Цифровой измеритель скважности прямоугольных импульсов Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕГОТБЛЬ СКВАЖНОСТИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ .

1 ;

Изобретение относится к измерительной технике и может Сныть испЫозовано при по-. строешщ автоматизировашшх эпектрсжно- . i счетных нзме{Н1тепей скважности сигналов импульсной последователмюсти.

Известен измеритель скважности, содержащий генератор зталрнной частоты, ключ, блок выделшаи ладаего фронта импульсов, делитель частоты, счетчик импул1 сов и выключатель. В данном измерителе скважности с делителя частоты прсжзводится подсчет количества импульсов зталонной частоты в моменты действия входных импульсов до ПОШ10ГО заполнения заданной емкости делителя, а также с 1юмощыЬ счегшка 04пульсов производится подсчет количества импульсов эталонной частоты на интервале времени, в течение которого . прдязводнтся заполнение емкости делителя if.. Однако данный юмернтель не позволяет . автоматически определять скважность имлуль. сов, так как для определшия скважности необходимо пользоваться математическим выт

ражением. Кроме того, измерение скважноетя производится с низкой то шостью.

Наиболее близким по технической сущ- , ностн к изобретению является цифровой измеритель скважности, содержащий генератор смюртых импульсов, форм1фователь входных сигналов, элементы И, ИЛИ, делитель, счетчкки , регистр памяти, блок сравнения кодов Этот цифровой измеритель позволяет, опредалять скважность импульсов путем измерения

10 длительности импульса, формирования и подсчета числа импульсов с периодШ следования, равным длительностн импульса, во время паузы между импульсами 2.

Недостатком данного устрЫ1ства является

15 низкая точность измерения скважности, так как щш измерении длительности не учитывается число импульсов, подсчитаншлх делителем к моменту окончания входного импульса, поэтому изменение длительностн импульса на

20 несколько 1юрнодов импульсов (шориого генератора не сказывается на| числе импульсов, подсчитанных вторым дополнительным счетчиком н определяющим длительность юшульса, 3 99 что приводит к значительной ошибке при фор мировании импульсов в паузах между входными импульсами. Кроме того, данное устройство позволяет определять скважность импульсов только с точностью до целого числа. Така точность в ряде случаев является дадостаточЦель изобретения - повышение точности измерений скважности прямоугольных импульмда. Поставленная цель достигается тем, что цифровой измеритель скважности прямоуголь ных импульсов, содержащий генератор опорных импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго и элементов И, второй вход первого из которых соединен с входной шиной, с входом инвертора и с входом первого одновибратора, выхо которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, к входу записи регистра памяти и к установочным входам двух делителей частоты и двух счетчиков, выход первого ... элемента И подключен к входу первого делителя частоты, выход которого соединен с входом первого счетчика, выход инвертора подключен к второму входу второго элемента И и входу второго одновибратора, выходы разрядов второго счетчика подключены к первой группе входов регистра памяти, выходы второго делителя частоты соеданены с первой группой входов блока сравнения кодов, введены третий и четвертый элементы И, второй элемент ИЛИ, делитель с переменным коэффициентом деления и триггер, приче.м выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и с втортм входом первого элемента ИЛИ, выход которого .подключен к первому триггера,. второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И, а выход - с BTOfHdM входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу делителя с переменным коэффициентом деления, информационные входы которого соединены с выходами разрядов первого счегшка, установочный вход - с выходом одаовибратора, а выход - с входом второго делителя частоты и с первым второго элемента ИЛИ, второй вход которого подклютен к выходу второго одновибратора, а выход соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, вторая группа входов которого соединена с выходами раз,ядов первого делителя частоты, выходы i разрядЬв второго делителя частоты подключены

к второй группе входов регистра памяти, выход второго делителя частоты соединен с входом второго счетчика.

где Пу О -k - число опорных импульсов, .. подсчитанное и зафиксированное в делителе 3 к моменту окончания импульса Т . На чертеже представлена структурная схема цифрового измерителя скважности прямоугольных- импульсов. . Цифровой измеритель содержит генератор I опорных импульсов, первый элемент 2 И, первый делитель :3, первый счетчик 4, инвертор 5, второй элемент 6 И, третий элемент 7 И, делитель 8 с переменным коэффициентом деления (ДПКД), второй делитель 9, второй счетчик 10, первый одновибратор 11, первый элемент 12 ИЛИ, триггер 13, второй одновибраTdp 14, второй элемент 15 ИЛИ, блок 16 сравнения кодов, четвертый элемент 17 И, регистр 18 памятиИзмерение скважности начинается с момента поступления на вход измерителя очередного входаого импульса. Положительным фронтом каждого входного импульса-запускается одновибратор 11, формирующий короткий ..,. полохсительный ймпртьс (длительность этого импульса меньше периода повторения t импульсов, вырабатываемых генератором 1 опорных импульсов)- Задним фронтом этого импульса через элемент 12 ИЛИ триггер 13 устанавливается в единичное состояние; делители 3 и 9, счетчик 4, делитель 8 - в нулбвое состояте, а счетедк 10 - в состояние, соответствующее коду числа 1. На выходе блока 16 сравнения кодов формируется единичный потенциал, если число на группе входов, соединенных с выходами делителя 3, больше числа на группе входов, соеданенных с выходами делителя 9. Во время действия входного импульса элемент 2 И открыт по второму входу, а элемент 6 И закрыт, поэтому импульсы с выхода генератора 1 поступают только на вход делителя 3 На выходе делителя 3 с коэффициентом деления К формируются импульсы с периодом следования tj k t, которые поступают на вход счетчика 4. С помощью делителя 3 и счетчика 4 производится иэмерение длительности входного импульса Т. В момент окончания входного импульса t элемент 2 И закрывается по второму . входу и поступление импульсов с генератора 1 иа вход делителя 3 прекращается. Таким образом, в течение импульса и счетчиком 4 оказывается подсчитанным N импульсов с периодом следования tj иГ IT ГГ Длительность Т импульса, измеренная с помощыр делителя 3, счетчика 4 равиа С t ly k t (NnH-) k-t 599 В паузах между входными импульсами, равными Т- С, где Т-период следования входных импульсов t, элемент 2 И закрыт по второму входу, а злемёнт 6 И открыт, и на вход делителя 8 начинают поступать опорные импульсы с выхода генератора 1. Для точного намерения скважности входных импульсов необходимо формировать в паузах Т- tT импульсы с периодом следования . Тогда интервал Т -Г можно представить как Т-С Г ATf,, где N,1, - число импульсов с периодом следования t, укладагаающихся на интервале T-f ; ДТ 0- и - величина отрезка между послед ним импульсом NI, и задшт фронтом паузы Т-If. Прк формировании в паузах Т С учитЫимпульсов с периодом следования вается число N импульсов, подсчитанных счетчиком 4 во время импульса 1, н Ф1сло п зафиксированное в делителе 3 в момент окончання импульса V. Это осуществляется слёдуюпшм образом. Для формирования импульсов с периодом к t (N j(| + т) неЬбхода1мо на вход делителя 9, имеющего коэффициент делетая К, равный коэффицненту деления делителя 3, в Пу, случаях из k подавать импульсы с периодом следования (N|4+l). t и в, k-п, случаях импульсы .с периодом следования N t.. Для этого в паузах на &ходы установки коэффициента деления ДПКД 8 подается код числа Ыц с выходов счетчика 4, а на счетный вход импульсы с периодом t с выхода генератора 1 опорных импульсов. Если число Пц, зак оссированное в делителе 3 в момент окончания импульса t, не равно нулю, то на выходе блока 16 сравнения кодов в данный момент формируется едаогачный потенциал, и коротким импульсом с выхода одновибратора 14, формирующимся от заднего фронта импульса Г , триггер .13 уста навливается в нулевое бостоякие и блокирует элемент 7 И по второму входу. Первый импульс с выхода генератора 1 в паузе Т- на вход ДПКД 8 не поступает. Задним фрон том этого импульса триггер 13 устанавливаетс в единичное состояние и разрешает поступяение опорных импульсов на. счепшй вход 1Ц1КД 8. Таким образом, на выходе ДПКД. 8 формируются импульсы через интервал, соответствующий 1, периодом t, когорые поступают на вход делителя 9 и на вход установкн нуля триггера 13 через элементы 15 и 17. При подсчете делителем 9 Oj импульсов на выходе блока 16 рсавнения кодов формируется нулевой потешщал, блокирующий поступление . импулыхт с выхода ДПКД 8 н вход установки нуля триггера 13. После этого триггер 13 постоянно находится в единичном состоянии и на выходе ДПКД 8 импульсы формируются через интервал, соответствующий N , периодом л. При подсчете k импульсов на выходе делителя 9 (рхется импульс, который регистрируется счетчиком 10« а на выходах блока 16 сравнения кодов формируется единичный потенциал, снимаюищйблокировку поступления импульсов с выхода ДПКД 8 на вход установки нуля триггера 13. При подсчете -следуюащх , k импульсов . делителем 9 аналогично в Пц случаях из k на выходе ДПКД 8 формируются импульсы с периодом (Njn + 1) t, а в k-Пц случаях с периодом . Если число п, зафиксированное в делителе 3 в момент окончания импуль( Т , равно нулю, то на выходе блока 16 сравнения кодов в течение всей паузы Тформируется нулевой потенциал и на выходе ДПКД 8 в течение подсчета делителем 9 k импульсов формируются импульсы с периодом , так как тртгггер ,13 постоянно находится в единичном-состоянии . В общем случае в интервале Т-Т на выходе делителя 9 формируется Nf, импульсов с периодом Т , при этом t k Nnk t + n; J-t NO С + ДГп -(Nn ) где nj - число импульсов, подсчитанных делителем 9 к моменту окончания паузы Скважность -импульсов Q, равная отношению периода следования входных импульсов к делительности входных импульсов может быть определена как f II 1 т Лт-г). (.УТ-) kt n f - г kV , Таким образом, для определения целого значения скважности необходимо пс/дсчитать Nf, импульсов с выхода делителя 9 счетчиком 10 с начальной установкой в едшшцу. Дробная часть скважности соответствует числу п импульсов, подсчитанных делителем 9 к моменту окончания паузы Т- Т С приходом следующего входного импульса от положительного перепада запускается одновибратор 11, формирующий короткий положщельный импульс, передним фронтом которого прсноводится запись в регистр 18 памяти кодов чисел N,,+1 и п,, с выходов счетчика 10 и делителя 9, а задним фронтом производится установка триггера 13 в единичное состояние, делителей 3 и 9, счетчика 4, ДПКД 8 - в нулевое состояние, а счеттака 10 - в состояние соответствующее коду числа 1, и процесс измерения скважности продолжаете }. Есди взять коэффициент деления k дели телей 3 и 9 кратным 10, то с помощью данного измерителя можно определять скважность импульсов с точностью до дробного чис ла, кратного 10. Таким образом, за счет введения в устройство новых узлов при формировании импульсов в паузах между входными импульсами учитывается не только число импульсов, подсчитанных во время импульса первым счетчиком с выхода первого делителя, но и число опорных импульсов, подсчитанных первым делнтелем в момент окончания входного импульса. Это дает возмо |сяость формировать импульсы с периодом следования, равным де лктелькости входного импульса, с точностью до периода импульса опорного генератора в то время, как в известном устройств mfoop I импульсов формируется с точностью до периода выходных импульсов делителя. Кроме того, за счет осуществления соответствующих (жязей при выборе одинаковых козффшщентов деления первого, и второго делителей пюявляется возможность измерял скважносп с точностью до числа, равного коэффициенту деления делителей, в то время как в известном устройстве скважность измеряется с точностью до целого числа. Формула изобретения Цифровой измеритель скважности прямоугольных нмпульсов, содержащий генераторе опорных импульсов, выход KOTjqporo подключен к первым входам трвого и вкфого элементов И, второй вход первого из которых соединен с входной шиной, с входом инвертора и с входом первого однови€ атора, выход которого подключен к трвому входу первого элемента ИЛИ, к вхо записи регис тра памятн н к установочным, входам двух делителей частоты и двух счетчиков, выход первого элемента И подключен к входу первого делителя частоты, выход которого соединен с входом первого счетчика, выход инвертора подключен к второму входу второго элемента И и входу второго одновибрато- ра, выхошл разрядов второго счетчика подключены к первой группе входов регистра памяти, выходы второго делителя частоты соединены с первой группой входов блока сравнения кодов, обличающийся тем, что, с целью повышения то4ности измерений, в него введены третий и четвертый элементы И, второй элемент ИЛИ, делитель с переменны1у( козффшщентом деления и триггер, причем выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и с втоI iM входом первого элемента ИЛИ, выход которого подкпю юн к первому входу триггерт,. второй вход которого соединен с выхо/г дом четвертого элемента И, а выход - с вто1%1М входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу делителя с переменным коэффшщентом деления, информаци«шые входы которого соединены с выходами первого счетчика, установочный входс выходом первото одновибратора, а выход с входом делителя частоты и с пер:вым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго одновис тора, а выход соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого аащслючен к выходу блока сравнетя кодов, вторая группа входов которого соедннена с выходами разрядЬв первого делнтеля частоты, выходы разрядов второго делителя частоты подключены к второй группе входов регистра памяти, выход второго делителя частоты соединен с входом второго счетчики. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетедьство СССР № 627418, кл. G 04 F- 10/64,1977. 2.Автбрское сввдетельство СССР № 761927, кл. G 04 F 10/04, 1978.

6X0