Цифровой измеритель отношения двух частот

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 2 А (51) 4 G 01 R 23/02 (ОПиСАние изоеретения и

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3807007/24-21 (22) 30.10.84 (46) 23.04.86. Бюл. 1(15 (72) P.В.Коровин, И.И.Ковтун и Д.П.Богатов (53) 621. 317 (088. 8) (56) Техническое описание электронно-счетного частотомера 43-54.

Мирский Г. Я. Радио элек тронные измерения. M.: Энергия, 1975, с. 228, (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОИЕНИЯ

ДВУХ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к технике радиоизмерений и предназначено для измерения отношения частот. Цель изобретения — сокращение времени измерения. Это достигается путем поразрядного определения цифр результата измерения. Для этого в устройство введены блок управления 7, логические элементы (ЛЭ) И 5, ЛЭ ИЛИ 6, генератор 8, счетчик 9, вентильная группа 10, реверсивный счетчик 11 и распределитель импульсов 12, Кроме того, устройство содержит формирователи 1 и 2. ЛЭ И 3 и 4, счетчик результата 13. Позициями 14, 15 и 16 соответственно обозначены — вход час тоты Г(и Е и шина запуска устройства. Функциональная схема блока управления 7 приводится в описании изобретения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1 1226326 а

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для измерения отношения частот.

Цель изобретения — сокращение времени измерения достигается за счет 5 поразрядного определения цифр результата измерения.

На фиг.l представлена структурная схема цифрового измерителя отношения двух частот; на фиг.2 — функциональная схема блока управления; иа фиг.3 и 4 — временные диаграммы, поясняющие их работу соответственно.

Цифровой измеритель отношения двух частот содержит первый 1 и

15 второй 2 формирователи, элементы

И 3 — 5, элемент ИЛИ б, блок 7 управления, генератор 8, счетчик 9, вентильную группу 10, реверсивный счетчик 11, распределитель 12 импульсов и счетчик 13 результата. Позициями 14 . — 16 обозначены соответственно вход частоты F(вход частоты Г1 и шина Запуск" устройства.

Первый выход формирователя 1 объединен с первыми входами блока 7 управления, элементов И 3 и 5. Второй выход формирователя 1 поцключен через элемент И 4 к входу вычитания реверсивного счетчика 11. Первый выход, блока управления объединен с вторыми входами элементов И 4 и 5.

Третьи входы всех элементов И подключены к генератору 8. Выходы элементов И 5 и 4 объединены через элемент

ИЛИ б со счетным входом счетчика 9, другой вход которого объединен с вторым входом блока 7 управления и подключен к второму формирователю 2.

Выходы декад счетчика 9 через вентиль 40 ную группу 10 подключены к входам реверсивного счетчика 11 со сдвигом на одну декаду. Выход последней де— кады реверсивного счетчика 11 обеспечивает подключение соответствующих выходов распределителя 12 импульсов к входам декад счетчика 13 резуль. тата, а с другой стороны подключается к третьему входу блока 7 управления, третий и четвертый выходы которого подключены к управляющим входам распределителя 12 и вентильной группы !О, Блок 7 управления (фиг.2) содержит два элемента 17 и 18 задержки, два элемента И 19 и 20, три триггера 21 — 23, элемент ИЛИ 24 и формирователь 25 импульсов. Третий вход блока 7 управления через элемент 17 задержки подключен к четвертому выходу блока 7, а через второй эле— мент 18 задержки и элемент ИЛИ 24 к другому входу которого подключают пер вый вход блока 7, соединен с первым входом триггера 21, другой вход которого объединен с третьим входом блока 7 управления, входами триггеров 23 и 22. Второй вход блока 7 объ. единен с входом элемента И 20 и входом формирователя 25, выход которого через элемент И 19, другим входом подключенного к выходу триггера 21, подключен к объединенным другим входам триггеров 21 и 22, выход последнего из которых через элемент И 20 подключен к третьему выходу блока 7.

Выходы триггера 23 являются одновременно первым и вторым выходами блока 7 управления. На фиг.! римскими цифрами обозначены входы и выходы блоков 1 и 7. Следует отметить, что выход 1 разряда счетчика 9 соединен через схему 10 с входом 2 разряда реверсивного счетчика и т.д. В общем случае количество декад всех счетчиков определяется максимально возможным значением целочисленной части отHoIiieHpя и дробной части QTHolilp ния.

На фиг.3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу блока 7 управления, где: ot — сигнал на входе блока 7 управления;  — сигнал на входе ll блока управления с выхода формирователя 2; 11 — сигнал на выходе фор»ирователя 25 коротких и»пульсов; и — потенциал на выходе триггеров 21 и 22; e - импульсы Т на выходе III блока ?; ж и — потенциал на выходе триггера 23, выход и Il блока 7; (i — сигнал управления на входе ill блока 7; К и n — положение сигнала управления на выходе

IV блока 7 и выходе элемента 18 задержки.

На фиг.4 — приведены временные диаграммы сигналов в различных точках схемы, иллюстрирующие принцип работы и особенности измерителя, где: q потенциал на выходе 1 формирователя

1; F — импульсы частоты f на выходе формирователя 2:, 11 — положение сигналов на входе сложения счетчика 11; импульсы f на счетном входе счетчика 9; ) — положение сигналов на вычитающе» входе счетчика 11;

à — импульс на выходе счетчика 11;

3 12 к — группы импульсов частоты F », поступающие на соответствующие декады счетчика 13 результата.

Временные диаграммы на фиг.4 иллюстрируют работу измерителя при измерении отношения частот F » = 43,6

<10 Гц и F = 10,3 10 " Гц с точностью до сотой доли отношения

Р, /Р = 4,23, где и — любое целое число.

Цифровой измеритель отношения двух частот работает следующим образом.

В исходном состоянии генератор 8 вырабатывает периодическую последовательность высокостабильных по частоте сигналов, следующих с высокой частотой повторения fä . На входы 14 и 15 поступают периодические сигналы соответствующих частот, которые в формирователях 1 и 2 преобразуются в импульсные последовательности коротких импульсов, следующие с частотами Р, и Р . Реверсивный счетчик 11 и счетчик 13 результата находятся в нулевом состоянии. На первом входе, первом и четвертом выходах блока 7 управления отсутствует разрешающий потенциал в результате чего элементы И 3 — 5 и вентильная группа 10 закрыты. Распределитель 12 импульсов находится в состоянии, при котором его сигнальный вход, соединенный с третьим выходом блока 7 управления, подключен к его первому выходу.

Связи, необходимые для установки в исходное состояние счетчиков 11 и 13, распределителя 12 импульсов, формирователя 1 и блока 7 управления для упрощения на фиг.l не показаны.

Измерения начинаются с подачей на шину 16 разрешающего сигнала. По первому импульсу последовательности Р2 (фиг.3о) формирователь 1 на первом выходе вырабатывает разрешающий сиг1 нал длительностью t= — (фиг.4 ), ко2 торый, поступая на первый вход блока 7, готовит его к работе и одновременно обеспечивает возможность открывания элемента И 3, который начинает пропускать импульсы образцового пери1 ода Т = †-- с генератора 8 на сума мирующий вход (фиг. 4 6) реверсивного счетчика 11. Первый вслед за сигналом Рг сигнал с формирователя 2 (фиг. 4 1 l, ) поступает на блок 7, в ре26326 зультате чего на первом выходе (фиг.3 ) появляется разрешающий потенциал, а на втором (фиг.Зг) запирающий. При этом прекращается подача импульсов Т на суммирующий вход счетчика 11, импульсы То начинают поступать через открытый элемент И 5, элемент ИЛИ 6 на счетный вход счетчика 9. Таким образом, начиная с

»0 этого момента t (фиг.4 ), счетчик 9 заполняется импульсами и периодически сбрасывается в нуль импульсами с выхода формирователя 2, которые через открытый элемент И 4, блок 7 и распределитель 12 импульсов поступают на вход соответствующей декады счетчика 13 результата (интервал Т

sr фиг.4» ).

Через время Т =-=(момент

2 F 9 г фиг. 4 g) состояние формирователя 1 изменится на противоположное. В результате- этого снимается разрешающий потенциал с элементов И 5 и 3 и по25 является на входе элемента И 4. Элемент И 4 открывается, начиная пропускать импульсы Т на вычитающий вход счетчика 11 (фиг.4 ) и продолжая подачу их на счетный вход счетчика 9

30 Код в счетчике ll (пропорциональный интервалу -t фиг.4 6), записанный к моменту прохождения первого импульса Т» на второй вход блока 7 управления, начинает уменьшаться и в момент стирания последнего значения кода в самом старшем разряде счетчика 11 этот сигнал (фиг.4e) воздействует на третий вход блока 7 управления вызывает изменение разрешающих

40 потенциалов на его первом и втором выходах, производя при этом отклю— чение третьего выхода блока 7 от распределителя 12. Одновременно этим же сигналом производится отсоединение

45 сигнального входа распределителя 12 от входа декад целой части отношения счетчика 13 и присоединения сигнального входа по входу декады долей результата счетчика 13. Элемент И 4

50 запирается, прекращая подачу импульсов Т на счетчик 13. К этому моменту импульсы Т подавались на счетчик о

9 в течение интервала в точносчл равного Т (разность t< и t фиг.42), 55 а число импульсов N частоты F<, прошедшее через распределитель 12 на счетчик 13 результата, равно целому числу периодов Т (для выбранного при—

$ 12263 мера N< = 4 фиг.4ж), укладывающемуся в интервале Т . Поскольку каждым имг пульсом с формирователя 2 счетчик 9 обнулился, то на нем остается код

Np остатка интервал 1, — 1. ) той 5 дробной части периода Т„, которая совместно с целым. числом N nepuo1 дов Т составляет длительность ин— тервала Т . На этом по сути кончаетг ся первый цикл работы измерителя цикл определения целой части результата отношения.

С некоторой задержкой, определяемой элементом 17, сигнал с выхода

IV блока управления воздействует на управляющий вход вентильной группы

10, под действием которого она переносит код остатка из счетчика 9 и с умножением в 10 раз записывает его в реверсивном счетчике 11 (интервал фиг ° 4 ) °

После еще одной задержки, необходимой для перезаписи и установки кода в счетчике 11, блок управления

25 вернется в исходное состояние, при котором первый из очередных импульсов формирователя 2 (фиг. 4 о 6) вызовет очередное изменение выходных потенциалов на первом и втором выЗО

:ходах блока 7. Разрешающим сигналом с первого выхода блока 7 открывается элемент И 4 и импульсы Т„ с гене:ратора 8 подаются на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 (фиг.4 ), а также начинается заполнение от нуля счетчика 9 (фиг. 4 ) через элементы 4 и 6. Код счетчика 11, который бып равен 10 N, начинает уменьшаться.

С этого момента времени с выхода фор. мирователя 2 импульсы Т, через тре40 тий выход блока 7 поступают на вход декады десятых долей (импульсы 7 и

8 фиг.4ж) отношения счетчика 13 результата. Этим моментом времени начинается второй цикл работы измери45 теля — цикл определения десятых,цолей результата.

Этот цикл длится до тех пор, пока вычитающими импульсами не обнулится реверсивный счетчик 11, т.е. в тече50 ние интервала времени, равного 10 х Nù Т, . В конце этого интервала, когда в реверсивном счетчике установится код нуля и сигнал такого состояния поступит на третий вход блока 7 управления на счетчик 9 поступит 10 Nù импульсов Т„, но останется в нем код И интервала между последним импульсом с формирователя 2 и моментом поступления (10 N«) его импульса, а на декаду десятых долей результата в счетчик 13 поступит столько импульсов с выхода формирователя 2, сколько целых периодов укладывается в интервале 10 N Т„ . оz

Остальные циклы работы измерителя, т.е. циклы определения сотых, тысячных и т.д. долей результата, осуществляются аналогично второму циклу. Измерение заканчивается после того, как через распределитель импульсов осуществится запись во все декады счетчика результата„

Технические преимущества по сравненио с известным устройством состоят в реализации предлагаемым устройством поразрядного метода счета, что обеспечивает как минимум в Т 10 /пТ г 1 раз повышение быстродействия, причем эффективность использования устройства тем вьш е, чем с большей точностью необходимо производить измерение Г„/F. (п — число, определяющее с какой точностью производится измерение, на— пример, при измерениях с точностью до

5 знака n = 5).

Положительный эффект, который может быть получен от использования изобретения., состоит в расширении функциональных возможностей, обеспечивающий, кроме того, возможность дополнительного определения характера установления частоты (при f=const) формула и з о б р е т е н и я

1. Цифровой измеритель отношения двух частот,, содержащий счетчик результата элемент И и два формирователя, входы которых подключены к входным шинам устройства, о т л и чающий с я тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введены блок управления, два элемента

И, элемент ИЛИ, генератор, счетчик, вентильная группа, реверсивный счет— чик, распределитель импульсов, выходами соединенный со счетчиком результата, причем первый выход первого формирователя соединен с первыми входами блока управления первого и третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и первым выходом блока управления, вторым входом подключенного к выходу второго формиро

1226326

15

25 пы. вателя,а вторь1м выходом соединенного с вторым входом первого элемента

И, третий вход которого соединен с выходом генератора и третьими входами первого и второго элементов И, выходами второго и третьего элементов

И через элемент ИЛИ соединен с информационным входом счетчика, сбросовый вход которого соединен с выходом второго формирователя, выходы всех разрядов счетчика соединены через вентильную группу со старшими разрядами реверсивного счетчика, входы сложения и вычитания которого подключены соответственно к выходам первого элемента и второго элемента И, выход реверсивного счетчика соединен с управляющим входом распределителя импульсов и третьим входом блока управления, сигнальный вход распределителя импульсов соединен с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого соединен с входом управления вентильной груп2. Измеритель по п. 1, о т л и —, ч а ю шийся тем, что блок управления содержит элемент ИЛИ, два элемента задержки,.три триггера, два элемента И, формирователь импульсов, первый вход элемента ИЛИ, входы формирователя импульсов и первого элемента задержки являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока управления, третий вход блока управления соединен с первыми входами триггеров, выход элемента

ИЛИ соединен с вторым входом первого триггера, выход формирователя импульсов соединен через первый элемент И с вторыми входами второго и третьего триггеров, выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с входом формирователя импульсов, второй вход элемента ИЛИ соединен через второй элемент задержки с первым элементом задержки, выходы третьего триггера, второго элемента И и первого элемента задержки являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходами блока управления.

1226326

I t

2 3 9 5 6 7 8 9 И 11 12 и ю — ы п ю,ю г ы е ( дш П Z д г) 8

tn,=-o z ф аЖ нелой части Донада дега Денода сотой

Fy/Р до Fr/Fg доли Fi/Ã

4 и8. Ф

Составитель В.Новоселов

Редактор P.Öèöèêà Техред Л,Олейник Корректор С р

С.Черни

Заказ 2125/42 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,, г.ужгород, ул.Проектная,4