Измеритель отношения частот Советский патент 1983 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике.

Известен цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий формирователь, элемент ИЛИ, счетчики и элементы И 1 .

Указанное устройство имеет сравнительно невысокое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий измеритель временных интервалов, три счетчика, два элемента сравнения, элемент ИЛИ, распределитель импульсов, элемент фиксации О и счетчик результата 2 .

Недостатком известного цифрового измерителя является недостаточное быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель отношения частот, содержащий блок формирования периода, формирователь коротких импульсов, три элемента И, генератор опорного периода, три счетчика, элемент совпадения, счетчик с индикатором, блок управления и элемент ИЛИ, причем выход

генератора опорного периода подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго счетчиков, выходы последних подключены соответственно к . первым и вторым входам элемента совпадения, введены комьлутатор и вентильная группа, сигнальные входы которой

10 соединены с соответствующими выходами третьего счетчика,.выходы вентильной группы подключены к соответствующим входам первого счетчика, вы1сод элемента совпадения соединён с пер15вым входом блока управления, первый выход которого подключен к входу блока формирования периода, ёыход- последнего- соединен с вторым входом .первого элемента и, выход формирователя

20 коротких импульсов подключен к первому входу третьего элемента И и к второму входу блока управления, второй выход котороЬо соединен с вторыми входами второго и третьего элемен25 хов И, выход последнего подключен к первым входам коммутатора и элемента ИЛИ, выход последнего соединен с первым входом третьего счетчика, второй вхдд которого подключен к выходу

30 второго элемента И, второй вход элемента ИЛИ соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к вторьим входам коммутатора, вентильной группы и второго счетчика, выходы коммутатора соединены с соответствующими входами счетчика с индикатором. На фиг,1 представлена функциональ ная схема цифрового измерителя отношения частот; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства на примере выбранного отношения частот, Цифровой измеритель отношения час тот содержит формирователь 1 коротки импульсов, блок 2 управления, третий элемент И 3, блок 4 формирования периода, первый элемент И 5, первый счетчик б, элемент 7 совпадения, вто рой счетчик 8, второй элемент И 9, коммутатор 10, счетчик 11 с индикатором, элемент ИЛИ 12, третий счетчик 13, вентильная группа 14, генера тор 15 опорного периода. Устройство работает следующим образ)м. В исходном,положении все счетчики находятся в нулевом состоянии (цепи установки их в исходное состояние дл упрощения ,не показаны) . все три элемента 3,5 и 9 заперты отсутствием разрешающего напряжения на их управляющих входах. Генератор 15 вырабаты вает высокостабильную периодическую . последовательность импульсов с часто той оп- т вход устройства пос Топ тупают сигналы сравниваемых частот PI и 2Работа измерителя начинается с появления на первом выходе блока 2 сигнала, который поступает на вход блока 4 формирования периода. Блок 4 под действием этого сигнала вырабатывает на своем выходе разрешающий импульс длительностью который открывает элемент 5, пропускающий в течение этого интерва ла Т2 импульсы опорного периода Т с гейератора 15 на счетный, вход счет чика б. Таким образом, к концу интер вала Т в счетчике 6 будет записан V -., on Как ТОЛЬКО счетчик 6 начнет считать импульсы с генератора 15, спад первого же импульса с выхода формиро .вателя 1, поступающий на второй вход блока 2, вызывает появление на его втором выходе разрешающего напряжения, которое поступает на управляющи входы элементов 3 и 9 и открывает последние. Через элемент 9 на счетны вход счетчика 13 поступают импульсы опорного периода с генератора 15 Элемент 3 пропускает через себя импульсы частоты F-1 с выхода формирова теля 1, которые затем с одной стоРОНЫ через коммутатор 10 поступают на вход декады единиц счетчика 11, а с другой стороны через элемент 12-. на второй вход счетчика 13. Таким образом, в счетчике 11 подсчитывается количество импульсов частоты F-, за интервал Т2, соответствующее целочисленнойчасти измеряемого отношения Рх|/р2,. а счетчик 13 в каждый текущий момент времени содержит код временного интервала-, прошедшего с момента появления на выходе формирователя 1 очередного (последнего) импульса частоты F-,. Сигналы частоты f кроме счетчика 13 поступают также на счетный вход счетчика 8, который в данном случае подсчитывает количество опорых периодов Тдр , прошедших с начала формирования блоком 2 временного интервала Т на элементах 3 и 9. Как. только код счетчика 8 сравняется с кодом счетчика б (в котором зафиксирован к этому моменту код временного интервала Т) срабатывает элемент 7, сигнал которого поступает на первый вход блока 2. Блок 2 в этот же момент прекращает подачу разрешающего напряжения на управляющие, входы элементов 3 и 9. К этому моменту време- , ни в счетчиках б и 8 записан код интервала Т2, в счетчике 11 - код количества целых периодов частоты F, а в счётчике 13 - код временного интервала между последним импульсом частоты F-, и концом временного интервала Tg. Сигнал на четвертом выходе блока 2 воздействует на вход сброса в нуль счетчика 8, в результате чего последний переходит в исходное нулевое состояние, на коммутатор 10, который отключае г вход декады единиц счетчика 11 и соединяет свой сигнальный вход со входом декады десятых долей (измеряемого отношения), и на управляющий вход вентильной группы 14, в результате, чего последняя открывается и передает код, записанный в счетчике 13, всчетчик 6. Однако соединение вентильной группы 14 с разрядами счетчика 6 осуществлено так, что код числа, записанного в первой декаде счетчика 13, вводится во вторую счетчика б, код из второй декады счетчика 13 переносится в третью декаду счетчика б и т.д. Таким образом, в результате перезаписи в счетчике б оказывается записанным код числа, в 10 раз большего числа, шегося в счетчике 43. И, наконец, сигналом с четвертого выхода блока управления счетчик 13 обнуляется через элемент 12, после чего устройство готово для второго цикла измереВторой цикл измерения начинается с момента поступления на второй вход блока 2 спада очередного импульса Ф с формирователя 1,При этом ria втором выходе блока 2 появляется разреш&ощий сигнал, отпирающий элементы 3 и 9, сигналы которых поступают на счвт чики 8,-11 и 13. Счетчик 8 накапливает текущий код интервала Т яо момента срабатывания элемента 7 в равенства кода счетчика 8 коду счетчика 6. К этому моменту време ни в декаду десятых долей иэмеряемого отношения счетчика 11 будет записано число целых периодов Т в интервале Tj,2 а в счетчике 13 - код интервала между последним импульсом частоты F:, и концом интервала Ти Далее вновь запираются элементы 3 и 9, обнуляется счетчик 8, переключается коммутатор 10 на работу с декадой сотых долей измеряемого отношения счетчика 11, осуществляется пере запись с одновременным умножением на 10 кода из счетчика 13 в счетчик б, срабатывает на нуль счетчик 13, , и устройство .готово к следующему ,(третьему) циклу измерения. В дальнейшем работа устройства происходит аналогично. ,- Временные диаграиФЫ {фиг,2) иллюстрируют работу устройству, например при вычислении, отношения частот, рав ного- 123,456. Кроме того, обозначе Пг . . ны (фиг.2-а, в) входные измеряемые напряжения частотой РЗ и соответс венно; Т - звременно интервал выходе блока 4(фиг. 2,б)импульсная после :довательность с периодом т: -щс выход формирователя Г (фиг.2,г) Здесь же пронумерованы импульсы и указан вреч менный интервал, равный суглме времени измерения, и времени вычисления от 123, 456 с точношения частотыностью до третьего знака, после запя той. Импульс А последовательности запускает устройство Длительность временных интервалов заполняемых опорными шлпульсами частоты Qг на выходе счетчиков б и 8 соответственно, (Фиг.2-д,ж) равна: первого - длительности, Tg; второго - умноженного на 10 остатка от.целочис ленной части отношения; третьего умноженного на 10 остатка от десятой части отношения и т.д. Обозначены также дробная часть v г измерительного интервала, значение которой меньше Т (фиг.2,е)j импульсы частоты FI, поступающие в соответ ствующие измерительные интервалы на F . . декады целой части отношения декад десятых, сотых и т.д. долей отношения , (Фиг.2,з|. Дл5 прйведенного примера целочисленная часть отношения F-, / 2 формируется, как в обычных измерителях, путем квантования периода импульсами с периодом Т, Тогда Г23-им импульсом заканчивается измерение целочисленной части результата. Схема переводится к следующему.. циклу измерений, готовя при декаду десятых долей счетчика результата к работе. импульсом схема запускается, а на декаду десятых долей (0,) начнут поступать импульсы последовательности, имекадие номера 125, 126, 127, 128 (для данного примера 4 импульса). После этого ,идет формирование ода сотых долей, включение декады 0,01 и т.д. р Для определения отношения частот ,456 с точностью до тысячных долей необходимо подать на счетчик результата всего 141 импульс с периодом Т, в то время как в прототипе для аналогичного примера необходимо 123456 импульсов с тем же периодом. А это -равнозначно сокращению времени измерения отношения частот примерно в 875 раз, что характеризует предлагаемое устройство как техническое решение,- обладающее гораздо большим быстродействием, чем устррйство-прототип и аналогичные устройства. , Формула изобретения Измеритель отношения частот, сб- держащий блок формирования периода, формирователь коротких импульсов, три элемента И, генератор опорного периода, три счетчика, элемент совпадения, счетчик с .индикатором, блок управления и элемент ИЛИ, причем вцход генератора опорного периода подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго счетчиков, выходы последних подключены соответственно к первым и вт.орым входам элемента совпадения, о тличающийся тем, что, с. целью повышения бысвродействия, в него введены коммутатор и вентильная группа, сигнальные входы которой соединены с соответствующими выходами третьего счетчика, выходы вентильной группы подключены к соответствующим входам первого счетчика, выход элемента совпадения соединен с первым входом ;блока управления, первый выход которого подключен к входу блока формирования периода, выход последнего соединен с вторь входом первого элемента И, выход формирователя коротких импульсов подклю чен JK первому входу третьего элемента И и к второму входу блока управления, второй выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего элементов И, выход последнего подключен к первым входам коммутатора и элемента ИЛИ, выход последнего соединен с первым входом третьего счетчика, второй вход которого йодключен к выходу второго элемента И, второй вход элемента ИЛИ соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к

вторым входам коммутатора, вентильной группы и второго счетчика, выходы коммутатора соединены с соответствующими входами счетчика с индикатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 8б4236,-кл. Q 04 F 10/04.

2.Авторское свидетельство СССР 573874, кл. G 01 ft 23/02, 2.4.7б.

.

Т

Ь

WbV 5 3: - Pvj го :h- « I I II I I u

Та. т2

uti &NiToJ ,

лшшпшшшж

7

Ч-i

щ-ШЛш /М,

Th Мз .

L.

I, r/,

l fo Sii s И 2УS § :i g,, Tj - zr й Эг . - -«YCv; 1 I t I I I И 1 I 1 I I И И { (