Устройство для измерения отношения частот

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для автоматического измерения отношения средних частот следования импульсов. Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых отношений частот при сохранении постоянной относительной погрешности. Поставленная цель в устройстве для измерения отношения частот достигается тем, что в него введены элемент И 5, триггеры 9, 10, коммутатор 14, многоразрядный селектор-мультиплексор 16, многоразрядный элемент И 18, элемент ИЛИ 19, элементы И 20, 21, 23. Кроме того, устройство содержит временной селектор 1, многодекадный десятичный счетчик 2, триггер 3, дешифратор 4, триггер 6, селекторы-мультиплексоры 7, 8, триггер 11, коммутаторы 12, 13, декадный делитель 13 частоты, счетчик 17 импульсов, формирователь 22, блок 24 вывода. 1 ил.

1 4 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . . РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 С 01 R 23/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4470939/21 (22) 02.08.88 (46) 07.07.91, Бюл, ¹- 25 (72) В.Ю.Беляев (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1308925, кл, Г 01 R 23/ 10, 1987.

Авторское свидетельство СССР № 1147997A, кл, G 01 R:23/10,. .21.03.83.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для автоматического измерения отношения средних частот следования импульсов.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых отношений частот при сохранении постоянной от1661664 носительной погрешности, Поставленная цель в устройстве для измерения отношения частот достигается тем, что в него введены элемент И 5, триггеры 9, 10, коммутатор 14, многоразрядный селектор-мультиплексор 16, многоразрядный элемент И 18, элемент

ИЛИ 19, элементы И 20, 21, 23, Кроме!

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для автоматического измерения отношения средних частот следования импульсов.

Цель изобретения — расширение диа- 20 .пазона измеряемых отношений частот при сохранении постоянной относительной погрешности измерения.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения отношения частот.

Устройство для измерения отноше,ния частот содержит временной селектор 1, десятичный счетчик 2, триггер 3, дешифратор 4, элемент И 5, 30 триггер б, селекторы-мультиплексоры

7 и 8, триггеры 9 — 11, ксммутаторы 12-14, декадный делитель 15 частоты, селектор-мультиплексор 16, десятичный счетчик 17 импульсов, элемент И 18, элемент ИЛИ 19, элементы И 20 и 21, формирователь 22 импульсов, элемент И 23, блск 24 вывода, шину 25 индикации, входные шины 26 и 27.

Входная шина 26, на которую поступает частота f1 (делимое), соединена с первым входом временного селектора 1, выход которого соединен с счетным входом счетчика 2, выход которо- 45

ro соединен с входом триггера 3, прямой выход которого соединен с соответствующим входом блока 24 вывода, второй вход которого соединен с выходом многоразрядного селектора-муль50 типлексора 16, информационные входы которого соединены с выхолами разрядов счетчика. 2, разрядные выходы (m-1)-й и m-й декад которого соединены с входами дешифратора 4, .выход которого соединен с первым входом

55 элемента И 5, выход которсго соеди, нен с информационным входсм триггера

6, прямой выход которого соединен с того, устройство содержит временной селектор 1, многодекадный десятичный счетчик 2, триггер 3, дешифратор 4, триггер 6, селекторы-мультиплексоры

7, 8, триггер 11, коммутаторы 12, 13, декадный делитель 13 частоты, счетчик 17 импульсов, формирователь 22, блок 24 вывода. 1 ил. первым входом коммутатора 13, выход которого соединен с информационным входом триггера 11, прямой выход которого соединен с соответствующими входами коммутаторов 12-14, вторым входом временного селектора 1 и первым входом формирователя 22, первый выход которого соединен с входами обнуления счетчика 2, триггеров 3 и 6, счетчика 17, разрядные. выходы которого соединены с управляющими входами селекторов-мультиплексоров 7 и 8, с соответствующими входами блока

24 вывода и элемента И 18, второй вход которого соединен с соответствующими входами коммутаторов 13 и 14, блока 24 вывода и прямым выходом триггера 10, инверсный выход которого соединен с вторым вхбдом элемента И 5 и соответствующим входом коммутатора

14, выхбд которого соединен со счетным входом счетчика 17, выход селектора-мультиплексора 8 соединен с .соответствующими входами коммутаторов

13 и 14, выход селектора-мультиплексора 7 соединен с соответствующим входом коммутатора 14, шина 25 индикации и входная шина 27, на которую поступает частота f< (делитель) соединены с соответствующими входами коммутатора 12, выход которого соединен с входом декадного делителя 15, выход соответствующего разряда которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 19 и первым входом элемента И 21, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера 9 и вторым входом элемента И 20, первый вход которого соединен с соответствующим выходом счетчика 2 и вторым входом элемента ИЛИ 19, выход которого соединен с R-входом триггера 9, S-вход которого соединен с входами обнуления декад делителя 15 и вторым выходом формирователя 22, второй

1661664

30 некоторого переходного процесса устройство автоматически приходит в исходное состояние, заключающееся в нахождении триггеров 10 и 11 в единичном состоянии, а триггеров 3 и 6— в нулевом. При этом счетчик 2 и делитель 15 также обнуляются и начинается режим "Счет". Проиллюстрируем это примерами, Триггер 11 находится в нулевом состоянии (режим "Индикация" ), Если триггер 10 находится также в нулевом состоянии, то триггер 11 установится в единичное состояние после прихода импульса на вход элемента И 23, т.е. не позже, чем через 10 имк пуЛьсов, поступивших на шину 25. Если триггер 10 находится в единичном состоянии и k ) m, то установка триг . гера 11 в единичное состояние осу40

55 вход которого соединен с соответствующим входом коммутатора 12, первым входом элемента И ?3 и инверсным выходом триггера 11, S-вход которого соединен с выходом элемента И

23, второй вход которого соединен с соответствующим выходом делителя 15, выходы декад которого соединены с соответствующими информационными входами селектора-мультиплексора 8, выход элемента И 18 соединен с управляющим входом селектора-мультиплексора 16, выходы элементов И 20 и 21 соединены соответственно с S- u Rвходами триггера 10, m-e, (m+1)-е, М-е выходы декад десятичного счетчика 2 соединены с соответствующими информационными входами селекторамультиплексора 7. М вЂ” общее количест- 20 во декад в счетчике 2 (И )тп), В качестве блока 24 вывода может использоваться цифропечатающее устройство, устройство индикации. с цифровым табло и т,д. При выводе ман- 25 тиссы результата измерения в виде m десятичных цифр выход селектора-мультиплексора 16 является многоразряд-, ным и имеет m десятичных разрядов (или 4m двоично-десятичных).

При этом на выход селектора-мультиплексора 16 поступают сигналы с выходов m включенных подряд декад счетчика 2.. Номера декад определяются кодом сигнала, присутствующего на

35 управляющем входе селектора 16.

При пе рв он ач аль н ом в ключе ни и ус тройство может находиться в произ вольном состоянии. После окончания ществится не позже, чем через 10 импульсов, поступивших на шину 25, импульсом, поступившим на вход С триггера 1 I через коммутатор 13. Н«! этом оканчивается переходной процес

Триггер 11 находится в единичном состоянии (режим "Счет" ). Если триггер 10 находится в единичном состоянии, а триггер 9 в нулевом, то импульсом, поступившим на вход делителя 15 с выхода m-й декады делителя

15, триггер 11 установится в режим

"Индикация" и далее процесс будет протекать как описано выше. Если триггер 9 будет находиться в единичном состоянии, то через и импульсов, пришедших на шину 26 или шину

27, триггер 10 изменит свое состояние или останется в единичном состоянии, Если триггер 10 находится в нулевом состоянии, то триггер 6 через определенное количество импульсов, пришедших на шину 26, установится сигналом с выхода дешифратора 4 в единичное состояние и импульсом, поступившим с выхода мультиплексора 8, триггер 11 изменит свое состояние на режим Индикация . При этом после окончания режима "Индикация" переходной процесс завершается.

Результат измерения, полученный в переходной период будет неверным и он не принимается во внимание потребителем. После окончания же переходного процесса (переход из режима

"Индикация" в режим "Счет| ) устройство сигналом, вырабатываемым формирователем 22, устанавливается в исходное состояние и дальнейшие измерения будут достоверны.

Режим работы устройства зависит от соотношения частот f и Г, Пусть

f< (f<, тогда через и периодов сигнала, поступающего на шину 27, триггер 10 установится в нулевое положение. Выбор числа и (1 < и <10) зависит от регулярности входного сигнала и определяет номер разрядов счетчика

2 и делителя 15, к выходам которых подключены входы элемента ИЛИ 19. Типичное значение n = 8. Элемент ИЛИ

19, триггер 9 и элементы И 20 и 21 разрешают установку триггера 10 только первым импульсом, сформированным на выходе младшего разряда делителя

15. После установки триггера 10 в ну- . левое положение элемент И 5 открывается, коммутатор 14 подключает к вхо1661664

10 ду счетчика 17 выход селектора-муль— типлексора 8, а коммутатор 13 разрешает подключение к входу триггера 1! выход селектора-мультиплексора 8.

После прихода десяти импульсов на шину 27 на выходе коммутатора. 14 формируется импульс, который переводит с четчик 17 в следующее состояние. При

1 этом селектор-мультиплексор 8 подключ!ает вход коммутатора 14 к выходу второй,цекады делителя 15. Следующее переключение счетчика 17 осуществляется после прихода на шину 27"ста импульсов и т.д. Таким образом в счетчик 17 записывается число, определяющее порядок числа импульсов, приходящих на шину 27. Многоразрядный элемент И 18 закрыт нулевым уровнем, присутствующим на выходе триггера 10, т.е. на управляющем входе селектора мультиплексора 16 присутствует код числа 0, что соответствует подключению к входам блока 24 вЫвода выходов разрядов первых m декад счетчика 2. Число m определяется требуемой погрешностью измерения. Типичное значение m=,2,...,8, Дешифратор 4 вырабатывает на своем выходе импульс при записи в десятичный счетчик 2 такого числа, при котором в (m-2)-х первых декадах счетчика 2 записаны состояния

"0", а в (m-1)-й и m-й декадах записано определенное число И. Выбор числа N при реализации устройства опрЕделяется регулярностью входных сигналов (О (М 19). Для регулярных сйгналов N = 9. После этого триггер

6 меняет свое состояние и подключает выход селектора-мультиплексора 8 к входу триггера 11 через коммутатор

13. После прихода на вход 27 10 импульсов,, где R — математический порядок результата измерения отношения частот, триггер 11 переходит в состояние "Индикация". Таким образом за время, равное длительности

1О импульсов, приходящих на шину 27, c÷åò÷èê 2 насчитывает L< импульсов.

После переключения триггера 11 в положение "Индикация" выключается временной селектор 1, переключается коммутатор 12, включается элемент И

23, через коммутатор 12 поступают импульсы с шины 25, куда приходит сигнал индикации, на вход делителя

15. После прихода на шину 25 10 ,k импульсов, где k — номер декады

55 делителя 15, выход которой подключен к входу элемента И 23, триггер 11 вновь устанавливается в режим "Счет" формирователь 22 вырабатывает имУ пульсы обнуления счетчиков 2 и 17, триггеров 3 и 6, делителя 15 и установки в единичное состояние триггера 9 и процесс измерения повторяется. Число "k" определяется требуемым временем индикации и частотой следования импульсов, приходящих на шину 25.

Рассмотрим случай f < о 1 (триггер

11 находится в положении "Счет" ).

Тогда через и периодов сигнала, поступающего на шину 26, триггер 10 устанавливается в единичное положение. При этом к входу счетчика 17 через коммутатор 14 подключается выход селектора-мультиплексора 7, элемент И 5 закрывается и к входу триггера 11 через коммутатор 13 подключается выход (m-1)-й декады делителя

15. После поступления на шину 26 10 импульсов на выходе селектора-мультиплексора 7 формируется импульс, который переводит счетчик 17 в следующее состояние. При этом селектормультиплексор 7 подключает вход ком- мутатора 14 к выходу (т+.1)-й декады счетчика 2. Следующее переключение счетчика 17 произойдет после прихода на шину 26 10 импульсов и т.д. TaWlk t ким образом в счетчик 17 записывается число, определяющее порядок числа импульсов, приходящих на шину 26.

Разрядные выходы счетчика 17 через открытый элемент И 18 подключены к управляющему входу селектора-мультиплексора 16. Поэтому, если в счетчик

17 записано число S, то к соответствующему входу блока 24 вывода через селектор-мультиплексор 16 подключаются разрядные выходы (S+1)-й,..., (S+m)-й декад счетчика 2. После прихода 10 импульсов на шину 27

tn-1 на выходе (m-1)-й декады делителя 15 формируется импульс, который через открытый коммутатор 13 поступает на вход триггера 11, переводя его в положение "Индикация". Таким образом за время, равное длительности 10 11 им( пульсов, приходящих на шину 27,счетчик 2 насчитывает L импульсов.

Работа устройства в режиме "Индиl1 кация аналогична описанному выше процессу.

1661664

50

Работу блока 24 вывода можно пояснить на примере выполнения его,в виде устройства индикации с цифровым табло. В этом случае блок 24 вывода состоит иэ набора дешифраторов и набора цифровых индикаторов, которые могут быть светодиодными или жидкокристаллическими матрицами или газонаполненными лампами. Каждый из выходов де-1р кад селектора-мультиплексора 16 и счетчика 17 подключен к входам соответствующего дешифратора, выход которого подключен к цифровому индикатору, IIpH этОм кажДый из ВыхОДОВ 15 указанных декад представляет собой двоичный код десятичного разряда, высвечиваемого цифровым индикатором.

Результат измерения отсчитывается после переключения триггера 11 в положе- 20 ние "Индикация" и представляется в десятичной форме а 10 Ь, где а — число, записанное в m декадах счетчика

2, выводимых в блоке 24 вывода (старшие разряды числа L< или чис- 25 ло L.), Ь вЂ” число, записанное в,счетчик 17. Знак порядка, стоящий перед числом Ь, определяется положением триггера 10. При нулевом положении триггера 10 выводится знак "минус".

От положения триггера 10 может изменяться и положение децимальной запятой числа а. При переполнении счетчика 2 триггер 3 опрокидывается в противоположное состояние и в блоке

24 вывода включается индикатор "Переполнение", По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает большим диапазоном измеряемых отношений частот. Действительно, если в известном устройстве первый десятичный счетчик содержит m декад, а делитель частоты имеет q декад, то нижняя граница измеряемого отношения частот равна „ 45

Г1/Г, 7 10, а верхняя 61/fZñ 10, При этом предполагается, что выходы всех m декад первого счетчика импульсов подключены к блоку вывода, и числа, записанные в этих m декадах, выводятся на цифровом табло (блоке вывода). Уменьшение количества выводимых на цифровое табло декад (меньше ш) приводит к увеличению нижней границы измеряемого отношения. Для предлагаемого устройства нижняя граница измеряемого отношения также составляет f1/fz >

-Сагал

)10, а верхняя граница при выводе на цифровое табло также m десятичных разрядов равна f

М rnwi

С. 10 . Таким образом выигрыш в расширении диапазона измеряемых отношений частот равен 10 M раз.

В частности при m = 3 и M 8 выигрыш составляет четыре десятичных порядка (10 раз). формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения отношения частот, содержащее временной селектор, два десятичных счетчика, три триггера, декадный делитель частоты, два селектора-мультиплексора, два коммутатора, блок вывода, дешифратор. две входных шины, шину индикации, формирователь, первый выход которого соединен с .обнуляющими входами первого и второго десятичных счетчиков, первого и третьего триггеров, второй выход формирователя соединен с обнуляющим входом декадного делителя частоты, выходы декад которого соединены с информационными входами первого селектора-мультиплексора, вход управления которого соединен с разрядными выходами второго десятичного счетчика, входом управления второго селектора-мультиплексора и соответствующими входами блока вывода, первый вход которого через последовательно соединенные первый триггер, первый десятичный счетчик, временной селектор соединен с первой входной шиной устройства, вто-. рая входная шина и шина индикации которого соединена с соответствующими информационными входами первого коммутатора, выход которого соединен со счетным входом декадного делителя частоты, выход (m-1)-й декады которого соединен с соответствующим входом второго коммутатора, прямой выход второго триггера соединен с вторым входом временного селектора, соответствующими входами первого и второго коммутаторов и первым входом формирователя, второй вход которого соединен с соответствующим входом первого коммутатора и с инверсным выходом второго триггера, информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, разрядные выходы (m-1)-й, m-й декад первого десятичного счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора, 1661664

Составитель В. Котов

Редактор Е,Папп Техред С,Мигунова Корректор Н.Ревская

Заказ 2120 Тираж Подписное

ВНИКЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 выход первого селектора-мультиплексора соединен с соответствующим входом второго коммутатора, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона отношения измеряемых частот, в него введены два триггера, четыре элемента И, третий коммутатор, элемент ИЛИ, многораз( ядный элемент И, многоразрядный сеектор-мультиплексор, информационные ходы которого соединены с соответствующими разрядными выходами перво о десятичного счетчика, соотвЬтст ующие входы блока вывода соединены выходными шинами многоразрядного селектора-мультиплексора, шины управления которого соединены с выхоДом многоразрядного элемента И, второй вход которого соединен с соответ- 20 1твующими входами блока вывода, втоДого и третьего коммутаторов и прямым выходом пятого триггера, инверсный выход которого соединен с соответствующим входом третьего коммута- 25 тора и вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом дешифратора, выход первого элемента И соединен с информационным входом третьего триггера, прямой вы- 30 ход которого соединен с соответствующим входом второго коммутатора, выход соответствующего младшего разряда декадного делителя частоты сое-, динен с первым входом элемента ИЛИ и

Первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом четвертого триггера и вторым входом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом соответствующего младшего разряда первого десятичного счетчика и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с обнуляющим входом четвертого триггера, вход установки в "1" которого соединен с вторым выходом формирователя, второй вход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом соответствующей декады декадного делителя частоты, вход установки в "1" второго триггера соединен с выходом четвертого элемента И, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно с входами установки в "1" и в "0" пятого триггера, соответствующие выходы декад первого десятичного счетчика соединены с информационными входами второго селектора-мультиплексора, выход которого соединен с соответствующим входом третьего коммутатора, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, разрядные выходы которого соединены с соответствующими входами многоразрядного элемента И, выход первого селектора-мультиплексора соединен с соответствующим входом третьего коммутатора, третий управляющий вход которого соединен с прямым выходом второго триггера.