерения отношения частот следования статистических последовательностей импульсов. Устройство содержит реверсивные счетчики 3, 4, элемент ИЛИ б, элементы И 7 - 11, генераторы 10, 12 одиночных импульсов, входные шины 1, 2. 1 ил.