Устройство для цифрового сличения частот

 

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Может быть использовано в метрологии для высокоточного цифрового сличения частот. Цель изобретения - уменьшег ние времени сличения частот. Для этого в устройство введены гегератор 1 импульсов дополнительной частоты,элементы И 2, 3, 4, 12, 13, 16, 19, 26- 30, элементы 7, 8,совпадения, формирователи 9 - 11, 18, 31 импулбсов, блок 14 измерения сдвига фаз, ЭВМ 15, элемент НЕ 17, двухразрядный счетчик 20, RS-триггеры 21 - 25, интерфейс , 32, счетчики 33 - 37, блок 38 сравнения кодов. Кроме того, оно со-- держит генератор 5 импульсов и генератор 6 поверяемой частоты. В уст- . ройстве обеспечено предварительное измерение сдвига фаз поверяемой и стандартной,частот и расчет требуемого времени сличения частот на ЭВМ, 2 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) . (И) дц 4 G 01 R 23/02

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3874342/24-21 (22) 14.02.85 (46) 07.01.87. Бюл. У 1 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины (72) В.Е,Тырса и M,Â.Àðòåìåíêo . (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетель тво СССР

В 1029092, кл. G 01 R 23/02, 1978.

ГОСТ 8.441-81, Меры-частоты и времени высокой точности. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО СЛИЧЕНИЯ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к области информационно-измерительной техники.

Может быть использовано в метрологии для высокоточного цифрового сличения частот. Цель изобретения — уменьшение времени сличения частот. Для этого в устройство введены re< ератор импульсов дополнительной частоты,элементы И 2, 3, 4, 12, 13, 16, 19, 26—

30, элементы 7, 8,совпадения, форми" рователи 9 — 11, 18, 31 импульсов, блок 14 измерения сдвига фаз, ЭВМ

15, элемент НЕ 17, двухразрядный счетчик 20, RS-триггеры 21 — 25, интерфейс,32, счетчики 33 — 37, блок 38 сравнения кодов. Кроме того, оно содержит генератор 5 импульсов и генератор 6 поверяемой частоты. В устройстве обеспечено предварительное измерение сдвига фаз поверяемой и стандартной частот и расчет требуемо, го времени сличения частот на ЭВМ.

2 ил.

1 1282017 2

Изобретение относится к информа- го элемента И 12, второй вход котороционно-измерительной технике и может го подключен к выходу блока 38 сравбыть использовано в метрологии для нения кодов, выход пятого элемента И высокоточного цифрового сличения ча- 12 подключен к R-входу третьего тригстот. гера 23, а также к вторым входам шестого 13 и седьмого 19 элементов И, Цель изобретения — уменьшение врепервые входы которых соединены соотмени сличения частот. ветственно с прямым и инверсным вхоЦель достигается за счет предваридами четвертого триггера, выход рт т ггера 24, вых д тельного измерениЯ сдвига фаз пове- IO е е а И сое инеи с S-вхо" шестого элемента соединен с ряемой и стандартной частоты и расдами четвертого 24 и пятого 25 тригчета требуемого времени сличения чагеров, а выход седьмого элемента И стот на ЭВМ.

13 соединен с R-входом четвертого

На фиг.1 приведена структурная триггера 24, выход второго формиросхема устройства на фиг.2 — временвателя 11 импульсов соединен с R-вхоные диаграммы, поясняющие работу устдами второго 22 и пятого э триггеройства. ров, S-входы второго 22 и третьего

Устройство содержит генератор им23 триггеров соединены между собой, пульсов дополнительной частоты 1, а также через третий формирователь элементы И 2 — 4; генераторы импуль18 импульсов соединены с выходом персов образцовой 5 и поверяемой 6 чавого триггера, прямые выходы всех стот, элементы 7 и 8 совпадения,фортриггеров соединены с первыми входаМирователи 9 — 11 импульсов, элеменми восьмого 26, девятого 27, десято- . го 28, одиннадцатого 29, двенадцато ы И 12, 13, блок 14,измерения сдвиторых подключены через первый элемент сов, элемент И 19, счетчик 20 (двух- И ей т 5 п льсов об аз оИ к генератору вой частоты, а выходы этих элементов менты И 26 — 30, формирователь 31 им- И подключены к пяти счетчикам импульпУльсов, интеРфейс 32, счетчики 33 — 30 „,ов 33 — 37 которые с помощью шины

37, блок 38 сравнения кодов, данных через интерфейс соединены с

В устройстве блок 14 измерения

ЭВМ инверсный выход четвертого триг7 сДвига фаз поДключен через интерфейс гера через пятый формирователь

32 к ЭВМ 15, выходы интерфейса соедипульсов 31 соединен с шиной конца изнены с блоком 38 сравнения кодов и с мерения интерфейса э вторыми входами первых трех элементов

И 2 — 4, вторые входы которых соеди- Устройство работает следующим обнены соответственно с генераторами разом. импульсов образцовой 5, дополнитель- Сигналы образцовой частоты f, с ной 1 и поверяемой 6 частот, выходы щ генератора 5 и поверяемой частоты первого 2 и второго 3, а также второ- f.„ с генератора 6 подаются в блок

ro 3 и третьего 4 элементов И попарно измерения сдвига фаз исследуемых сигподключены к первым и вторым входам налов 14. Результат каждого измереэлементов 7 и 8 совпадений, выходы ния записывается в память ЭВМ 15,где которых соединены с входами двух фор- 5 по истечении определенного.количестмирователей 10 н 1) импульсов, выход ва измерений определяется погрешность первого формирователя 10 подключен измерения фазового сдвига Аt Исхочерез первый вход четвертого 16 эле- пя из найденного значения погрешности мента И к входу двухразрядного счет- at, ЭВМ 15 вычисляет необходимое (расчика 20,первый и второй выходы кото- 50 четное) время сличения с„,р,, и через рого соединены соответ.-..твенно с уста- интерфейс 32 передает цифровой код, новочными входами первого триггера соответствуюший расчетному времени

21, кроме того, второй выход счетчи- измерения t„ в блок 38 сравнения ка 20 через элемент НЕ 17 соединен с кодов. вторым входом четвертого элемента И 55 Определив временной интервал сли16, выход первого формирователя 10 чения .„, ЭВМ 15 через интерфейс 32 соединен также с входом третьего фор- открывает по первым входам элементы мирователя 9 импульсов, выход кото" И 2 — 4, которые пропускают импульсы рого подключен к первому входу пято- образцовой 1„, дополнительной fI u

82017

3 12 поверяемой частот в элементы совХ падения. С выходов элементов И 2 и.

3 импульсы частот и поступают о на элемент совпадения 7, первый импульс совпадения в первом канале (фиг, 2 б) открывает формирователь импульсов 10, который формирует импульсы с периодом, несколько превышающим период следования импульсов совпадения в результате чего на выходе формирователя 10 (фиг.2 е) появляется огибающая пакета совпадений. (Счетчик двоичной информации

20 до прихода пакета совпадений находится в состоянии "0", поэтому на выходе элемента НЕ 17 — "1").

С приходом первой огибающей пакета совпадений в первом канале, счетчик 20 переходит из состояния "0" в состояние "1". Высокий потенциал, снимаемый с единичного выхода счетчика 20 подается на S-вход триггера 21 и устанавливает его в состоя ние "1" (фиг.2 з). При этом открывается элемент И 26 и формирователь ,импульсов 18, а кратковременный импульс, появившийся на выходе формирователя 18 подается на S-входы триггеров 22, 23, устанавливает их в состояние "1" (фиг,2 и, л) и одновременно с элементом И 26 открываются, элементы И 27, 28. В счетчиках 33—

35 начинается счет импульсов частоты т. .о

Счетчик импульсов 33 прекращает счет импульсов в момент появления первого импульса нторого пакета совпадений и первом канале (фиг.2 б).

Этот импульс переводит счетчик 20 из состояния "1" в состояние "0", таким образом закрываются элемент И 16 и триггер 21 (Лиг.2 з).

Счетчик 34 импульсов прекращает счет импульсов частоты f с приходом первого импульса первого пакета совпадений во втором канале (фиг.2 r)» который образован элементами И 3, 4, элементом 8 совпадения и формирователем 11 импульсов. Т.е. перный,импульс совпадения, пришедший с выхода элемента -8 сонпадения открывает формирователь 11, который работает аналогично формирователю импульсов 10, а импульс, снимаемый с выхода формирователя 11 (фиг.? ж) сбрасывает триггер 22 (фиг,2 и) и, таким образом, закрывается элемент И 27. Поступление импульсов частоты в счетчик 34 прекращается.

Устройство находится в таком состоянии до тех пор, пока коды расчетного времени измерения и фактического времени измерения со счетчика импульсов 35 не будут равны. При этом высокий потенциал на выходе блока 38 сравнения кодов (фиг.2 к) открынает

10 элемент И 12 и первый после срабатывания блока сравнения кодон 38 импульс совпадения сбрасывает триггер 23 (фиг.2 л), который закрывает элемент

И 28 и тем самым прекращается счет

15 импульсов в счетчике импульсов 35 (формиронатель 9 служит для получения коротких импульсов фронта огиба ющей пакета).

В момент открывания элемента И

20 12 триггеры 24» 25 через сткрытый элемент И 19 устанавливаются в состояние "1" (фиг.2 м, н). При этом элементы И 29, 30 открываются и с этого момента в счетчики 36, 37 поступают импульсы частоты Е . В счетчике 36 а счет импульсов прекращается с приходом нового пакета совпадений в первом канале (фиг.2 б). По фронту первого импульса этого пакета срабатыва30 ет формирователь 10 и:.ороткий импульс с выхода формирователя 9 через открытые элементы И 12, 13 сбрасывает триггер 24, тем самым закрывается элемент И 29 и счетчик импульсов

35 36 прекращает счет (фиг.2 е, м).

С приходом первого пакета совпадений во втором канале (по истече— нии расчетного времени измерения фиг.2 а) формирователь 11 выда40 ет импульс, который закрывает триггер 25 (фиг,2 ж, н), элемент И 30 и счет импульсов прекращается в счетчике 37. При сбрасывании триггера 24 сбрасывается формирователь импуль45 сов 31 и формирует команду окончания измерения (фиг.2, о). Таким образом, в течение всего времени измерения в счетчиках 33 — 37 будут зафиксированы количества импульсов, пропорцио50 нальные временным интервналам Т

Рт»

Т, t, Т, Т „. Результаты измен рений поступают в ЗВМ по шине данных через устройство сопряжения — интерфейс 32 и на.основании этих данных

ЭВМ вычисляет значение сличаемой частоты по формуле:

1 1с о х ьт „, т, ы + (— -----) с Ьтр ЫР1

128201 где N код, пропорцивремени измекоды, пропорциинтервалам вре- 5 т„, т„, т„ г твенно. п г

И„, Н„

5 цифровой ональный рения цифровые ональные мени Т„ соответс

7 6 с шиной начала измерения интерфейса, а их вторые входы соединены соответственно с выходами генераторов импульсов образцовой, дополнительной и поверяемой частот, выходы первого и второго, а также второго и трегьего элементов И попарно подключены

Экспериментально было установлеФ но, что на частотах около 10 Гц, 10 при Т = 0,24 с оценка СКО измерения временного интервала, соответствующего сдвигу фаз At < = 5,6 10 с при объеме выборки 30 измерений, Следовательно, если, например, =10, 1

° то t„ = /2 26tq/cl,=1,4 5,6 10 /10 = — 1 4 5,6 10 М80 с.Т.е. теоретически сличение частот с заданной точностью, при заданной погрешности измерения сдвига Лаз, можно осуществить не менее, чем за 2 мин °

Расчетное время измерения t „, несколько отличается от фактического времени измерения t,„ (ôèã.2 а), так 25 как окончание измерения не всегда совпадает с приходом первого импульса п-ro пакета совпадений, а фактически (реально) процесс измерения заканчивается с приходом первого им- 30 пульса первого пакета совпадений, появившегося по истечении расчетного времени измерения t„» т.е. фактическое время измерения превышает расчетное. Но если даже мы говорим о сличении частот с заданной точностью, проводимом за 2 мин, то это во много раз меньше времени сличения известных устройств, при условии, что над частотами не проводится никаких манилу- щ ляций (умножение, деление.и т.п.).

Формула изобретения

Устройство для цифрового сличения частот высокостабильных генераторов, содержащее генераторы импульсов образцовой и поверяемой частот, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени сличения; в него 50 введены блок измерения сдвига фаз, подключенный выходами через интерфейс к ЭВИ, блок сравнения кодов, шесть счетчиков, пять триггеров, пять формирователей импульсов, генератор импульсов дополнительной частоты,элемент НЕ, двенадцать элементов И, два элемента совпадения, первые входы первых трех элементов И соединены к первым и вторым входам двух элементов совпадения, выходы которых соединены с входами первого и второгo формирователей импульсов, выход первого формирователя импульсов подключен через первый вход четвертого элемента И к входу двухразрядного счетчика, первый и второй выходы которого соединены соответственно с уста— новочными входами первого триггера, второй выход двухразрядного счетчика через элемент НЕ соединен со вторым входом четвертого элемента И, выход первого формирователя импульсов соединен с входом третьего фор— мирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу пятого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, выход пятого элемента И под— ключен к R-входу третьего триггера, а также к вторым входам шестого и седьмого элементов И, первые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами четвертого триггера, выход шестого элемента И соединен с S-входами четвертого и пято î триггеров, а выход седьмого элемента И соединен с R-входом четвертого триггера, выход второго формирователя импульсов соединен с

R†- входами второго и пятого тригге— ров, S-входы второго и третьего триггерон соединены между собой и с выходом четвертого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера, прямые выхоцы всех триггеров соединены с первыми входами восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого элементов И, вторые входы которых подключены через первый элемент И к генератору импульсов образцовой частоты, в выходы этих элементов И подключены к входам пяти счетчиков импульсов, выходы четырех счетчиков импульсов соединены с шиной данных интерфейса, выход пятого счетчика импульсов соединен с блоком сравнения кодов, инверсный выход четвертого триггера через пятый формирователь импульсов соединен с шиной конца измерения. интерфейса, входы блока измерения сдвигафаз соединеныс соответствующими выходами генераторов импульсов г д и!

Составитель В.Новоселов

Редактор H.Ìàðãoëèíà Техред JI.Cåðäþêîâà Корректор С.Черни

Заказ 7260/42 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, 8-35, Раушская наб., д.4/5 с

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 а

1282017 8 образцовой и поверяемой частот, второй вход блока сравнения кодов соединен через интерфейс с выходом ЭВМ.