Преобразователь частоты следования импульсов в код Советский патент 1977 года по МПК G01R23/10 H03K13/20 

1

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может найти применение для точного измерения частоты в течение одного или нескольких ее периодов с пре1Д.ставлением результата измерения в единицах частоты.

Известно устройство, в котором код получают Б результате подсчета счетчиком, сколько раз число, пропорциональное периоду изме ряемой частоты, содержится в пастояином числе, определяемом образцо-вой частотой и ее «ер1иодом {.

Однако это устройство обладает низким быстродействием.

Известен та1кже преобразователь частоты следования и.М1пульсов в код, содержащий счетчики, формирователь, последовательно соединенные генератор образцовой частоты и ключ, лрутпы элементов совпадения, потенциальные входы которых подключены к разрядам первого счетчвка, ИМ.пульсные - к разрядам второго и третьего счетчиков, а выход первой груяпы элементов совладения соединен с основным входом второго счетчика 2.

Однако у этого устройства низкое быстродействие.

С целью повышения быстродействия преобразователь частоты следования импульсов в код Снабжен последовательно соединеильши блоком управления, вторым ключом, элементом ИЛИ, триггером, третьим ключом и элементом задержки, выход которого соединен со вторьгм входом элемента ИЛИ, а также делителем частоты, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход - со вторым входом второго ключа, причем второй вход третьего клточа связан с входом триггера и основным входом третьего счетчика, второй вход триггера подключен к

выходу второй группы элементов совладения, первый вход блока управления соединен с выходом формирователя, второй вход - с выходом первого счетчика, а второй ВЕЛХОД - со вторЫМ входом первого ключа, выход которого соединен с основным входом входом первого очетчика.

На чертеже представлена структурная схема преобразователя.

Иреобразователь состоит из формирователя 1, устройства 2 управления, ключей 3, 4 и 5, генератора 6 образцовой частоты, делителя 7 частоты ИМпульсов, триггера 8, элемента 9 задержки, элемента ИЛИ 10, счетчиков 11, 12 и 13, групп 14 и 15 элементов соъладення.

Работает преобразователь следующим обраЗОМ.

В И1СХОДНОМ состоянии ключи 3 и 5 закрыты, ключ 4 открыт, Счетчики 11, 12 и 13 находятся в нулевом состоянии. При пастунленно

с выхода формирователя 1 импульсов, устройство 2 на время Г. , .равное периоду измеряемой частоты fj- , открывает ключ 3, через который имиульсы с выхода генератора 6 с частотой fo ноступают на вход счетчкка 12. При поступлении на вход счетчика 12импульсов (К - коэффициент делен ия делителя, N - коэффициент лересчета счетчиков) сигнал с его выхода поступает на вход устройства 2, сигналом с выхода последнего откроется ключ 5, через который им1пульсы с с выхода делителя 7 поступают ЧВСТОТОИ на вход элемента 10 и далее на вход счетчика И. Время Гд; , необходимое для поступления на вход счетчика 12 им-пульсов, о,иределяет1ся выражением Nn,... На второй вход элемента 10 поступают через элемент 9 импульсы с частотой /4 с выхода ключа 4. Частота импульсов на выходе элемента 10 равна f1I с /10 - - +/4. А Им1пуль сы с частотой /и с выхода группы, 14элементов совпадения поступают на вход счетчика 13. Средняя частота /li определяется частотой импульсов fio, поступающих на вход счетчика 11, и числом , записапным в счетчике 12, и равна г ,/10 ,„, /14 -Г- .(3) Импульсы с частотой fis с выхода группы 15элементов совпадения пост улают па единичный вход триггера 8. Элементы совпадения групп 14 и 15 являются двухвходовыми. Входы каждого из элементов группы 14 подключены к прямому выходу одного из триггеров счетчика 11 и инверсному выходу одного из триггеров счетчика 12,причем, если один из ее входов подключеп к триггеру старшего разряда счетчика 12, то второй вход подключеи к триггеру младшего разряда счетчика И и наоборот. Импульс является ла выходе того из элементов совпадения, который подключен к находящемуся в едкничпом состоянии триггеру счетчика 12 и переходящему из нулевого в единичиое состояние триггеру счетчика И. Элементы совпадения пруп1пы 15 подключены аналогично элементам совпадения группы-14. Средняя частота fis следования импульсов па выходе группы 15 элементов совпадения оп1ределяет|ся частотой импульсов fu, поступающих с выхода группы 14 на вход счетчика 13,и числом Ai2, записанным в счетчике 12, и равна f In-N12 В исходном состоянии ключ 4 открыт, имульсы с выхода элемента 10 поступают через пкрытый ключ 4 на вход элемента 9 и далее а второй вход элемента 10 до тех .пор, пока м1пульс с выхода группы 15 «е опрокинет р1иггер 8 в единичное состояние и сигналом с ыхода последнего ключ 4 закроется. Перевод риггера 8 в исходное состояние осуществлятся очередныМ и.М1Пульсом, поступающим с ыхода элемента 10, причем этот имлульс не роходит через клю1Ч 4 иа вход элемеита 10. Частота импулысов f, поступающих на ход элемента 9 с выхода ключа 4, равна /4 /10-/15 учетом выражений (2) и (4) . .-f.,b+ /4-/,5, т. е.,5 /,0 Число И1мпульсов, поступивших в счетчик 2, равно /о-Г,.(8Х Мгновенное значение частоты /ю определятся вььражением Мгновенное значение частоты /к опредеяется выражением /1оЛ 12Л2/о7 KhTlNn В момент акончапия интервала времени сигиала-ми с выхода устройства 2 ключи и 5 закрываются. В счетчике 11, вьвполпенном вычитающим 2 Ы.. - М Г f.HT -м Г « с1Т /о-7, В счетчике 13 ,. j -dT, ТпТп Nm , , ,Nm Т,. (13) -1п(Г.,-Г„) Если предварительно в счетчике 13 установить чтсло- пр, а счетчик 13 вылолнить вычитающим, то в конце периода T.. счетчике 13 будет за-писано число К 77, - пр - п-ln/(l/.v, гдеК --Т„- р const. При апределении выбора коэффициентов р и Г„ коэффициент /Ci можно сделать равным един1ице, и в счетчике 13 за-писывается число, вронорциональное натуральному логарифму преобразуемой частоты. Таким образом, по окончании периода Т., преобразуемой частоты /д. в счетчике 11 залисьгеаетея число, нрапорцнональное прео.бразуемой частоте, в счетчике 12 - число, пропорциональное периоду преобразуемой частоты, а Б счетчике 13 - число, пропорциональное натуральному логарифму преобразуемой частоты или ее периода. Формула изобретения Преобразователь частоты следования импульсов в код, содержащий счетчики, формирователь, последовательно соединенные генератор образцовой частоты и ключ группы элементов савнадения, потенциальные входы ко510 15 20 25 30 торых подключены к разрядам первого счетчика, имнульоные - к разрядам второго и третьего счетчиков, а выход нервой груипы элементов совпадения соединен с основным входом второго счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродейст/вия, он снабжен последовательно соединенными блоком управления, вторым ключом, элементом PLTH, триггером, третьим ключом и элементом задержки, выход которого соединен со вторьим входом элемента ИЛИ, а также делителем частоты, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, а выход - с вторым входом второго ключа, лричем второй вход третьего .ключа связан с входомтриггера и основным входом третьего счетчика, второй вход триггера нодключен к выходу второй группы элементов совладения, первый вход блока управления соединен с выходом формирователя, второй вход - с выходом первого счетчйка, а второй выход - с вторым входом нервого ключа, выход которого соединен с основным входом первого счетчика. Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе заявки. 1.Авторское свидетельство № 256866, МКл.2 G 01R 23/02, 1967 г. 2.Авторское свидетельство AI 285375, М. Кл.2 G 01R 23/02, 1969 г. (прототип).