Устройство для определения отношения двух частот следования импульсов Советский патент 1977 года по МПК G01R23/02 

1

Изобретение относится к области вычислительной и импульсной техники и может быть использовано, например, для поддержания точного отношения частот генераторов или для периодического контроля этого отношения.

Известны устройства для определения отношения двух частот, основанные на подсчете количества импульсов высокочастотного сигнала за один или несколько периодов низкочастотного сигнала.

Это устройство содержит два суммируюшнх счетчика, один из которых может быть выполнен в виде десятичного счетчика. Одна из частот (делимая) поступает через ключ на суммируюш,ий вход первого из счетчиков, а другая частота (делитель) - на вход второго счетчпка. Первый счетчик считает число периодов одной частоты за целое число периодов другой частоты, устаиавливаемое на втором счетчике и выбираемое для удобства кратным 10 1.

Известное устройство не позволяет получить точного значения отиошеиия двух частот (например, в виде целой части и правильной дроби). За счет увеличения времеии измереиия (т. е. числа периодов делителя) точиость в этих устройствах может быть иовышеиа, однако это требует предварительной установки времени счета и не дает абсолютной точности.

С целью повышения точности определения

отношеиия предлагаемое устройство, содержаш,ее два основных счетчика, подключенные нервыми входами к выходам первого осиовного счетчика, носледовательно соединенными

блоком памяти и логическим элементом, связанным со вторым основным счетчиком, двумя дополнительными счетчиками, вторым элементом И, подключеиным к выходам второго основного счетчика, последовательно соединенными третьим элементом И и двумя триггерами, последовательно соединеннымн дополнительным ключом и элементом ИЛИ, причем выход первого элемента П подключен ко второму входу второго триггера, выход которого

связан со входом дополннтельного ключа, со вторым входом первого триггера и с вторым входом логического элемента, третий вход которого подключен ко входам дополнительных счетчиков и к выходу второго элемента И,

причем второй вход иервого дополиительиого счетчика подключеп ко второму входу второго основного счетчика, выход элемента ИЛП - со вторым входом нервого основного счетчнка, второй вход элемента ИЛИ через второй основиой ключ связан с одним входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым входом первого основного ключа, второй вход которого подключен ко второму входу второго основного ключа и к выходу первого триггера.

Сущность изобретения заключается в том, что определение отношения частот производится от одного совпадения импульсов измеряемых частот до другого совпадения импульсов этих же частот с последующим делением зафиксированных числе одно иа другое. Время определения зависит от соотношения частот /1 и /2- Если частоты кратны одна другой, то измерение производится за один период меньшей частоты. Если частоты не кратны, но выражены иелыми числами колебаний в секунду, то время определения равно 1 с. Если же частоты выражены дробными числами, то это время определяется наименьшим общим кратным знаменателей.

На чертеже нредставлена блок-схема устройства.

Вход 1 большей частоты (fi) соединен со входом элемента И 2 и ключа 3, выход которого соедннен с суммирующим входом реверсивного счетчика 4, параллельные выходы которого соединены с элементом И 5. Вход 6 меньшей частоты (/2) через ключ 7 и элемент ИЛИ 8 соединен с вычитающим входом счетчнка 4, а также с суммирующим входом реверсивного счетчика 9, параллельные выходы которого соединены с входами элемента И 10. Выход элемента И 10 соединен с входом счетчика 11 и ценью установки нуля счетчика 12, вход которого через ключ 13 соединен со входом 14 устройства. Выход элемента И 2 соедннен со входом триггера 15, выход которого соединен с унравляющим входом ключа 13, с триггером 16 и со входом логического элемеита 17. Второй вход элемента 17 соединен с выходом элемента И 10, иараллельиые входы элемента 17 соединены с выходами счетчика 9, а выходы элемента 17 - с блоком памяти 18. Выход элемента И 5 соединен с цепью установки нуля триггера 16. Выход ключа 13 соединен с вычитающим входом счетчика 9 и через элемент ИЛИ 8 - с вычитающим входом счетчика 4.

Работает устройство следующим образом.

В исходном состоянии в счетчике 11 записано значение «1, все остальные счетчики и триггеры находятся в нулевом состоянии. Частоты /1 и /2 поступают соответственно на входы 1 н 6, однако не проходят через закрытые ключи 3 и 7. В момент символов частот /i и /2 сигнал с выхода элемента И 2 переводит триггер 15 в единичное состояние и иоследний разрешает своим потенциалом прохождение сигналов через ключи 3 и 7. Сигналы частоты fi через ключ 3 начинают поступать на суммирующий вход счетчика 4, а сигналы частоты /2 через ключ 7 поступают на суммирующий вход счетчика 9 и через элемент ИЛИ 8 - на вычитающий вход счетчика 4.

Так продолжается до следующего совпадения символов частот /i и /2 на элементе И 2. Сигнал с элемента И 2 переводит триггер 15 в нулевое состояние, при этом триггер 16 переходит в единичное состояние. Потенциал с

выхода триггера 15 запрещает прохождение сигналов через ключи 3 п 7. К этому моменту в счетчике 4 записаио делимое, нропорциональное разности частот /i-/2, а в счетчике 9 - делитель, иропорциональный частоте /2Сигнал с триггера 16 запрещает работу триггера 15, открывает ключ 13 п переписывает содержапие счетчика 9 в блок иамятп 18.

Далее производится операция деления. Сигналы некоторой частоты / (в качестве которой может быть использована, например, частота fi или сигналы постороннего высокочастотпого генератора) через ключ 13 поступаюг иа вычитающий вход счетчика 4. Предположим, что /1-f2 /2, тогда счетчик 9 обиуляется раньше, чем счетчик 4. В момент нулевого состояния счетчика 12 сигнал поступает на счетчик 11 и одновременно на элемент 17, переписывая вновь из блока памяти 18 значение делителя в счетчик 9. Далее работа происходит аналогичным образом; имнульсы со входа 14 через ключ 13 продолжают поступать иа счетчики 4, 9 и 12, элемент И 10 фиксирует нулевое состояние счетчика 9 и т. д.

Таким образом, деление содержимого счетчика 4 на содержание счетчика 9 ироизводится иутем последовательного вычитания делителя из делимого. Число таких вычитаний подсчитывает счетчик И.

Затем остаток в счетчике 4 оказывается меньшим, чем делитель, записанный в счетчнке 9. При поступлении символов со входа 14 через ключ 13 первым обнуляется счетчик 4. Этот момент фиксирует элемент И 5, сигнал с выхода которого устанавливает нулевое состояние триггера 16. К этому моменту времени в счетчике 11 зафиксирована целая часть искомого отиошеиия частот, в счетчике 12 - числитель, а в блоке 18 памяти - знаменатель дроби.

Так, например, пусть в счетчике 4 записывается число K(fi-/2), где К - коэффициент пропорциоиальпости, а в счетчике 9 - число Х/2- Тогда отношение

(Л-Л) 1 1

-- J

/2

АГЛ

одиако иоскольку в исходном состояннп в счетчике И заиисывается значение «1, то мы

получаем искомое отношение - .

Далее полученные результаты могут быть нспользованы в зависимости от цели измерення. Можно вывести содержание счетчиков И, 12 и блока памяти 18 на индикаторы, либо сравнить с эталониым значеннем и сигнал рассогласоваиия нодать на регулятор н т. д.

Устройство автоматически и точно оиределяет отношение двух частот иа входе, что, в свою очередь, позволяет абсолютно точно поддерживать соотношение частот двух генераторов. В раднотехнпческих устройствах это позволяет существенно понизить паразитные излучения.