Устройство для измерения относительной разности частот, отношения частот и частоты

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ РАЗНОСТИ ЧАСТОТ, ОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ И ЧАСТОТЫ, содержащее первый и второй формирователи, входы которых являются первым и вторым входами устройства, а выходы соединены с первыми входами первого и второго измерителей числа периодов, о тл ич а ющ е ее я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок выбора частот, умножитель частоты, формирователь tинтервала измерения, первый и второй элементы И, реверсивный накопитель, триггер, выходы первого и второго формирователей соединены с Первым и вторым входами блока выбора частот, выходы первого и второго измерителей числа периодов соединены с первым и в торым входами формирователя инте л|ла измерения, первый выход которого . соединен с вторыми входами измерителей числа периодов, триггера и реверсивного накопителя, второй и третий выходы - с первыми входами первого и второго элементов И соответственно , вторые входы которых соединены между собой и с выходом умножителя частоты, вход которого соединен с выходом блока выбора частот , третий вход которого соединен с выходом триггера, второй вход которого соединен с прям1 14 выходом реверсивного накопителя, второй и тре . тий входы Которого соединены с вы ходами первого И второго элементов И соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()9) ())) (5))4 С 01 R 23/00

g Ф4 г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3559481/24-21 (22) 28.02.83 (46) 30.09.85. Бюл. Р 36 .(72) А.А. Бедерсон, И.А. Калганова, О.Н. Мельников и В.И. Ситников (71) Опытное производственно-техническое предприятие "Уралчерметавто матика"

,(53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М- 945818, кл. G 01 R 23/00, 1980.

Глушков Н.П., Пиорунский А.П., Проектирование цифровых измерительных приборов на интегральных микроузлах. M.: Машиностроение, 1973, с. 32, рис. 22. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОЙ РАЗНОСТИ ЧАСТОТ, ОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ И ЧАСТОТЫ, содержащее первый и второй формирователи, входы которых являются первым и вторым входами устройства, а выходы соединены с первыми входами первого и .второго измерителей числа периодов, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок выбора частот, умножитель частоты, формирователь интервала измерения, первый и второй элементы И, реверсивный накопитель, триггер, выходы первого и второго формирователей соединены с первым и вторым входами блока выбора частот, выходы первого и второго измерителей числа периодов соединены с первым и вторым входами формирователя интефВара измерения, первый выход которого . .соединен с вторыми входами измерителей числа периодов, триггера и реверсивного накопителя, второй и третий выходы — с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых соединены между собой и с выходом умножителя частоты, вход которого соединен с выходом блока выбора частот, третий вход которого соединен с выходом триггера, второй вход которого соединен с прямьм выходом реверсивного накопителя, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и второго элементов И

:-соответственно.

1182427

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении быстродействующих измерителей относительной разности частот, частоты и отношения частот высокой точности, работающих в широком диапазоне измеряемых частот.

Цель изобретения — повышение быстродействия путем уменьшения числа периодов измеряемой частоты в течение каждого цикла измерения, а также в результате того, что время одного цикла измерения изменяется обратно пропорционально измеряемым частотам.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы.

Устройство для измерения относительной разности частот, отношения частот и частоты содержит первый 1 . 20 и второй 2 формирователи, первый 3 и второй 4 измерители числа периодов, блок 5 выбора частоты, формирователь

6 интервала измерения, первый 7 и второй 8 элементы И, умножитель 9 д частоты, триггер 10 и реверсивный накопитель 11.

Входы формирователей 1 и 2 являются первым и вторым входом устройства, выход первого из них соединен с первыми выходами измерителя 3 и блока 5, а второго — с первым входом измерителя 4 и вторым входом блока 5. Вторые входы измерителя 3 и 4 соединены между собой и с первыми входами триггера,10 и накопителя 11 и первым выходом формирователя 6, выходы измерителей 3 и 4 соединены с первым и вторым входами формирователя 6, второй и третий выходы

40 которого соединены с первыми входами элементов 7 и 8> вторые входы которых соединены с выходом измерителя

Ф

9, вход которого соединен с выходом умножителя 9 вход которого соедиУ

45 нен с выходом блока 5. Выходы элементов 7 и 8 соединены с вторым и третьим входами накопителя 11, прямой и инверсный выходы которого являются выходами устройства, прямой

50 выход соединен с вторым входом триггера 10, выход которого соединен с третьим входом блока 5.

В качестве входных формирователей

1 и 2 могут быть использованы, на- 55 пример, триггеры Шмитта. Измерители

3 и 4 числа периодов представляют собой программируемые счетчики, само-. блокирующиеся по счетному входу при отсчете заданного числа импульсов и сохраняющие это состояние до прихода в конце цикла измерения импульса по установочному входу. Блок 5 может быть выполнен на логической схеме И-ИЛИ.

Устройство работает следующим образом.

Формирователи 1 и 2 на выходах вырабатывают сформированные по амплитуде импульсные сигналы с частотами

1к,, и1 к, равными измеряемым частотам с периодами соответственно

Т, и Т (фиг. 2 а,б), которые посту.пают на входы измерителей 3 и 4 заданного числа и периодов частот х и х1

f> и на первые дна входа блока 5.

На выходах 3 и 4 формируются сигналы, длительностью ьТ, и иТ соответственйо (фиг.2 в,г), которые поступают на первые два входа формирователя 6. На втором и третьем выходах формирователя 6 из указанных сигналов вырабатываются .сигналы 1 и, которые подаются на первые входы элементов

7 и 8.. При этом - вырабатывается при условии".наличия сигнала п1 и отсутствия сигнала пТ< (фиг. 2 в,г,д), а сигнал 1 — при условии наличия

О сигнала nTt и отсутствия сигнала и 1 (фиг. 2 в,г,е).

На выходе умножителя 9 частоты формируются импульсы с частотой 1 (где k — коэффициент умножения;

1 — меньшая из частот 1х и к ). ВыК1 бор меньшей частоты осуществляется блоком 5 по сигналу с триггера 10 знака результата предыдущего цикла измерения. С выхода умножителя 9 импульсы через элементы 7 и 8, один из которых открывается на время 1. —, а другой на время „ поступают соответственно на вход вычитания или на вход сложения реверсивного накопителя 11.

В конце цикла измерения 6 формиЧ рователь 6 на первом выходе вырабатывает импульс К„ (фиг.2), по которо- . му в триггер 10 заносится знак результата измерения, а измерители 3 и 4 и реверсивный накопитель 11 устанавливаются в исходное состояние.

Как видно из диаграммы фиг.2, время

11, одного цикла измерения занимает интервал, в котором укладывается п периодов частот f„ и fх, и не х, превышает (и+1)-го периода меньшей из этих частот.

1182427

К = —.f

С х, >

f«х-f«)

) х, 1

Так, например, для создания устройства, работающего в диапазоне изменения входных частот 1: 100 (в

20 частности от 10 до 10 Гц), имеющего: дискретность измерения,„ !! = — 10 ; запаздывание не более двухсот периодов входной частоты (0 +200); линейную характеристику при двусто25 роннем отклонении относительной раз ности частот -) - а 1 и отноше- ния частот, необходимо определить значение коэффициента умножения умножителя:

i

2ОО 1От

C!+ h K= 200 50 = 10

40 где Н! и N — прямой и дополнительный коды показаний накопителя 11 в конце каждого цикла измерения.

Из выражения следует, что показа.ния пропорциональны отношению измеряемых частот.

В режиме измерения частоты х! в качестве 1х, используется опорная .частота 1„, равная максимальной частоте диапазона, поэтому

В режиме измерения относительнои аЬ разности частот 1 = --, в частности при 1» z f. „справедливо выражение

"3 "!

ХХ «!

,.,- „1 a1„= 1 =n 2t

«2 где К1 — показания реверсивного накопителя 11 в конце цикла измерения.

При fx + 1х справедливо выраже-! ние: при этом смена знака результата измерения фиксируется триггером 10, по сигналу которого через блок 5 на вход умножителя 9 поступает меньшая из входных частот. За счет этого обеспечивается линейность характеристики прибора во всем диапазоне изменения входных частот для двустороннего отклонения -.

Г

Дискретность измерения «,;„= ! — при этом емкость накопителя 11

nk I должна быть не менее .р — . †. у min

В режиме измерения отношения частот 1» /f » емкость накопителя 11

«i

1 (устанавливается равной

О mjn а результат измерения представляется в дополнительном коде согласно выражению:

Ь,-1«!1 ъ 1х ю;,! м! «a где М вЂ” показания накопителя i1

5 ,в конце цикла измерения, представ ленные в дополнительном коде и пропорциональные измеряемой частоте f„„, Лри проектировании устройств о. требуемым сочетанием быстродействия и точности выбирают число периодов входной частоты и и коэффициент умно-, жения Х . и емкость реверсивного накопителя:

Время одного цикла измерения изменяется обратно пропорционально измеряемым частотам f = =!!Т ..., при этом и — величина постоянная, устройство имеет линейную характеристику во всем диапазоне изменения входных частот и измеряемых величин.

Дискретность измерения )" >

Ь! !! — т.е. при сохранении точности

nÊ быстродействие устройства повышается в М раз и при сохранении быстродействия можно увеличить точность в К раз.

1182427

@ i. ã

Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6100/43

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Латышев

Редактор Л. Пчелинская Техред Л.Микеш Корректор А. Обручар