Устройство для измерения разности частот импульсов Советский патент 1981 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения разности частот импульсов. Известно устройство, содержащее генератор опорной частоты, два три1- гера, формирователь импульсов, фильт нижних частот, фазовый детектор и два индикатора tl1. Недостатком данного устройства является низкое быстродействие обусловленное тем, что для определения величины разности двух частот необходимо поступление на вход устройст ва большого числа периодов входных частот. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство, содержащее генератор опорной частоты, счетчик, три группы эл ментов совпадения, три элемента ИЛИ три элемента И, два переключателя и реверсивный счетчик 2. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, которое также обусловлено необходимостью поступления на вход устройства большого числа входных импульсов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения разности частот импульсов, содержащее основной счетчик импульсов, выходы которого соединены с сигнальными входами первого блока элементов И, выходы последнего подключены к входам первого элемента ИЛИ, последовательно соединенные второй элемент ИЛИ и первый элемент И, генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому входу второго элемента И и к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй блок элементов И, выходы которого подключены к входам третьего элемента ИЛИ, выход последнего соединен с входом основного счетчика, введены блок управления, триггер, блок задержки и два дополнительных счетчика, первые выходы первого из которых соединены с управляющими входами первого блока элементов И, при этом вторые выходы первого дополнительного счетчика подключены к управляющим входам второго блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с третьими выходами первого дополнительного счетчика, вход последнего соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй выход последнего соединен с вторым входом третьего элемента И, вход блока управления подключен к выходу генератора опорной частоты, выход первого элемента И через блок задержки соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом выход первого элемента ИЛИ, подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с первым входом первого эле мента И, второй вход последнего подключен к выходу триггера, вход второго дополнительного счетчика подключен к выходу второго элемента ИЛИ, разрядные вьходы второго дополнительного счетчика соединены с сигнальными входами второго блока элементов И На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство содержит счетчики 1-3, блоки i и 5 элементов совпадения, элементы 6-8 ИЛИ, элементы 9-П И, элемент 12 задержки, триггер управления и генератор 15 опорной частоты. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии счетчики 2 и 3 устанавливаются в нулевое положение. После поступления на блок k управления команды Старт последний на промежуток времени Т., равный периоду большей входной частоты, откры вает элемент 10 И. Примем для опреде ленности ),-.Тогда Т . Через открытый элемент Ю И импульсы с выхода генератора 15 опорной часто ты поступают на счетчик 2. К моменту 4 окончания промежутка времени Т. в счетчике 2 содержится число N. foT. где Q - частота следования импульсов генератора 15. После этого блок 1 управления на промежуток времени дТ Тл- Т.. 1 где Тп -г- , открывает элементы 9 IXn и 10 И. Частоты следования импульсов на выходе элемента 8 ИЛИ определяетх;я суммой частот на ее входах f,(t) fo+ f,j,(t)(2) где (t) - частота импульсов на выходе элемента 11 И . Счетчики 2,3,блок 5 элементов совпадения и элемент 7 ИЛИ представляют собой первый двоичный умножитель,частота импуль;сов нз выходе которого определяется выражением f-,(t),(3) где ) - число, содержащееся в счетчике 2 и изменяющееся в процессе работы устройства; Nrn - коэффициент пересчета счетчиков 1 и 2 и части счетчика 3, подключенной к сигнальным входам.бло «а 5. Счетчики 1 и 2, блок 4 элементов совпадения и элемент 6 ИЛИ представляют собой второй двоичный умножитель, частота импульсов на выходе которого определяется уравнением f4) faCt). (4) ,.С учетом выражения (3), получаем Mtf f.,(t). Триггер 13 совместно с элементом 11 И предста вляют собой схему вычитания, частота импульсов на выходе которой определяется уравнением f(t) f(t) - f4(t). (6) Решая совместно уравнения (2),(5), (6), имеем f i foЧастоты f (J и f (t), поступающие на входы счетчиков 2 и 3, связаны .с числами N(j(t) и Nn(t), содержащимися в этих счетчиках, уравнениями dNa(t) . f . . (8) 0Л -1 Tt Подставляя значения частот дИ f.,(t) из выражений (8) в уравнение (7), получаем dNa(t) dN-(t) Nm Н;( .л dNaft) dN4(t) N;, После окончания промежутка времени дТ блок 14 управления закрывает элементы 9 и 10 И. К этому моменту в счетчике 2 зафиксировано число (TO.-TI)O. (11) С учетом выражения (1), имеем Na о-Та (12) Проинтегрировав уравнение (10) с учетом пределов изменения переменны подучаем ,) .Д f dNa(t) О N - 4L- LI 1iNQ y где Np- результат измерения разно ти частот, зафиксированный в счетчике 3 в момент закрытия элементов 9 и 10 И С учетом выражений (1) и (12), получаем м Nm (1 1 ric- р -17 IT,- V Np (,-,, k(,). (16) Технико-экономическая эффективность от внедрения предлагаемого устройства обусловлена значительным повышением быстродействия устройств В известном устройстве для измерения разности частот необходимо поступление на его вход большого числа входных импульсов. Причем время измерения в таком устройстве недопусти мо возрастает при измерении разности НИЗКИХ и инфранизких частот. В предлагаемом устройстве время, необходимое для измерения разности частот, обуславливается временем,необходимым для выделения периода большей частоты и временем выделения промежутка времени, равного разности периодов двух частот, т.е. для проведения измерения необходимо поступление на вход устройства всего лишь нескольких импульсов входных частот. Таким образом, за смет введения в состав устройства триггера, элемента задержки, счетчиков и блока управления и введение новых связей между элементами достигнуто значительное повышение быстродействия устройства. Формула изобретения Устройство для измерения разности частот импульсов, содержащее основной счетчик импульсов, выходы которого соединены с сигнальными входами первого блока элементов И, выходы последнего подключены к входам первого элемента ИЛИ, последовательно соединенные второй элемент ИЛИ и первый элемент И, генератор опорной частоты. ВЫХОД которого подключен к первому входу второго элемента И и к первому входу третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй блок элементов И, выходы которого подключены к входам третьего элемента ИЛИ, вь1ход последнего соединен с входом основного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок управления, триггер, блок задержки и два дополнительных счетчика, первые выходы первого.из которых соединены с управляющими входами первого блока элементов И, при этом вторые выходы первого дополнительного счетчика подключены к управляющим входам второго блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с третьими выходами первого догтолнительного счетчика, вход последнего соединен с выходом второго элемента И, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй выход последнего соединен с вторым входом третьего элемента И, вход блока управления подключен к выходу генератора опорной частоты, выход первого элемента И через блок задержки соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, при этом выход первого элемента ИЛИ подключен

к первому входу триггера, второй вход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход по.еледнего подключен к выходу триггера, вход второго дополнительного счетчика подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а разрядные выходы второго дополнительного счетчика соединены с

сигнальными входами второго блока элементов И,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

W 521527, кл.С 01 R 23/00, 08.01.75.

2.Авторское свидетельство СССР

W , кл.С 01 R 23/02, 1.11.75