Устройство для измерения частоты импульсов Советский патент 1982 года по МПК G01R23/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСОВ

I

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для цифрового измерения средней частоты следования импульсов непрерывной последовательности, одной пачки или серии пачек импульсов, нащ)имер, в радиолокации, радионавигации, радиотелеметрии.

Известны измерители частоты заполнения радиоимпульсных сигналов, содержащиеформирователь импульсов, одновибратор, временные селекторы, элементы И, счетчик импульсов эталонной частоты, счетчик импульсов измеряемой частоты, в которых мерный временной интервал формируется одновибратором или триггером, длительность которого всегда должна быть меньше минимальной длительности пачки измеряемого радиоимпульса и она может быть не кратна целому числу периодов измеряемой частоты, что приводит к увеличению погрешности измерения, а использование только части длительности пачки импуль

СОВ измеряемого сигнала значительно увеличивает время измерения, так как используется только часть периодов (н сколько меньше минимальной длительности измеряемой пачки) импульсов пачки til.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения частоты следования импульсов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, соединенный через первый селектор со счетными входами счетчика делителя частоты и вспомогательного счетчИка, вход установки в О которого соединен со счетным Входом счетчика измеряемой, частоты и выходом второго временного селектора, первый вход которого соединен с источником измеряемой частоты и первым входом элемента И-НЕ и элемента И Г2.

Недостаток известного устройства низкая точность измерения. 39 Цель изобретения - повышение точнести намерения. Эта цель достигается тем, что в устpduCTBo для измерения частоты импульсов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, соединенный через первый временной селектор со счетными входами счетчика делителя частоты и вспомогательного счетчика, вход установ ки в О которого соединен ей счетным входом счетчика измеряемой частоты и выходом второго временного селектора, первый вход которого соединен с источником измеряемой частоты и первым вхо дом элемента И-НЕ, и элемент И, введен , управляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты, 1рямой выход триггера подключен к управляющим входам первого и второго временных селекторов, а инверсный выход-2о к второму Входу элемента И-НЕ, выход которого через первый вход элемента И соединен со счетным входом триггера, при этом Второй вход элемента И соединей с выходом вспомогательного счетчи- 25 ка и управляющим входом делителя частоты. На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая его работу. Устройство измерения частоты импуль сов содержит, генератор 1 импульсов эталонной частоты, триггер 2, .селекторы 3 и 4, делитель 5 частоты, состоящий из счетчика 6, регистра 7 памяти, элемента 8 сравнения, вспомогательный счетчик 9, счетчик 1О измеряемой частоты, элемент И 11 и элемент И-НЕ 12 Устройство работает следующим образом. Измерение частоты начинается после обнуления счетчика 6 делителя 5 частоты, счетчиков 9 и 10, триггера 2 (цепи рбнуле1шя на фиг. 1 не показаны) и занесения в регистр 7 памяти числа, соответствующего начальному коэффициенту деления частоты делителем 5- При этом с выхода элемента 8 делителя 5 частоты и выхода счетчика 9 вьщается сигнал уровнен логической 1 Ua , Ue . (фиг.2 а на 1ФЯМОМ выходе триггера kS - сигнал уройнем логического О Ur , котооый закрывает по управляющим входам селекторы 3 и 4. На счетном входе триггера 2 установится сигнал уровнем i и 6 , а триггер. 2 по Счетному. входу срабатывает топько при положительных перепадах напряжения. 34 Импульсы измеряемой частоты (1$ через открытые элементы 12 к 11 соответственно поступают на счетный вход Ue триггера 2. Так как триггер 2 по счетному входу запускается только положительным перепадом напряжения, то он переходит всостояние 1 в момент окончания первого импульса измеряемой частоты Ur . С момет-а времени t сигнал уровнем логического О с инверсного выхода триггера 2 закрывает элемент 12. и последующие импульсы измеряемой частоты не воЕдействуют на триггер 2., . Напряжение уровнем 1 с прямого выхода триггера 2 открывает селекторы 3 и 4 и на счетные входы счетчиков 6 и 9 поступают импульсы эталонной частоты от генератора 1,. Так как селекторы 2 и 3 открываются триггером 2 в момент окончания nejpBoro импульса измеряемой частоты, то на счетный вход счетчика Ю поступают импульсы измеряемой частоты, начиная со импульса. В этом случае счетчик 10 считает количество периодов измеряемой частоты в пачке, т.е. не регнстр1фует первый импульс пачки начала измерения, Одновременно на управляющий вход установки в О вспомогательного счетчика 9 поступают импульсы измеряемой частоты, каждый импульскоторой обнуляет его, причем на все время воздействия импульса сброса счетчик 9 находится в обнуленном состоянии. Емкость счетчика 9 выбирается такой, чтобы за время отсутствия импульса сброса он заполнялся импульсами этал;онной частоты менее чем на половину ( ). С. момента окончания последнего импульса пачки (последнего сброса) счетчик 9 заполняется импульсами эталонной частоты, а счетчик 6 делителя 5 частоты суммирует их. Когда емкос1Ъ счетчика 9 заполнится на половину, его триггер старшего разряда изменит свое состояние с 1 на О ( Ua ) и на счетном входе триггера 2 станет сигнал уровнем О. При переполнении счетчика 9 триггер стар™ero разряда вновь станет в исходное .состояние 1 и передний ф1)онт этого сигнала через открьггый элемент 11 по счетному входу перекл эчит триггер 2 в нулевое исходное состояние, гфи этом селекторы 3 и 4 закрываются, а элементы 11 и 12 открьюаются, устройство финнмает исходное состояние и готово к приему следующей пачки. При этом в счетчике lO будет записано число, ра нов количеству периодов импульсов измеряемой частоты, а в счетчике 6 делителя 5 - количество импульсов, 1фопорциональное сумме периодов импульсов измеряемой частоты в пачке и плюс количество импульсов переполнения счет чика 9, Для того, чтобы исключить из результата измерения лишние импульсы которые занесены в счетчик 6 с мента окончания последнего импульса пачки (ti) фиг. 2) положительным фронтом импульса переполнения счетчика 9, коэффициент деления делителя 5 увеличивается на число, равное количеству импульсов переполнения вспомогательного счетчика 9. Увеличение -коэффициента деления делителя 5 происходит за счет дополнительной записи в регистр 7 числа, равного числу импульсов переполнени счётчика 9, Нагфимёр, если счетчик 9 является двоичным и содержит 4 разряд (триггера),то в регистр 7 делителя 5 заносится число 2 , для чего дополнительно на счетный вход пятого разряда регистра - счетчика памяти 7 - необходимо подать импульс- переполнения с выхода счетчика 9. .В этом случае необход ;Мо, чтобы регистр 7 был тоже двоичмым jTaKHM образом, в конце измерения пачки число N7 в регистре 7 равно начальному числу NO занесенному до начала измерения, плюс количество импульсов переполнения Nq счетчика 9, умноженное на количество m пачек с-начала данного измерения, т.е. NO -I- m Мс При поступлении на вход устройства следующих пачек импульсов измеряе- . мой частоты, работа устройства происходит аналогично вышеописанному, причем этот процесс повторяется до тех пор, пока в счетчик 6 не будет занесено количество Ng импульсов эталонной частоты, равное числу м , записанному в регистре 7. В момент сравнения чисел в счетчике 6 и регистре 7 на выходе элемента 8 появится сигнал уровнем., в результате которого триггер 2 станет в нулевое исходное состояние и будет находиться в этом состоянии до тех пор, пока сигнал 1 будет на его управляющам входе. На этом процесс измерения полностью заканчивается. Так как в конце измерения число Ng в счетчике 6 равно числу N-, в регистре 7, то суммарное время измерения определяется Tj; МБ Тэт - NO Тэт 4 mNgTiT N/eT тЫ()Тэт + 1Ч, VaT , где М/« - число, находящееся в счетчике 1О; Nq - ЧИСЛО, находящееся в счетчике 9. Из последних двух уравнений определяется значение измеряемой частоты fx по формуле f, Таким образом, результат измерения не зависит от количества пачек импульсов (от числа т) и при по счетчику 1О непосредственно можно отсчитывать значение измеренной частоты, f Благодаря точному измерению суммарной длительности целого числа перио-дов измеряемой частоты за счет учета поправки NQ предлагаемое устройство позволяет с заданной точностью до периода эталонной частоты измерять частоту следования непрерывной последовательности и серии пачек импульсов различной длительности, повышать точность измерения за счет исключения конечной длительности импульсов сброса (импул сов измеряемой частоты) из результата формирования мерного интервала времени. Введение в устройство триггера и новых связей значительно расширяет функциональные .возможности и повышает точность измерения, а также исключает необходимость подсчета первых импульсов измеряемой частоты в каждой пачке для исключения их из результата измерения (из числа в счетчике Ю), что дает возможность автоматизировать прощесс измерения. Формула изобретения Устройство для измерения частоты импульсов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, соединенный через первый временной селектор со счетными входами счетчика делителя частоты и вспомогательного счетчика, вход уЬтановки в О которого соединен со счетным входом счетчика измеряемой частоты и ВЫХОДОМ- второго временного селектора, первый вход которого соединён с источником измеряемой частоты и пет1ВЫМ вхоаом элемента , и элемент И, отличающееся тем, что, .с целью повьаиения точности измерения, в «его введен триггер, ухфавляюший вход которого соединен с выходом делителя частоты, 1ФЯМОЙ выход триггера подключен к ухфавляюпшм входам первого и второго временных селекторов, а инверсный выход - к второму ВХОДУ элемента И-НЕ выход которого через.первый вход элемента И соединен со счетным входом трштера, этом второй вход элемента

И соединен с выходом вспомогательного счетчика и у1фавляю11шм входом делителя частоты.

Источники lIнфqpмaции, принятые во внимание 1фи экспертизе

2.ABTcqpcKoe свидетельство СССР № 754324, кл. G 01 R 23/1О, 12-.07.78.