Устройство для измерения временных интервалов Советский патент 1977 года по МПК G01R23/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕА ННЫХ ИНТЕРВАЛОВ

1

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике, может найти применение при построении измерителей разности частот низкочастотных колебаний.

Известно устройство для определения

разности двух частот, содержащее переключатель режимов работы счетчик импульсов, опорный генератор, смеситель, причем вход устройства через одни контакты переключателя подсоединен непосредственно ко входу счетчика, а через другие контакты - к смесителю, второй вход которого подключен к опорному генератору, частота которого равна емкости счетчика импульсов, деленной на время измерения

В первом такте за время 7., на вход счетчика поступает число импульсов N Z. i. , где f - первая из сравниваемых частот. Во втором такте на вход смесителя поступает сигнал с частотой fz и на выход генератора опорной частоты сигнал i(jf, , где В - емкость счет чика., К предыдущему коду М в счетчик 2 с выхода смесителя поступает число импульсов , () 2. .

В счетчике фиксируется код числа N N + К) j; 2.j()E. С приходом на счетчик I импульсов он переполняется. Поэтому в нем в конце второго такта фиксируется код числа N:2.(- пропорциональный разности частот.

Однако в этом устройстве частота генератора должна быть высокостабильной и намно го большей частоты исследуемых колебаний для получения с зпдлппой чувствительностью числа М; Z.,) . Кроме того устройство не позволяет измерять разность значетгай средних оа период частот i и f , а также относительное отклонение частоту от заданной.

Известно также устройство для измерения временных интераалоЕ в котором вход по частоте подключен к формирователю, выход котооог через делитель частотьт и прямо соединен со входом генератора прймоугольных ямпупьсов, выход которого связан со входом ключа, к щзугому входу которого подключен выход генератора опорного напряжения, который подключен ко кходу другого генератора прямоугош ных импульсов и через дели- тель частоты - к другому входу этого же генератора, а выход генератора прямоуголь импульсов подключен ко входу ключа, выхо которого связан со входом счетчика резуль тата. В нем измеряемая частота f у поступа аа формирователь, на выходе которого име ся последовательность импульсов с частот f j( . С помоацью делителя частоты с коэф фициентом делепи5 К и генератора прямоугольных импульсоБ вырабатывается импульс напряжения длительностью Т К Т. Одновременно импульсы образцовой час тоты f о поступают на делитель частоты с )иццентом деления К и .на второй генератор прямоуг( импульсов, на выходе которого получается и.мпульс напря жения длительностью T,j - Оба импульса поступают на ключ, который открывается для импульсов образцовой частоты. Зарегистрированное счетчиком число импульсов N При XH-KZполучаем О ХН Если ,получаем отсчет в процентах. Однако сугцественный недостаток этого устройств) состоит в том, что для обеспечения заданной погрешности измерения при определении разности частот низкочастотны колебани - продолжительность измерения недопустимо возрастает. Кроме того, схема не обеспечивает начучения абсолютной разности исследуемых частот за период кся баний. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Для достижения этой цели в устройство для измерения временных ингервалов, содержащее генератор опорной частоты, счетчики, элементы И, элементы ИЛИ, последовательно соединенные триггер и ключ, выход которого соединен со входом третьего счетчика, выходы последнего подключены ко входам элементов И, другие входы которых связаны с выходами первого счетчика, выходы элементов И подключены ко входам элемента ИЛИ, а выход генерато ра опорной частоты соединен со вторым вхо дом ключа, введен измеритель времеш-шцс интервалов, последовательно соединенные группы ключей и накаливающий сумматор, причем первый выход измерителя временных интервалов соединен со входом сумматора, второй его вьгход подключен ко входу второ го счетчика, а третий - ко входу первого j выход второго счетчика соединен со входом группы ключей, второй вход которых связан с выходом элемента ИЛИ, а выход генератора образцовой частоты подключен ко входу измерителя временшлх интервалов. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство для измерения временных интервалов содержит измеритель временных интверв алов 1, счетчики 2, 3, генератор опорной частоты 4, элементы И 5, элемент ИЛИ б, группу ключей 7, счетчик 8, ключ 9, какапл 1ва101ций сумматор 10 и Tpitrrep 11. Выход разности периодов исследуемых колебаний, измерителя временных интервалов 1 связан с вычитающим входом накап- лнваюгцего cyMKtaTopa 10, выход длительности первого периода подключен ко входу счетчика 2, а выход длительности второго периода - ко счетчика 3. Вы:ход генератора онор1;ой частоты 4 соединен со входом ключа 9, другой вход которого подключен к выходу трштера 11, а выход связан со входом счетчика 8, киформадионные выходы KOTopojo соединены со входами элементов И 5, Apyriio входы которых по/ кшочепы к ии|}кзрмац1шнным выходам счетчи ка 2, а выходь: через -Ачемонт ИЛИ 6 соединены со BivOAai-viH ключей 7. Потевциаль- ные входы ключей связаШ) с информационными выходами счетчика 3, а выходы соеди иены с парсшлельнььми 1зходами накадглива- юшего cyMjvtaTOpa 10, выход переполнепия которого подключен ко входу установки в нулевое состояние триггера 11, установки в единичное состояние которого связан с шиной Старт. Бь читaюu ий вход сумматора 10 смешен в сторону старших разрядов на 77 триггеров. В исходном состоянии счетчики 2,3,8 и к накапливаюашй сумматор 10 сброшены в нуль. Ключ 9 закрыт сигналом с тригера 11 f Средние за период частоты 1 , i Тогда средняя за период разность частот ожет быть выражена через длительности ериодов обоих копебашгй; При измерении с измерителя временных интервалов длительностей и разностей периодов 1 в счетчик 2 поступает Б счетчик 3 а на вычитающий вход накашшваюгдвго сумматора 10 .) где IQ - частота генератора опорной частоты. На основании (1) с учетом (2,3,4) по лучим:КЗ -NI ) С окончанием занесения числа импульсов (4) на вычитающий вход сумматора 1 в нем фиксируется код числа С где К 2 и за счет смещения входа вычита ния на и разрядов в сторону старших раэ рядов, т- количество триггеров в суммат ре 10. С приходом импульса Старт триггер опрокидывается в единичное состояние, чт приводит к открыванию ключа 9. Счетчик элементы И 5, элемент ИЛИ 6 и ключ образуют двоичный умножитель частоты. При поступлении импульсов с генератора опорной частоты 4 через открытый ключ 9на счетчшс 8 частота импульсов на вы ходе элемента ИЛИ 6 i о NI i, где о- информационная емкость счетчико 2 и 8. Каждый импульс последовательности через группу ключей 7 переносит парап лельно в сумматор 10 число N о счетч ка 3, Такой процесс сложения длится до перелсшнения сумматора, которое наступае с приходом на ключи 7 У импульсов. Импульс переполнения сумматора 10опрокидывает триггер 11 в исходное состояние. Продолжительность открытого состояния ключа 9 НЛ V 2(Nj-N,) foN, I H.fsJ При этом в.счетчике 8 фиксируется ко«личество импульсов т, ( - ot-M-NTJ foпропорциональное разности частот исследуемых колебаний. 5 7 За этом же время в точке L копичество импульсов f. iNaNj I N2 / N, o IG 2 пропорционально относительному изменению частоты по отношению к частоте импульсов f . Действительно, на основании (5) и с учетом f Y / Т. Jт ти и; (6) t2 2 На основании (6) можно утверждать, что число импульсов в точке Z. пропорционально относительному изменению частоты по отношению к последовательности f и относительному изменению периода по отношению к последовательности f . Формула изобретения Устройство для измерения временных интервалов, содержащее генератор опорной частоты, счетчики, элементы И, элемент ИЛИ, последовательно соединенные трштер и ключ, выход которого соединен со входом третьего счетчика, выходы последнего подключены ко входам элементов И, другие выходы которыхсвязаны с выходами первого счетчика, выходы элементов И под шючены ко входам элемента ИЛИ, а выход генератора опорной частоты соединен со вторым входом ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено измерителем временных интервалов, последовательно соединенными группой ключей и накаппиваюшим сумматором, причем первый выход измерителя временных интервалов соединен со входом сумматора, второй его выход подключен ко входу второго счетчика, а третий - ко входу первого, выход второго счетчика соединен со входом группы ключей, втфой вход которых связав с выходом элемента ИЛИ , а выход генератора образцовой частоты подключен ко входу измерителя временных интервалов.