Цифровой измеритель скважностипРяМОугОльНыХ иМпульСОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R23/10 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКВАЖНОСТИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может багь использовано для отсчета скважности непосредственно в единицах скважности. Известно устройство для измерения скважности последовательности прямоугольных импульсов, содержащее замкнутые контакты, переключатель, схему нормирования импульсов по амплитуде, регул тор напряжения, вольтметр и триггер 1. Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерения скважности прямоугольных импульсов. Известно также устройство, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, первый и второй ключи, делитель частоты следования импульсов, триггер и -счетчик импульсов 2 . Недостатком этого устройства явля ется неточность измерения скважности прямоугольных импульсов, так как начало измерения, задаваемое пусковым импульсом, поступающим на один из входов триггера, осуществляется в любой случайный момент времени по отношению к мэментам поступления импульсов измеряемой последовательности, а момент окончания измерения все да совпадает с присутствием импульса на входе измерителя. Наиболее близким к предлагаемому по функциональному назначению и технической сущности является устройство, содержащее генератор эталонных импульсов, четыре ключа, делитель частоты следования импульсов, четыре триггера, делитель частоты на два, логический элемент И, логический элемент НЕ и счетчик импульсов 3. Недостатком известного цифрового измерителя является недостаточная точность измерения скважности прямоугольных импульсов за счет погрешности квантования. Цель изобретения - повышение точности измерений скважности прямоугольных импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор эталонных импульсов., выход которого подключен к первым входам элементов И, вторые входы которых через соответствующие формирователи входных импульсов соединены с входной иной устройства, счетный триггер, выход которого подключен к первому входу первого ключа, RS - триггер.

прямой выход которого подключен к первому входу второго ключа, третий ключ, выход которого соединен со входом делителя частоты, регистрирующие счетчики, в него дополнительно введены регистр, реверсивный и вычитаянций счетчики , блок выделения первого импульса пакета, элемент ИЛИ элемент задержки и ключ, причем выход блока выделения первого импульса пакета соединен со входом четного триггера, прямой выход которого подключен к третье7« у входу первого элемента Инк первому входу блока выделения первого импульса пакета,второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, инверсный выход счетного триггера подключен ко второму входу второго ключа, и первым входом регистра, третьего и дополнительного ключей, выход последнего соединен с R - входом RS - триггера, S - вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - непосредственно ко второму входу третьего ключа и через элемент задержки к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен со счетным входом первого регистрирующего счетчика, вторыми входами дополнительного ключа и регистра, третий вход которого подключен к счетному входу второго регистрирующего счетчика и выходу вычитающего счетчика, вход которого соединен с выходом второго ключа, третий вход которого подключен к выходу генератора эталонных импульсов, третьему входу третьего ключа и второму входу первого ключа, выходы делителя частоты и первого ключа через элемент ИЛИ подключены ко второму входу реверсивного счетчика, разрядные выходы которого через регистр подключены к разрядным входам вычитающего счетчика, а разрядные .выходы регистра соединены с разрядными входами реверсивного счетчика .

Ка фиг, 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит входную шину 1, делитель 2 частоты, формирователи 3 и ,4 входных импульсов, генератор 5 эталонных импульсов, элементы И 6 и 7L блок 8 выделения первого импульса пакета совпадений, RS - триггер 9 счетный триггер 10, ключи 11-14, элемент ИЛИ 15, реверсивный счетчик 16, регистр 17, вычитающий счетчик 18, регистрирующие счетчики. 19 и 20 и элемент задержки 21,

Устройство работает следующим образом.

Импульсы с генератора 5 эталоннЕах импульсов с частотой fj и длительностью f поступают на первые входы нормально закрытых ключей 11-13 и на первые входы элементов И 6 и 7. На

вторые входы элементов И 6 и 7 поступают импульсы с формирователей импулсов 3 и 4. Формирователь 3 формирует импульсы длительностью С (где длительность входных импульсов) по переднему фронту входного импульса, а формирователь 4 формирует импульсы длительностью t/- t по заднему фронту входного импульса.

При условии близости частот f и f - (где Т - период следования входных импульсов) совпадения импульсов на выходах элементов И 6 и 7 импульсы идут пакетами из-за плавного смещения импульсов одной частоты относительно импульсов другой частоты. Количество импульсов в пакетах прямо пропорционально соответственно величинам Т, + Т, и t: + Tj и обратно Пропорционально разности периодов Т и Tj -4- , а начала пакетов совпадения импульсов эталонной частоты с импульсами с формирователей 3 и 4 разнесены на время (фиг. 2). После поступления команды Пуск ожидается i начало пакета с элемента И б, после чего импульс с выхода блока 8 выделения первого импульса пакета совпадений поступает на счетный вход триггера 10. Триггер 10 перебрасывается в противоположное состояние и логическая единица поступает на входы элемента И 7 и ключ 11, В результате открывается ключ 11 и через элемент ИЛИ 15 в реверсивный счетчик 16 импульсов в дальнейшем будут поступать эталонные импульсы.

При начале пакета совпадений импульсов с формирователя 4 и эталонны импульсов перебрасывается триггер 9. Логическая единица с выхода триггера 9 поступает на вход ключей 12 и 13. Ключи 12 и 13 остаются закрытыми нулевым уровнем с триггера 10.

Импульс, соответствующий перепаду напряжения на выходе триггера 9, задержанный элементом 21 задержки на время переходных процессов в реверсивном счетчике 16 импульсов, поступает на вход последнего и переводит iero в режим вычитания. Этот же им;пульс осуществляет перезапись содержимого реверсивного счетчика 16 импульсов в регистр 17.С этого момента времени эталонные импульсы, поступая в реверсивный счетчик 16 импульсов, будут уменьшать его содержимое до обнуления последнего. В этот момент импульс переноса с выхода реверсивного счетчика 16 импульсов поступает в счетчик 19. Кроме того, этот импульс переноса подается на регистр 17 и осуществляет перезапись его содержимого в реверсивный счетчик 16 импульсов. Затем снова производится операция вычитания. Этот процесс будет прдолжаться до момента появления первого импульса нового пакета совпадений на выходе элемента И 6. Импульс сов падения с выхода блока 8 выделения Лервого импульса пакета совпадений поступает на счетный вход триггера 10 и перебрасывает последний в исходное состояние, в результате чего закрываются блок 8 выделения первог импульса пакета совпадений, элемент И 7 и ключ 11, одновременно логичес кая единица с нулевого выхода тригг ра 10 открывает ключи 12, 13 и, кро ме того, поступает на регистр 17 и переписывает его содержимое в вычит ющий счетчик 18 импульсов. В счетчи 19 импульсов будет зафиксирована це лая часть величины скважности. В общем случае в реверсивном счет чике 16 импульсов о.:;танется записан ным какой-то код, меньший содержимо го регистра 17, характеризующий наличие дробной части величины скважности. Для ее определения этапонные импульсы поступают одновременно через открытые ключи 12 и 13 соответст венно на делитель 2 частоты, соеди ненный через элемент ИЛИ 15 с реверсивным счетчиком 16 импульсов, и на вычитающий счетчик 18 (емкость 10 делителя 2 частоты выбирается в зависимости от необходимой точности вычисления дробной часГи величины скважности). При обнулении вычитающего счетчика 18 импульс переноса с его выхода поступает в счетчик 20, где фиксируется код числа, соответст вующий дробной части Величины скважности. Одновременно импульс переноса с вычитающего счетчика 18 импульсов поступает на регистр 17 и осуществля ет перезапись его содержимого в вычитающий счетчик 18 импульсов. Затем снова производится операция вычитания. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока на выходе реверсивного счетчика 16 импульсов Яэ появит ся импульс переноса, соответствующий его обнулению, который посгупаат через открытый ключ 14 на второй вход триггера 9 и перебрасывает его в исходное состояние, в результате чего закрываются ключи 12 и 13, прекращая тем Сс1мым поступление эталонных импульсов соответственно в делитель 2 частоты и вычитающий счетчик 18 импульсов. Этот же импульс пэреноса поступает на счетчик 19, Таким образом, значение величины скважности будет равно Q m 10 - кодгл, зафиксированные согде т, п ответственно в счетчиках 19 и 20, Ю - емкость делителя 2 частоты, формула изобретения Цифрозой измеритель скважности прямоугольных импульсов, содержащий генератор эталонных импульсов, выход которого подключен к первым входам элементов И, вторые входы которых через соответствующие формирователи входных импульсов соединены с входной шиной устройства, счетный триггер, выход которого подключен к первому входу первого ключа, RS триггер, прямой выход которого подключен к первому входу второго ключа, третий ключ, выход которого соединен со входом дэлителя частоты, регистрирующие счетчики, о т л и чающий ся тем, что, с целью повышения точности, измерений, в него дополнительно введены регистр, реверсивный и вычитающий счетчики, блок выделения первого импульса пакета, элемент ИЛИ, элемент задержки и ключ, причем выход блока выделения первого импульса пакета соединен со входом четного триггера, прямой выход которого подключен к третьему входу первого элемента И и к первому входу блока выделения первого импульса пакета, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, инверсный выход счетного триггера подключен ко второму входу второго ключа, и первым входом регистра, тратьего и дополнительного ключей, выход последнего соединен с R - входом RS - триггера, S - вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - непосредственно ко второму входу третьего ключа и через элемент задержки к первому входу реверсивного счетчика, выход которого соединен со счетным входом первого регистрирующего счетчика, вторыми входами дополнительного ключа и регистра, третий вход которого подключен к счетному входу второго регистрирующего счетчика и выходу вычитающего счетчика, вход которого соединен с выходом второго ключа, третий вход которого подключен к выходу генератора эталонных импульсов, третьему входу третьего ключа и второму входу первого ключа, выходы делителя частоты и первого ключа через элемент ИЛИ подключены ко второму входу реверсивного счетчика, разрядные выходы которого .через регистр подключены к разрядным входам вычитающего счетчика, а разрядные выходы регистра соединены с разрядными входами реверсивного счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №424082, кл. G 01 R 23/02, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 376728, кл. G 01 R 23/02, 971. 3.Авторское свидетельство СССР 550589, кл. G 01 R 23/00, 1975.