Устройство для измерения девиации частоты

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ, содержащее генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, триггеры, выход каждого из которых соединен с соответствующими элементами индикатора отсчета, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения девиации частоты при низких модулирующих частотах и обеспечения контроля симметрии частотной модуляции, в него введены последовательно соединенные формирователь импульсов, блок привязки , первый и второй элементы И, счетчик, дешифратор, инверторы, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к второму входу блока привязки и к первым входам первого и второго элементов И, вторые . входы которых соединены соответствен но с прямым и инверсным выходами дешифратора, вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход второго элемента и соединен с входом синхронизации регистра сдвига, причем первый выход блок§ привязки соединен с входами синхронизации триггеров, а второй § выход - с входами сброса в О (Л счетчика и регистра сдвига, выход каждого каскада которого соединен непосредственно с информационным входом соответствующего триггера и через О в инвертор с входом установки предыдушего триггера.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(511 G 01 R 23 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° °

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3474040/18-21 (22) 19.07. 82 (46) 23.07.84. Бюл. М 27 (72) В.В .Валиков (71) Специальное конструкторское бюро промышленной автоматики (53) 621. 317 (088. 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

М 5755578, кл, G 01 R 23/00, 1976, 2 . ABTopcK oe свидет ельст во СССР

Р 894591, кл. G 01 R 23/10, 1970 (5 4 ) (5 7 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ, содержащее генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, триггеры, выход каждого из которых соединен с соответствующими элементами индикатора отсчета, о тли чающее с ятем,что,сцелью повышения точности измерения девиации частоты при низких модулирующих частотах и обеспечения контроля симметрии частотной модуляции, в него введены последовательно соединенные

„„Su„„1104434 А формирователь импульсов, блок привязки, первый и второй элементы И, счет чи к, дешифратор, и нверторы, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к второму входу блока привязки и к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответствен но с прямым и инверсным выходами дешифратора, вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход второго элемента и соединен с входом синхронизации регистра сдвига, причем первый выход блока привязки соединен с входами синхронизации триггеров, а второй Е

И выход — с входами сброса в 0 счетчика и регистра сдви га, выход каждого к аск ада которого соединен непосредственно с информационным вхо-С дом соответствующего триггера и через инвертор с входом установки в 0 Я предыдушего триггера.

1104434

Изобретение относится к измерительной Технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах для.измерения девиации частоты электрических колебаний при частотной манипуляции.или модуляции исследуЕмого сигнала.

Известен измеритель девиации час. тоты, содержащий формирователь импульсов и генератор опорной частоты, первые выходы которых подключены через элемент совпадения к счетчику импульсов, а вторые выходы соединены с входами блока управления, первый выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов, блок индикации, вычислительное устройство, . два регистратора, два блока сравнения кодов, первые и вторые входы которых подключены соответственно к .первым выходам регистров и к первому и второму выходам счетчика импульсов,2() третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первыми входами регистров, вторые входы которых подключены к второму выходу блока уПравленйя, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым входом блока индикации, с первым. входом вычислительного устройства и с третьими входами блоков сравнения кодов, выходы которых подключены соответственно к третьим вхбдам регистров, вторые выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами вычислительного устройства, 35 выход которого подключен к второму входу блока индикации (1 j, Недостатком устройства является его довольно большая сложность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее сдвиговый регистр с индикатором отсчета на оптронных ячейках с двумя устойчивыми состояниями, одна из шин питания ячеек которого соединена с выходом электрон" ного ключа, а выход последней .ячейки связан с управляющим входом блока выбора масштаба преобразования частоты измеряемого сигнала, выход которого связан с управляющим входом указанного ключа, а также управляемый генератор. тактовых импульсов, вход возбуждения которого соединен с выходом блока выбора масштаба преобразования частоты и с нулевыми входами первого и второго триггеров, выход первого триггера связан с нулевой ячейкой сдвигового регистра, а единичный вход первого триггера - с вы- 60 ходом генератора тактовых импульсов и счетным входом второго триггера, к нулевому выходу которого подключены все четные ячейки сдвигового регистра, а к единичному выходу второго триггера подключены все нечетные ячейки сдвигового регистра, Известное устройство, работающее на принципе измерения длительности периода путем заполнения его счетными импульсами точно известной частоты, может быть использовано для измерения девиации -частоты, Отсчет величины девиации частоты осуществляется по удлинению светящегося столбика от своего номинального значения, определяемого при подаче на вход частотомера средней частоты частотно-модулированного колебания (2 g.

Однако с помощью известного устройства можно измерить только девиацию частоты АЕ (девиацию частоты вниз )

Изменение длины светящегося столбика происходит с частотой модулирующего сигнала и, если эта частота больше, например, 24 Гц, то за счет памяти зрения будет казаться, что светится большее число светодиодов, т.е. будет фиксироваться только удлинение светящегося столбика от номинального значения. !

В процессе измерения девиации частоты при низкой модулирующей частотд (менее 24 Гц) изменение длины светящегося столбика будет мерцающим, что затрудняет фиксацию крайних положений изменяющейся длины светящегося столбика на фоне неизменной части светящегося столбика и приводит к ошибке в отсчете, Целью изобретения является повышение точности измерения девиации частоты при низких модулирующих частотах и обеспечение контроля симметрии частотной модуляции, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения девиации частоты, содержащее генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, триггеры, выход каждого из которых соединен с соответствующими элементами индикатора отсчета, введены последовательно соединенные формирователь . импульсов, блок привязки, первый и второй элементы И, счетчик, дешифратор, инверторы, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к второму входу блока привязки и к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дешифратора, вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента.И, а выход второго элемента И соединен с входом синхронизации регистра сдвига, причем первый выход блока привязки соединен с входами синхронизации триггеров, а второй выход — с входами сброса в 0 счетчика и регистра сдвига выход каждого каскада которого

) 104434 соединен непосредственно с информационным входом соответствующего триггера и через инвертор с входом установки в 0 предыдушего триггера.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства на Фиг. 2 — времен- 5 ные диаграммы, поясняющие работу устройства на фиг. 3 и 4 — возможные варианты выполнения индикатора отсчета.

Устройство содержит формирователь (()

1 импульсов, блок 2 привязки, TpHI геры 3, регистр 4 сдвига, счетчик 5> генератор 6 тактовых импульсов, элементы И 7 и 8, дешифратор 9, инверторы 10, индикатор 11 отсчета с диодами(5

12, Выход формирователя 1 импульсов соединен с первым входом блока 2 привязки, первый выход которого соединен с входами синхронизации триггеров 3, а второй выход — с входами сброса в О, регистра 4 сдвига и счетчика

5, при этом выход генератора 6 тактовых импульсов подключен к второму входу блока 2 привязки и первым входам первого 7 и второго 8 элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дешифратора 9, вход которого подключен к выходу счетчика

5, счетный вход которого соединен с 30 выходом первого элемента И 7, а выход второго элемента И 8 соединен с входом синхронизации регистра 4 сдви

ra, выход каждого каскада которого соединен непосредственно с информа- 35

50 ционным входом соответствующего триггера 3 и через инвертор 10 с входом установки в 0 предыдущего триггера 3, а выходы триггеров 3 соединены с соответствующими элементами 4() индикатора 11 отсчета.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, при отсутствии сигнала на входе Формировате- 45 ля 1 импульсов, первый элемент И 7 блокирован низким уровнем, поступающим с прямого выхода дешифратора 9, а второй элемент И 8 разблокирован высоким уровнем, поступающим с инверсного выхода дешифратора 9. Во всех каскадах регистра 4 сдвига записана логическая единица, триггеры

3 удерживаются инверторами 10 в нулевом состоянии, светоизлучающие диоды 12 погашены. 55

Частотно-модулированный сигнал 13 (фиг. 2) поступает на формирователь

1 импульсов, преобразующий его в прямоугольные импульсы 14. В блоке 2 привязки по каждому переднему фронту 60 прямоугольных импульсов 14 формиру.ются два коротких импульса 15 и 16, причем импульсы 15 на первом выходе блока 2 привязки (импульсы считывания) опережают на полпериода частоты 65 генератора б тактовых импульсов импульсы 16 на втором выходе блока 2 привязки (импульсы сброса), Период следования импульсов 15 и 16 равен периоду частотно-модулированного сигнала промежуточной частоты (фиг. 2) ° первый импульс 15 считывания воздействует на входы синхронизации триггеров 3, но так как триггеры 3 блокированы инверторами 10, то их состояние не изменяется.

Начало процесса измерения каждого периода частотно-модулированного сигнала промежуточной частоты определяется моментом поступления импульса

16 сброса на счетчик 5 и регистр 4 сдвига, по которому счетчик 5 и регистр 4 сдвига устанавливаются в нулевое состояние.

Высокий уровень, появляющийся на прямом выходе дешифратора 9, разрешает. поступление импульсов с генератора 6 тактовых импульсов через первый элемент И 7 на счетный вХод счетчика 5. Одновременно низкий уровень, поступающий с инверсного выхода дешифратора 9, блокирует второй элемент И 8, Число импульсов N„ подсчитываемое счетчиком 5, равно о сР М где f — частота генератора 6 тактовых Импульсов;

f — среднее значение промежуточной частоты; ай — максимальное значение измеряемой девиации частоты..

Состояние счетчик а 5, соот вет ствую.

ШеЕ сосчитанным N импульсам, фикси руется дешифратором 9, который блокирует первый элемент И 7, запрещая поступление импульсов с генератора б тактовых импульсов на счетный вход счетчика 5, На прямом выходе дешиФратора 9 формируется сигнал 17. Совокупность блоков 5 И 7-9, формируя постоянный временной интервал, как бы исключает постоянную составляющую периода частотно-модулированного колебания промежуточной частоты, а регистр 4 сдвига фиксирует изменяющуюся часть этого периода, характеризующую девиацию частоты.

Одновременно высокий уровень на инверсном выходе дешифратора 9 раз- решает поступление импульсов с генера-. тора 6 тактовых импульсов через второй элемент И 8 на вход синхронизации регистра 4 сдвига, в каскады которого начинает записываться логическая единица. Форма сигналов на выходах первого, второго, третьего, четвертого, пятого, К-го, (К+1) -го, (n-1)го и и-го каскадов регистра сдвига

1104434 показана соответственно кривыми 1826 (фиг. 2) .

Так, если частотно-модулированный сигнал промежуточной частоты имеет пеРиод Tl (фиг. 2), то логическая единица успеет записаться до появле- 5 ния очередного импульса 15 считывания в каскады с первого по четвертый регистра 4 сдвига. ° По приходу импульса 15 считынания триггер 3, сое. диненный информационным вХодом с чет-1О нертым каскадом регистра 4 сдвига, устанавливается н единичное состояние.

1 эиггеры 3, информационные входы которых подключены к предыдушим кас- 5 кадам регистра 4 сдвига,(т.е, с перного по третий), блокированы инверторами 10 и сохраняют нулевое состоя" ние, а н триггеры 3, информационные входы которых подключены к последующим каскадам регистра 4 сднига (т ° е. с пятого до п-го), имеющие логический нуль, эаписынается нулевое состояние.

Триггер Э, B KQTopoM 3BIIHcBHB JIo гическая единица, вызывает свечение соответствующего снетоиэлучающего диода 12 индикатора 11 отсчета.

Свечение сохраняется до поступления следующего импульса считывания.

Остальные снетоизлучающие диоды 12 погашены.

По импульсу 16 сброса счетчнк 5 и регистр 4 сдвига устанавливаются в нулевое состояние, измерение ..периода Tl эаканчинается и начинается 35 измерение последующего периода Т2 (фиг. 2) .

Если частотно-модулированный сигнал промежуточной частоты имеет период Т2 ) Tl, то логическая единица 4() запишется в каскады с первого по К-й регистра 4 сдвига, а светиться будет соответствующий светоизлучающий диод.

Е сли част от но-модулированный сигнал промежуточной частоты имеет период ТЗ > Т2 ) Tl то логическая единица запишется н каскады с перво- го по и-й регистра 4 сдвига.

Таким образом, длительность измеряемого периода частотно-модулированного сигнала промежуточной частоты определяется номером каскада регист. ра 4 сдвига, являющегося последним с записанной в него логической единицей на момент поступления импульса 15 считывания. Определение зтоу5 го каскада осуществляется инверторами 10 и триггерами 3 и индицируется свечением соответствующего светоиэлучающего диода 12.

Число каскадов Ne регистра 4 сдвига равно

24f è

Н

О f д

Так как период частотно-модулиро" ванного сигнала изменяется н соответствии с законом модуляции, то заполнение каскадов регистра 4 сдвига логической единицей тоже изменяется, и после каждого поступления импульса 15 считывания светится соотнетствующкй светоизлучающий диод 12, а так как промежуточная частота достаточно высокая, то свечение светоизлучающих диодов 12 .кажется непрерынным и представляет. собой светящийся столбик, который в зависимости от величины девиации частоты изменяет свою длину.

Концы светящегося столбика указывают на величину девиации частоты вверх и вниз, отсчитываемой от нуленого значения, за которое принимают тот светоизлучающий диод 12 индикатора 11 отсчета, который светится при подаче на вход формирователя 1 импульсов средней частоты частотно-модулированного колебания °

В зависимости от целей использования устройства, варианты исполнения индикатора 11 отсчета могут быть различными. Так, для контроля симметрии частотной модуляции или манипуляции желательно изготовить индикатор 11 отсчета в виде латинской буквы V (фиг ° 3) . В других случаях индикатор 11 отсчета может быть выполнен так, как показано на фиг.4 °

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить отображение на индикаторе отсчета неизменяющейся части периода частотномодулиронанного сигнала, что исключает ошибки в отсчете в процессе измерения девиации частоты при низкой модулирующей частоте, повышает точность измерения на 10% по сравнению с известным устройством. Отображение на индикаторе отсчета только изменяющейся части периода частотномодулированного сигнала в виде светящегося столбика, длина которого изменяется от значения, принятого эа нуль, и его концы указывают на величину девиации частоты вверх и вниз, позноляет н отличии от известного устройства осуществить контроль симметрии частотной модуляции, манипуляции и обеспечить удобство эксплуатации предла+ гаемого устройства.

1104434

15 16 15 16 6 16 15 Ю

15 16

f7 17

17

1Â

20

22

22 к+1

fl (Х)0- — — — -000900О- — — — -ООО

-dg "6" @ Риг. 3

Заказ 5205/32 Тираж 711 П од пи сиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В.Новоселов

Редактор О.Юрковецкая Техред С.Мигунова Корректор С.Черни