Цифровой анализатор частоты и числа импульсных последовательностей Советский патент 1980 года по МПК H03K5/26 G01R23/00 

(54) ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР ЧАСТОТЫ И ЧИСЛА ИМПУЛЬСНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ

I

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в устройствах автоматики, в частности для счета определенного, наперед заданного числа импульсов в заданном диапазоне частот.

Известно устройство для анализа (классификации) длительности и числа импульсов, основанное на измерении длительности импульсов и последующем подсчете импульсов одинаковой длительности в импульсной серии. Устройство состоит из измерителя длительности импульсов, построенного на линии задержки с отводами, к которым подключена комбинация логических схем И , выходы которых соединены с органом для подсчета импульсов одинаковой длительности 1 .

Недостатки данного устройства отсутствие возможности прямого измерения частоты повторения импульсов и подсчета числа импульсов любой длительности заданного диапазона; низкая разрешающая способность измерения длительностей импульсов в заданном диапазоне; невозможность плавного регулирования верхнего и нижнего пределов рабочего диапазона частот (длительностей).

Известен также цифровой фильтр частоты повторення импульсов с плавно регулируемой верхней и ни;:-;ней границами полосы пропускания, основанный на сравнении длительности анализируемых импульсов с эталонными импульсами, вырабатываемыми одновибраторами нижней и верхней границы полосы пропускания. Данное уст10ройство содержит одновибратор верхней границы частоты повторения, входы которого соответственно соединены с входами одновибраторов нижней частоты повторения, а также с выхо15дами двух логических схем И , выходы которых соединены с общим входом устройства и одним из входов третьей cxer.«d И . К другим входам этой схемы подключены выходы одновибра20торов, а выход ее соединен со входом триггера сигнализации 2 .

Недостатками этого устройства являются отсутствие возможности подсчета определенного, заранее устано2Sвленного числа импульсов в анализируемой импульсной последовательности; невозможность выделения на выходе первого и всех последукадих нечетных импульсов для дальнейшего их подсчета дополнительным устройством, что

снижает точность и достоверность измерения при работе в области низких частот на единицах и десятках герц; наличие механического устройства плавной перестройки верхней и нижней границ частоты повторения, снижающего надежность устройства и увеличивающего его габариты и вес; отсутствие возможности автоматического отключения устройства сигнализации при поступлении на вход схемы следующей импульсной -последовательности; необходимость сброса в О одновибраторов.

Цель изобретения - повышение точности измерения при одновременном расширении функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой анализатор частоты и числа импульсных последовательностей , содержавший одновибраторы верхней и нижней границ частоты повторения, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ и триггер сигнализации, введены два элемента И-НЕ, элемент ИЛИ и счетчик, при этом входы одновибраторов верхней и нижней границ частоты повторения соединены с первыми входами двух элементов И-НЕ, второй вход первого из них подключен к выходу одновибрггтора верхней границы частоты повторения, а выход его соединен со счетным входом счетчика .и вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с перв.ым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу одновибратора нижней границы частоты повторения, и со вторым входом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом единицы счетчика, к установочному R-входу которого подключен выход певого элемента ИЛИ, а выход числа п счетчика соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ и со счетным входом С триггера сигнализации, установочный вход К которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход подключен ко второму входу третьего элемента.И-НЕ, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ.

На фиг, 1 представлена структурн схема цифрового анализатора частоты -и числа импульсных последовательностей; на фиг. 2, 3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие работу анлизатора.

Цифровой анализатор импульсных последовательностей содержит одновибратор 1 верхней границы частоты повторения, одновибратор 2 нижней грайицы частоты повторения с задержкой на входе,,логические элементы И-НЕ 3, 4 и 5, логические элементы ИЛИ б и 7, двоично-десятичный счетчик 8 с заданным коэффициентом счета п, триггер 9 сигнализации.

На временных диаграммах обозначейы напряжение (, на входе анализатора, напряжение UQ на выходе одновибратора 1, напряжение Ucvo. на выходе одновибратора 2, напряжение Uc на счетном входе счетчика 3, напряжение Un на п-выходе счетчика 8, напряжение U-n-на выходе триггера 9.

Цифровой анализатор частоты и числа импульсных последовательностей работает следуквдим образом.

Первый импульс анализируемой последовательности (пачки) импульсов поступает одновременно на запуск одновибраторов 2 и 1 и на первый вход элемента И-НЕ 3, с выхода которого поступает на запись в счетчик 8. После запуска на выходе одновибратора 1, а следовательно, и на втором входе элемента И-НЕ 3 появляется хронированный импульс длительностью f соответствующей установленной верхней границе полосы пропускания, а одновибратор 2 переводится в режим задержки длительностью 1/2 соответствующей нижней границе полосы пропускания анализатора (в дальнейшем i-l - длительность иМпульса однови- . братора 2) Необходимо отметить, что первый импульс всегда поступает на запись в счетчик 8,. так как длительность запуска одновибратора 1 больше длительности переднего фронта входного импульса, следовательно, логический элемент И-НЕ 3 в этот момент времени открыт для прохождения входного импульса на счетный вход счетчика 8.

Рассмотрим работу анализатора при трех практически возможных соотно-- шениях между длительностью хронированных импульсов t , t одновибраторов 1 и 2 и частотой повторения (периодом следования) Tgy входных импульсов ,

Частота повторения входных импульсов меньше длительности хронированных импульсов одновибраторов 1 и 2 (фиг. 2)

в этом случае прц появлении на входе анализатора следующего второго импульса элемент И-НЕ 3 находится в закрытом состоянии вследствие наличия на его втором входе импульса t одновибратора 1 и не пропускает входной импульс на запись в счетчик 8, одновибраторы 1 и 2 повторно запускаются, и отсчет длительности импульсов производится от момента прихода этого входного импульса. В счетчике 8 производится стирание ранее записанного первого импульса по цепям, образованным элементами И-НЕ 4, ИЛИ 6 и- R-входом счетчика 8. .Следовательно, на выходе анализатора появление сигнала исключено. Частота повторения входных импул сов больше длительности хронированных импульсов мультивибраторов 1 и (фиг. 3) .. этом случае к моменту прихода на вход анализатора следующего (второго) импульса на выходе одновибратора 1 импульса t не будет, а элемен И-НЕ 3 открыт. Одновибратор 2 возвращается в исходное состояние после выдачи короткого импульса с задержкой на сброс счетчика 8 и триггера 9, т.е. анализатор находит ся в исходном состоянии, а каждый следующий входной импульс обрабатывается как первый, и на выходе анализатора сигнал не появляется. Частота повторения входных импул сов больше длительности импульса од новибратора 1 и меньше длительности импульса Т, одновибратора 2 (фиг.4 ИЛИЧ В этом случае к моменту прихода на вход анализатора следующего (второго) импульса на выходе одновибратора 1 импульса не будет и элемент И-НЕ 3 оказывается открытым, следо вательно, этот входной импульс записывается в счетчике 8, одновибратор 1 вновь запускается, а отсчет задержки Т, одновибратор -2 начинается с Этого момента. Анализатор работает до заполнения счетчика 8 до числа п, после чего триггер 9 переводится в другое устойчивое сос тояние и на выходе анализатора появляется сигнал, свидетельствующий о появлении на входе определенного числа импульсов в заданном диапа зоне частот. Выходным импульсом триггера 9 счетчик 8 по цепям, обра зованным элементами И-НЕ 5, ИЛИ 6, по входу R сбрасывается в нуль. Сле дующий п+1 импульс образовывается как первый, а триггер 9 с импульсом с единичного выхода счетчика 8 через элемент 7 возвращается в исходное состояние, и сигнал на выход анализатора исчезает. По сравнению с известными техни ческими решениями использование пр лагаемого анализатора позволяет ве ти подсчет определенного, заранее установленного числа импульсов в з данном диапазоне частот и выделять и подсчитывать все четные и нечетные импульсы, в том числе и первый, что повышает точность и достоверность измерений, особенно в области низких частот на единицах и десятках герц. В нем отсутствуют механические устройства плавной перестройки границ частоты повторения, что повышает надежность и снижает его габариты и вес; одновибраторы имеют упрощенную схему управления и не требуют сброса в О. Формула изобретения Цифровой анализатор частоты и числа импульсных последовательностей, содержащий одновибраторы верхней и нижней границ частоты повторения, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ и триггер сигнализации, отличаюю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения при одноввременном расширении функциональных возможностей, в него введены два элемента И-НЕ, элемент ИЛИ и счетчик, при этом входы одновибраторов верхней и нижней границ частоты повторения соединены с первыми входами двух элементов И-НЕ, второй вход первого из них подключен к выходу одновибратора верхней границы частоты повторения, а выход соединен со счетным входом счетчика и вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу одновибратора нижней границы частоты повторения, и со вторым входом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом единицы счетчика, к установочному R-входу которого поключен выход первого элемента ЛЛИ, а выход числа п счетчика соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ и со счетным входом С триггера сигнализации, установочный вход К которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход подключен ко второму входу третьего элемента И-НЕ, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка ФРГ № 2244955, кл. 21 а 42 е, опублик. 1969. 2.Патент США № 3383605, кл. 328-138, опублик. 1968.

иг.1

/ г д

А Htf t.t

u,

/fVi

ri

.

Tgjf

t3

Фи9. 3

и,

W2

Hi

tmi

Tf

2

Гг

fff