Измеритель частотно-временных параметров электрических сигналов Советский патент 1981 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной техни ке и может быть использовано для изм рения частотно-временных параметров электрических сигналов. Известно устройство для измерения частотно-временных параметров электрических сигналов, содержащее генератор образцовой частоты, счетчики импульсов с ключами на входах, триггеры, схемы совпадения, блок управления и микропроцессор . Однако данный измеритель обладает относительно узкими функционгшьными возможностями. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем что в измеритель частотно-временных параметров электрических сигналов, содержащий два счетчика импульсов с элементами И на входах, блок сравнения кодов, микропроцессор, шина данных которого подключена к первому и второму счетчику и к блоку сравнения кодов, четыре триггера, элемент ИЛИ и пять элементов И, при этом выход первого элемента И соединен с первым входом шестогр элемента И, выход второго элемента и соединен с первьв4 входе третьего элемента И, разрядные выходы второго счетчика соединены с разрядными входами блока сравнения кодов, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, выход третьего элемента И соединен с установочным зходом третьего триггера, выход которого соединен с установочным входом третьего триггера, выход которого соединен со вторым входом шестого элемента И, выход четвертого элемента И соединен с установочным входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход пятого элемента И соединен с установочным входом второго триггера, выход седьмого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, введены элемент ИЛИ, три элемента И и блок сравнения частот, при этом счетчики импульсов и блок сравнения кодов подключены к шине управления микропроцессора, первый вход которого соединен с вторьм выходом блока сравнения частот, а второй вход соединен со сбросовыми первого и второго триггеров и;, выходом шестого элемента И, выход микропроцессора

оединен с установочным входом четертого триггера, сбросовой вход коорого соединен с выходом первого риггера, а выход - с первыми входаи четвертого и пятого элементов И управляющим входом блока сравнения астот, первый вход которого соедиен со вторыми входами седьмого и есятого, а второй вход - с вторыми входс1ми восьмого и девятого элементов И, первый выход блока сравнения астот соединен с первыми входами седьмого и девятого, а второй выход с первыми входами восьмого и десятого элементов И, выход восьмого элемента И соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, инверсный выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, а первый выход - со вторыми входами первого и пятого элементов И, выходы девятого и десятого элементов И соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, выход второго триггера соединен с первым входом торого и третьим входом четвертого элемента И.

На чертеже показана структурная схема измерителя.

Измеритель содержит микропроцессор 1, счетчики 2 и 3 импульсов, блок 4 сравнения кодов, элементы 514 совпадения, триггеры 15-18, элементы ИЛИ 19-20 и блок 21 сравнения частот.

Устройство работает следующим образом.

Микропроцессор 1 согласно заложенному, в него программному обеспечению управляет процессом измерения и выполняет вычислительные операции. Перёд началом Е)аботы микропроцессору 1 задают вид измерения, единицы представления результата измерения, численное значение используемой частоты fy , номинальное значение Nцом меряемой величины (в случае необхо.димости определения отклонения измеряемой величины от номинального значения) и допустимую погрешность измерения (здд. После получения сиг нала Начать измерение микропроцессор 1 устанавливает в исходное состояние бистабильные элементы измерителя, определяет значение N3cift - A и залосит его в блок 4 сравнения кодов . Дсшее микропроцессор 1 устанавливд1ет в единичное состояние триггер 18,, разрешающий потенциал с выхода которого поступает на входы элементов 8-9 и блока 21 сравнения частот, последний сравнивает частоты f, и f ив зависимости от результата сравнения разрешающим потенцисшом на определенном выходе подключает ко входу счетчика 2 импульсы меньшей, а ко входу счетчика 3 импульсы большей частоты. Если, напри-.

мер, fg fj|, то разрешающий потенциал с первого выхода блока 21 поступает на первые входы элементов 11 и 13. Первый импульс меньшей частоты (fp), поступивший на второй вход элемента 11, через элементы 19 и 9 устанавливает в единичное состояние триггер 16. Разрешающий потенциал с выхода последнего открывает элемент 6 и счетчик 3 импульсов начинае подсчитывать число импульсов большей частоты (fy), поступающих на его счетный вход через элементы 13, 20 и б. После окончания импульса f единичный потенциал с выхода триггера 16 через элемент И 8 устанавливает ,в единичное состояние триггер 15, который открывает элемент И 5 и устанавливает в нулевое состояние триггер 18. Счетчик 2 импульсов начинает подсчитывать число последующих импульсов меньшей частоты, поступающих на его вход через элементы 11, 19 и 5. В ходе счета импульсов образцовой и неизвестной частоты блок 4 сравнения кодов непрерывно-сравнивает число импульсов большей частоты, подсчитываемое счетчиком 3, с заданным числом (N(). При сравнении указанных чисел блок 4 подает на вхо элемента 7 разрешающий потенциал, и поступающий после этого на вход счетчика 3 импульс большей частоты (ff.) через элемент 7 устанавливает в единичное состояние триггер 17. Появившийся после этого на входе элемента 5 импульс меньшей частоты (f(j ) поступает на вход счетчика 2, через элемент 10 устанавливает в нулевое состояние триггеры 15 и 16, нулевые потенциалы с выходов которых закрывают элементы 5 и 6, и извещает об окончании счета микропроцессора 1. Микропроцессор 1 считывает с первого выхода блока 21 признак соотношения частот, величины зафиксированных чисел из счетчиков 2 и 3 и определяет конечный результат измерения частоты f или периода Т, из соотношения Ni( - - NO .

TX

fy. fo.No X - f,N

где N 0 - подсчитанное число периодов образцовой частоты.

Результат измерения микропроцессора 1 представляют в абсолютных единицах частоты, времени или в процентах по отношению к заданному значению NHOI-V.

Измеритель частотно-временных параметров электрических сигналов позволяет достигнуть максимального быстродействия при сохранении- заданной точности измерения и использовании одного номинала образцовой частоты в широком диапазоне с погрешностью, не превышающей заданной. В зависимости от программного обеспечения, заложенного в памяти микропроцессора, данный измеритель частотно-временных параметров электрических сигналов позволяет производить измерения частоты, периода, длительности временного интервала, отношен двух частот, отклонение измеряемых параметров от заданных, производить последующую обработку результатов по заданному алгоритму и представлять результат измерения в удобном для экспериментатора виде. Формула изобретения Измеритель частотно-временных параметров электрических сигналов, содержащий Два счетчика импульсов с элементами И на входах, блок сравнения кодов, микропроцессор, шина данных которого подключена к первому и второму счетчику и к блоку сравнения кодов, четыре триггера, элемент ИЛИ и пять элементов И, при этом выход первого элемента И соединен с первым входом шестого элемента И, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, разрядные выходы второго счеЛика соединены с разрядными входами блока сравнения кодов, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И, выход третьего элемента соединен с установочным входом треть его триггера, выход которого соединен с установочным входом третьего триггера, выход которого соединен со вторым входом шестого элемента И, вы ход четвертого элемента И соединен с установочным входом первого тригге ра, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход пятого элемента И соединен с установочным входом второго триггера, выход седьмого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, отли чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены элемент ИЛИ, три элемента И и блок сравнения частот, при этом счетчики импульсов и блок сравнения кодов подключены к шине управления микропроцессора, первый вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения частот, а второй вход соединен со сбросовыми входами первого и второго триггеров и выходом шестого элемента И, выХод микропроцессора соединен с установочным входом четвертого триггера, сбросовый вход которого соединен с выходом первого триггера, а выход с первыми входами четвертого и пятого элементов .И и управляющими входом блока сравнения частот, первый вход которого соединен со вторыми входами седьмого и десятого, а второй вход - с вторыми входами восьмого и девятого элементов И, первый выход блока сравнения частот соединен с первыми входами седьмого и девятого, а второй выход - с первыми входами восьмого и десятого элементов И, выход восьмого элемента И соединен со вторьм входом первого элемента ИЛИ, инверсный выход которого соединен с вторым выходом четвертого элемента И, а прямой выход - со вторыми входами первого и пятого элементов И, выходы девятого и десятого элементов И соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, выходвторого триггера соединен с первым входом второго и третьим входом четвертого элементов И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Автор)ское. свидетельство СССР по заявке 2716031, кл. G 01 R 23/02, 1979.