Устройство для измерения средней частотыследования импульсов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВ ВТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<т847219 (61) Дополнительное к авт. свид- ву (22) Заявлено 180679 (21) 2780331/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 150781. Бюллетень ето 26

<51) М. Ê.

G 01 R 23/02 Государственный комитет

СССР но лелям изобретений и открытий (53) УДК 621. 317 (088.8) Дата опубликования описания 150781 (72) Авторы изобретения

П.M. Мадяр и Т.A. Мадяр

1

E (71) За яв ит ель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕИ

ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах для измерения средней частоты следования

t импульсов в пачке или в серии пачек импульсов, а также частоты следования непрерывной последовательности импульсов.

Известно устройство для измерения средней частоты, содержащее три счетчика, элементы И, генератор эталонной частоты (1).

Недостатки этого устройства — увеличение погрешности измерения при большом количестве пачек в одном измерении и ограничение функциональных возможностей.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для измерения частоты, содержащее счетчики, элементы И, триггеры, генератор эталонной частоты (2).

Однако данное устройство значительно сложнее и обладает дополнительной погрешностью измерения за счет нестабильности (разброса) формирования конца мерного интервала времени из пачки измеряемых импульсов. Эта нестабильность получается за счет асинхронности импульсов измеряемой и эталонной частоты. Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения средней частоты следования импульсов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, соединенный через первый элемент И со счетными входами вспомогательного счетчика и счетчика эталонной частоты, триггер, прямой выход которого подключен к управляющему вяоду первого и второго элемента И, выход второго элемента И соединен со счетным входом счетчика измеряемой частоты и Через первый элемент ИЛИ со входом "установка нуля" вспомогательного счетчика, а вход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера, шина "Установка нуля" соединена с соответствующими входами счетчиков эталонной и измеряемой частот и с входами первого и второго элементов ИЛИ, четвертый элемент. И, введен элемент ИЛИ-НЕ, а счетчик эталонной частоты выполнен реверсивным, причем выходы третьего

847219 и четвертого элементов И через элемент ИЛИ-НЕ соединены со счетным входом триггера, а прямой выход триггера подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом вспомогательного счетчика и первым управяющим входом реверсивного счетчика талонной частоты, второй управляющий вход которого соединен с инверсным выходом вспомогательного счетчика, выход счетчика эталонной частоты соединен нчерез второй элемент ИЛИ с входом "установка нуля" триггера.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграьвия, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения частоты следования импульсов содержит генератор 1 импульсов эталонной частоты, реверсивный счетчик 2 эталонной 20 частоты, вспомогательный счетчик 3, счетчик 4 измеряемой частоты, триггер 5, элемент 6 ИЛИ-НЕ, элементы

7-10 И, элементы 11 и 12 ИЛИ, шины

13 и 14 входа. Триггер 5 выполнен на д элементах 15-22 И-HE.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии по управляющей шине 14 входа на устройство поступает сигнал уровнем логической

"1", который устанавливает все разряды счетчиков 2 и 4 (через элемент

12 ИЛИ) счетчика 3 в обнуленное состояние, а также (через элемент 11

ИЛИ) на соединенные входы й, J, К триггера 5. При наличии сигнала уровнем логической "1" на соединенных входах J-К, вход триггера 5 блокируется и он не реагирует на входные тактовые импульсы, поступающие на 40 вход Т. Сигнал уровнем логическая

"1" на входе К основного трактируе мого триггера устанавливает его в состояние "0", и так как элементы

17 и 21 открыты (отсутствуют сигналы с выходов элементов 15 и 19) осуществляется "Запись" информации иэ основного триггера во вспомогательный, т.е. на прямом выходе 2 триггера 5 Устанавливается сигнал уров- щ нем логический "0". Таким образом, устройство принимает исходное состояние.

По команде "Измерение" сигнал уровня логическая "1" снимается с шины

14 входа. С этого момента времени снимается блокировка триггера 5 по входам J-К, снимаются сигналы обнуления счетчиков 2-4 .и устройство готово к приему первой пачки импульсов измеряемой частоты. 60

Импульсы измеряембй частоты (Ов на фиг. 2) через открытый элемент

10 И, схему 6 ИЛИ-НЕ поступают на счетный вход (U на фиг. 2) триггера 5. Так как триггер 5 по счетному б5 входу запускается только положительным перепадом напряжения, то он переходит в состояние "1" в момент окончания первого импульса измеряемой частоты (Uf- на фиг. 2). С этого момента времени сигнал уровнем логического "0" с инверсного выхода триг гера 5 закрывает элемент 10 И и последующие импульсы измеряемой частоты не воздействуют на триггер 5.

Напряжение уровнем логическая "1" с прямого выхода триггера 5 открывает элементы 7-9 И и на счетные входы счетчиков 2 и 3 поступают импульсы эталонной частоты от генератора 1 (Од на фиг. 2), Так как элементы

7-9 И открываются триггером 5 в момент окончания первого импульса измеряемой частоты, то на счетный вход счетчика 4 поступают импульсы измеряемой частоты, начиная со второго импульса (Ов на фиг. 2). В этом случае счетчик 4 считает количество периодов измеряемой частоты в пачке, т.е. не регистрирует первый импульс начала измерения.

Одновременно на управляющий вход

"установка нуля" вспомогательного счетчика 3 поступают импульсы измеряемой частоты, каждый импульс которой обнуляет его, причем на все время воздействия импульса сброса счетчик

3 находится в обнуленном состоянии.

Емкость счетчика 3 выбирается такой, чтобы за время отсутствия импульса сброса он заполнялся импульсами эталонной частоты менее чем на половину (N на фиг. 2) . С момента окончания последнего импульса пачки, счетчик 3 заполняется импульсами эталонной частоты, а счетчик 2 до определенного момента времени суммирует (И на фиг. 2), а потом вычитает этй импульсы.

Когда емкость вспомогательного счетчика 3 заполнена на половину, т.е. в него занесено количество импульсов равное 2" " (где n — количество двоичных разрядов в счетчике 3), триггер старшего разряда счетчика 3 изменяет свое состояние и переключа« ет реверсивный счетчик 2 в режим вычитания. С этого момента из счетчика 2 вычитаются импульсы (К на фиг. 2) и это продолжается до тех пор, пока вспомогательный счетчик

3 не переполнится. Переполнение счетчика 3 происходит после занесения в него количества импульсов, -равного 2 ",. в результате чего триггер старшего разряда счетчика 3 вновь изменяет свое состояние и переключает счетчик 2 в режим сложения.

Прямоугольный импульс (О„, фиг. 2), сформированный на выходе вспомогательноГо счетчика 3, пройдя через открытый элемент 9 И, схему 6 ИЛИ-НЕ своим задним фронтом переводит по счетному входу триггер 5 в нулевое. 847219 исходное состояние (u на фиг. 2).

Элементы 7-9 И закрываются, а элемент 10 И открывается — в устройст ве закончился процесс измерения частоты импульсов первой пачки. 3а время нахождения триггера старшего разряда счетчика 3 в состоянии "1" (счетчик 2 включен в режим вычитания), из счетчика 2 вычлись все импульсы, занесенные в него с момента окончания последнего импульса пачки (05 на фиг. 2) измеряемой частоты.

Таким образом, за цикл измерения одной пачки в счетчик 4 занесено количество импульсов, равное сумме периодов импульсов в измеряемой пачке, а в счетчике 2 — количество импульсов, пропорциональное сумме периодов импульсов измеряемой частоты в этой пачке.

При поступлении на вход устройства следующих пачек импульсов измеряемой частоты работа устройства происходит аналогично описанному, причем этот процесс повторяется до тех пор, пока в счетчик 2 не занесено определенное наперед заданное количество импульсов эталонной частоты, например йо. При занесении в счетчик 2 количества и импульсов на его выходе происходит изменение сигнала с "0" на "1".

Этот сигнал уровнем логической

"1" по управляющему входу устанавливает (переключает) триггер 5 в нулевое состояние, при котором элементы 7-9 И закрываются, элементы 10 И открываются. На этом процесс измерения полностью заканчивается и триггер 5 остается в нулевом состоянии, из-за наличия сигнала уровнем логической "1" на его управляющем входе.

Таким образом,. за время измерения

Np

То = = 9.тэт (где t ýò эт генератора 1), счетчик 4 регистрирует количество периодов импульсов измеряемой частоты всех измеренных пачек.

Так как счетчик 3 обнуляется каждым импульсом измеряемой частоты, то его показания йэ в конце времени измерения равно числу импульсов эталонной частоты, поступивших на счетчик 3 от момента прихода последнего импульса измеряемой частоты до конца измерения. По величине и можно с точностью до периода эталонной частоты Тт определить суммарную длительность Т Т всех N периодов измеряемой частоты

Тв=т -Нэт

Измеряемая частота равна отношению числа полных периодов к их суммарной длительности у NÚ. - и Едд т-н т но 3 эт о МЗ годаря точному измерению сумм ной длительности целого числа пе и ард змеряемой частоты предлагаемое ов и устройство позволяет с заданной точностью .в широком диапазоне частот измерять частОту следования непрерывной последовательности импульсов, одной пачки и серии пачек самых различных длительностей. формула изобретения устройство для измерения средней частоты следования импульсов, сойеРжащее генератор импульсов, эталонной частоты, соединенный через первый элемент И со счетными входами вспомогательного счетчика и счетчи20 ка эталонной частоты, триггер, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого и второго элемента И, выход второго элемента

И соединен со счетным входом счетчика измеряемой частоты и через первый элемент ИЛИ со входом "Установка нуля" вспомогательного счетчика, а вход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера, шина "Установка нуля" соединена с соответствующими входами счетчиков .эталонной и измеряемой частот и с входами первого я второго элементов ИЛИ, четвертый элемент И, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен элемент ИЛИ-НЕ, а счетчик эталонной частоты выполнен реверсивным, причем

40 выходы третьего и четвертого элементов И через элемент ИЛИ-НЕ соединены со счетным входом триггера, а прямой выход триггера подключен к первому входу четвертого элемента И, 45 второй вход которого соединен с прямым выходом вспомогательного счетчика и первым управляющим входом реверсивного счетчика эталонной частоты, второй управляющий вход которого соединен с инверсным выходом вспомогательного счетчика, выход счетчика эталонной частоты соединен через второй эЛемент ИЛИ с входом установки нуля триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 524139, кл. G 01 R 23/02.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2644441, d0 кл. G 01 и 23/02.

847219 фиг.!

Рв

ôèå.2

Составитель В. Новоселов

Редактор О. Персиянцева Техред M. Рейвес, Корректор Г.Решетник

Заказ 5480/71 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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