Измеритель мгновенной частоты следования импульсов

 

Изобретение Предназначено для измерения частоты следования импульсов , процессов малой скорости, в частности, в кардиологической аппаратуре . Измеритель мгновенной частоты следования импульсов содержит источники 1-3 опорного напряжения, электронные ключи 4, 5, конденсаторы 8, 9, резисторы 10-13, индуктивность 14, нуль-орган 15, входную и выходную шины 17, 18 соответственно, шину 19 управления и блок 16 управления , включающий триггеры 20, 21, схемы И 22-25 и входные и выходные клеммы. Изобретение повышает точность измеренийV 1 з.п. ф-лы, 2 ил. « (Л с ее ел

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 R 23/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3531684/24-21 (22) 27.12.82 (46) 23.11.87. Бюл. В 43 (71) Куйбышевский авиационный ин- " ститут им. акад.С.П.Королева (72) В.А.Медников и А.Н.Порынов (53), 621. 317 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 962816, кл. С 01 R 23/06, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МГНОВЕННОЙ ЧАСТОТЫ

СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение предназначено для измерения частоты следования импуль- .

„„Я0„„1354126 А 1 сов, процессов малой скорости, в частности, в кардиологической аппаратуре. Измеритель мгновенной частоты следования импульсов содержит источники 1-3 опорного напряжения, электронные ключи 4, 5, конденсаторы 8, 9, резисторы 10-13, индуктивность 14, нуль-орган 15, входную и выходную шины 17, 18 соответственно, шину 19 управления и блок 16 управления, включающий триггеры 20, 21, схемы И 22-25 и входные и выходные клеммы. Изобретение повышает точность измерений, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

135412

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения частоты следования импульсов, процессов малой скорости, в

5 частности, в медицине, в кардиологической аппаратуре для контроля за сердечной деятельностью человека.

Цель изобретения — повышение точности измерений. 10

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства, Устройство содержит первый, второй и третий источники 1-3 опорного напряжения, первый и второй электронные ключи 4 и 5, первый и второй электронные разрядные ключи 6 и 7, первый и второй конденсаторы 8 и 9, первый, второй, третий и четвертый резисторы 10-13, индуктивность 14, нуль-орган 15, блок 16 управления, входную и выходную шины 17 и 18 и шину 19 управления. 25

В одном из возможных вариантов исполнения блок 16 управления содержит первый и второй триггеры 20 и 21, первую, вторую, третью и четвертую схемы И 22-25, три входных и четыре выходных клеммы.

В измерителе мгновенной частоты следования импульсов вход блока управления соединен с входной шиной 19, а первый, второй и третий выходы бло-! 35 ка управления связаны с управляющими входами соответственно первого 4, второго 7 и третьего 6 электронных ключей, первый вывод первого конденсатоPG 8 oe HHeH e b b 0 oM Ре Н - 4Р тора 10, второй вывод первого резистора соединен через третий электронный ключ с вторым выводом первого конденсатора 8 и с выходной шиной 18, связанной с первым выводом первого ис-45 точника 1 опорного напряжения через первый электронный ключ 4, первый вывод второго источника 2 опорного напряжения соединен с первым выводом второго резистора 11 и через четвертый электронный ключ 5 — с первыми выводами первого 8 и второго 9 конденсаторов и с аналоговым входом второго электронного ключа 7, выход которого соеДинен с вторыми выводами второго 11 и третьего 12 резисторов

55 и через индуктивность 14 — с первым входом нуль-органа 15 непосредственно и через четвертый 13 резистор — с

6 2 вторым входом нуль-органа 15, связанным с вторым выводом второго конденсатора 9 и с первым выводом третьего источника опорного напряжения, вторые выводы всех источников опорного напряжения. соединены с шиной нулевого потенциала и с первым выводом третьего резистора 12, выход нуль-органа соединен с третьим входом блока управления., второй вход которого связан с шиной управления, а четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом четвертого электронного ключа 5.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (до поступления на входную шину 17 импульсов, частота следования которых подлежит измерению) на шине 19 управления устройства присутствует напряжение нулевого уровня.

При этом на всех выходах блока 16 управления установлено напряжение нулевого уровня (уровня логического нуля). Электронные ключи 4-7 разомкнуты. Напряжение нулевого уровня присутствует также на выходе нуль-органа 15 (следовательно, и на третьем входе блока 16 управления, а также на выходной шине 18 устройства (фиг.2).

Запуск устройства в работу производится сигналом Пуск" — коротким импульсом, поступающим в момент с шины 19 управления на второй вход блока 16 управления, который в ответ на это формирует с момента t на своих первом и четвертом выходах напряжения уровня логической "1" (фиг.2 в, д), которые поступают на управляющие входы электронных ключей соответственно 4 и 5, отчего последние с момента t< замыкаются на время действия напряжений на их управляющих входах.

При этом с момента t конденсатор

8 заряжается до величины напряжения, определяемой значением

= U — U сз где U1 — величина напряжения на выходе источника 1 опорного напряжения;

U — величина напряжения на выходе источника 2 опорного напряжения, а конденсатор 9 с момента t заряжается до величины напряжения, определяемой выражением

1354126

4 разряжается с момента t на резисв тор 10. Напряжение на конденсаторе 8 изменяется согласно

С9 2 031 где R«

/ вод в 2 где U — величина напряжения на выходе источника 3 опорного напряжения.

С приходом первого импульса в момент времени на входную шину 17 и на первый вход блока 16 управления, последний с момента t2 формирует на своем втором выходе напряжение уровня логической "1", а на четвертом выходе блока 16 управления — уровень напряжения меняется с логической

1" на уровень логического "0", от 15 чего электронный ключ 5 с момента размыкается, а электронный ключ 7 с этого же момента времени замыкается.

При этом в контуре, состоящем из последовательно включенных конденса- 2р тора 9, резистора 13, индуктивности

14 и замкнутого электронного ключа

7, наступает колебательный процесс, обусловленный энергией электрического поля, накопленной конденсатором 25

9 и энергией магнитного поля, накопленной индуктивностью 14. Напряжение на конденсаторе 9 изменяется с момента времени 1 по закону затухающих синусоидальных колебаний (фиг.2е) др

t-t,=i e, U (t>t ) = (U, — U ) e величина сопротивления резистора 10; величина емкости конденсатора 8; интервал времени задержки формирования экспоненциально изменяющегося напряжения на конденсаторе 8, определяемый выражением

Напряжение на выходной шине 18 устройства, определяемое суммой напряжений на конденсаторе 8 и 9 опорного источника 3, изменяется по закону ваа

) о св + апроксимирующему с момента t гипер-. болическую зависимость

U (t>t ) = D е sin(at-(1) ), в(1 где р,(, в — соответственно частоты, начальная фаза и декремент затухания;

D — - коэффициент пропорциональности. . Напряжение, падающее на резисторе 13, поступает на входы нуль-орга- 4р на 15. В моменты времени, соответствующие нулевым значениям тока в контуре, а следовательно, и нулевым значениям напряжения на резисторе 13, на выходе нуль-органа 15 вырабатыва45 ются импульсы напряжения (фиг.2ж), поступающие на третий вход блока 16 . управления, который реагирует на первый из них, приходящий в момент и появлением в этот же момент времени на своем третьем выходе напряжения уровня логической "1" (фиг.2з), а на первом выходе блока 16 управления напряжение изменяется с логической

"1" на уровень логического "0" (фиг.2в).

При этом с момента Сэ электронный ключ 4 размыкается, а электронный ключ 6 замыкается, и конденсатор 8

V =К( где К вЂ” коэффициент пропорциональности; — время, отсчитанное от момента t2

С момента t прихода второго импульса импульсной последовательности на входную шину 17 устройства и на первый вход блока 16 управления, на всех выходах последнего уровни напряжений с этого момента становятся нулевыми, и напряжение на выходной шине 18 устройства сохраняется неизменным до нового цикла измерений (фиг.2и момент t ). Это напряжение соответствует измеренному значению мгновенной частоты следования импульсов.

Работа одного из возможных примеров реализации блока 16 управления (фиг.2) заключается в следующем.

В момент времени t триггеры 20 и 21 сбрасываются импульсом "Пуск", поступившим на их нервые входы с второго входа блока 16 управления, и на их инверсных выходах с момента t

13541 устанавливаются напряжения уровня логической "1". Напряжение уровня логической 1 с инверсного вь|хода триггера 20 поступает на первый выход блока 16 управления и на вторые

5 входы схем И 23 и 25. На первом входе последней присутствует напряжение уровня логической "1", В результатеэтого на выходе схемы И 25 формиру-, ется напряжение уровня логической

"1", которое поступает на четвертый выход блока 16 управления (фиг.2д).

В момент времени t импульс измеряемой импульсной последовательности поступает с первого входа блока 16 управления на первый вход схемы И 23, на выходе которой в момент 1 формируется импульс напряжения, который поступает на второй (счетный) вход триггера 21, в результате чего уровни напряжений на выходах триггера 21 изменяются на противоположные. При этом напряжение уровня логической

"1" с прямого выхода триггера. 21 по- 25 ступает на второй выход блока 16 управления (фиг.2г), а нулевой уровень напряжения с инверсного выхода триггера 21 закрывает схему И 25, на выходе которой также устанавливается нулевой уровень напряжения, поступающий ка четвертый выход блока. 16.

В момент времени t импульс напряжения с третьего входа блока 16 управления поступает на второй вход триггера 20 и взводит его, н результате чего уровни напряжений на выходах триггера 20 изменяются на противоположные. При этом нулевой уровень напряжения с инверсного выхода

40 триггера 20 поступает на первый выход блока 16 (фиг.2в), а напряжение уровня логической "1" с прямого выхода триггера 20 поступает на вторые входы схем И 22 и 24. На выходе схемы И 24 с момента t> формируется на45 пряжение уровня логической "1", которое поступает на третий выход бло.ка 16 управления (фиг.2з).

Последующие. импульсы, поступающие на третий вход блока 16 в интервале времени t ctct не изменяют состояние блока 16 управления, установившееся с момента t, если на второй вход блока 16 не поступают пусковые импульсы.

В момент времени t4 второй импульс измеряемой импульсной последователь26 6 ности с первого входа блока 16 поступает на первые входы схем И 22 и 23.

В пезчльтате этого на выходе схе-. мы И 22 формируется с момента t4 напряжение уровня логической "1", которое поступает .на третий вход триггера 21 и устанавливает егоs исходное состояние. При этом нулевой уровень напряжения с прямого выхода триггера 21 поступает на второй выход блока 16 (фиг.2г) и на первый выход схемы И 24,, закрывая последнюю, в результате чего на выходе схемы

И 24 с момента г. устанавлиается нулевой уровень напряжения, поступающий на третий выхоц блока 16 управления (фиг.2з).

В отличие от известного устройства, предлагаемое обеспечивает более высокую точность измерения мгновенной частоты следования импульсов и более высокое быстродействие на время коммутации и переходных процессов блока фиксации и памяти, так как в нем отсутствует присущии известному устройству блок фиксации и памяти. Его функции в предлагаемом устройстве реализуются внутренними свойствами последнего.

Формула изобретения

1 ° Измеритель мгновенной частоты следования импульсов, содержащий входную и выходную шины, два источника опорного напряжения, два конденсатора, резистор, три электронных клю-. ча, блок управления, вход которого соединен с входной шиной, а первый, второй и третий выходы блока управления связаны с управляющими входами соответственно первого, второго и третьего электронных ключей, первый вывод первого конденсатора соединен с первым выводом резистора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности,, в него введены шины управления, третий источник опорного напряжения, индуктивность, нуль-орган, четвертый электронный ключ, второй, третий и четвертый резисторы, причем второй вывод первого резистора соединен через третий электронный ключ с вторым выводом первого конденсатора и с выходной шиной, связанной с первым выводом первого источника опорного напряжения через первый электронный ключ, первый вывод второго источника опорного напряже1354126

2. Измеритель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок упй (ftf

lite) Пусй

О м>

fh»

peg

2%а ею

Vhe

Цщ

У(»!

he

Uie

Э бе»

И(м) Составитель В, Новоселов

Техред Л.Олийнык

«Ь

Редактор А.Ворович

Корректор С.Шекмар

Заказ 5689/40

Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния соединен с первым выводом второго резистора и через четвертый электронный ключ — с первыми выводами первого и второго конденсаторов и с аналоговым входом второго электронного ключа, выход которого соединен с вторыми выводами второго и третьего резисторов и через индуктивность— с первым входом нуль-органа непосред- 10 ственно и через четвертый резистор с вторым входом нуль-органа, связанным с вторым выводом второго конденсатора и с первым выводом третьего источника опорного напряжения, при этом вторые выводы всех источников опорного напряжения соединены с шиной нулевого потенциала и с первым выводом третьего резистора, выход нуль-органа соединен с третьим входом блока управления, второй вход которого связан с шиной управления, а четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом четвертого электронного ключа. 25 равления содержит два триггера, четыре схемы И, причем первые входы первой и второй схем И соединены с вход- ной шиной, первый и второй входы первого триггера связаны соответственно с шиной управления и с выходом нульоргана, прямой выход первого триггера соединен с.вторыми. входами первой и третьей схем И, а инверсный выход первого триггера соединен с вторыми входами второй и четвертой схем И и с управляющим входом первого электронного ключа, прямой выход второго триггера связан с управляющим входом второго электронного ключа и с первым входом третьей схемы И, выход которой соединен с управляющим входом третьего электронного ключа, выход четвертой схемы И связан с управляющим входом четвертого электронного ключа, а первый вход четвертой схемы И соединен с инверсным выходом второго триггера, первый, второй и третий входы которого связаны соответственно с первым входом первого триггера, с выходом второй схемы И и с выходом первой схемы И.