Устройство для определения отношения и логарифма отношения двух частот

 

Союз Советски к

Социалистические

Рес)тублин

О П И С А H N K (ii)901932

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13. 06. 80 (21) 2939946/18-21 с присоединением заявки № (23) П рноритет

Опубликовано 3 О . 01 . 82 . Бюллетень №

Дата опубликования описания 02.62 .82 (53 jM. Кл.

G 01 В 23/02 веударстеаиа6 коинтет

CCCP ао делаи изобретения и открытия (З) 621.317 (088. 8) (72) Авторы изобретения

B. б. Дудыкевич и В. Н. Макс (7I) Заявитель (g4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ

И ЛОГАРИФМА ОТНОШЕНИЯ ДВУХ ЧАСТОТ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерительных приборах, а также в функциональных измерительных преобразователях.

Известно устройство, содержащее реверсивний счетчик, счетчик, две группы элементов совпадения, элемент задержки, элемент ИЛИ, ключ, генератор опорной частоты, блок управления и два входных формирователя 1).

Недостатком данного устройства является невозможность определения логарифма отношения двух частот.

Наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому устройство содержит тактовый генератор, два триггера, два ключа, два счетчика, формирующее устройство, элемент задержки и группу элементов И t21.

Однако данное устройство не измеряет логарифм отношения двух частот, что сужает класс решаемых им задач.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения отношения и логарифма отношения двух частот, содержащее первый триггер, выход которого через первый ключ подключен к входу первого счетчика, второй триггер, единичный выход которого соединен с первым входом второго ключа и второй счетчик, разрядные выходы которого подключены к управляющим входам первого блока элементов И, а установочный вход соединен с выходом первого элемента задержки, введены блок сложения-вычитания, третий ключ, три элемента ИЛИ, второй блок элементов И, второй элемент задержки, элемент И, третий триггер и переключатель, ïåðвый вывод которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ и входу второго элемента задержки, второй вывод соединен с выходом элемента И, а общий вывод подключен к нулевому входу

3 90193 первого триггера, единичный вход которого соединен с единичным входом второго триггера и нулевым входом третьего триггера, единичный вход котОрОГО пОдключен к выхОду втОрОгО счетчика и первому входу первого эле5 мента ИЛИ, второй вход которого соединен с сигнальными входами первого блока элементов И, выходы которого подключены к разрядным входам первого счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента И, вторым входом первого элемента ИЛИ, и .входом первого элемента задержки, à раз1. рядные выходы подключены к управляю-

15 щим входам второго блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с разрядными выходами второго счетчика, а выходы подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом блока сложения-вычитания, второй вход которой подключен к выходу первого ключа, а выход соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого пор ключен к нулевому выходу второго триггера и второму входу элемента И. а выход соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго счетчика, а второй вход соединен с выходом вто-, рого ключа, причем выход второго элемента задержки подключен к нулевому входу второго триггера.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 показаны варианты выполнения блока сложения.

Устройство содержит счетчики 1 и

2, блоки 3 и 4 элементов И, блок 5 сложения-вычитания, триггеры 6-8, ключи 9- 1 I, элементы ИЛИ 12- 14, элементы 15 и 16 задержки, переключатель 17 и элемент И 18.

Выполнение блока 5 сложения-вычитания возможно в двух различных ва45 риантах. В первом варианте (фиг. 2а) блок 5 состоит из одного элемента

ИЛИ 19. Во втором варианте (фиг.2 б) . блок 5 состоит из триггера 20, элемента И 21, элемента 22 задержки и элемента WIN 23.

Устройство работает следующим образом.

В режиме определения отношения двух частот переключатель 17 находит- 55 ся в положении 24. После поступления на единичные входы триггеров 6 и 7 команды "Старт" открываются ключи 9

2 4 и 10, и импульсы, частоты следования которых f< и f2, поступают на входы счетчиков 1 и 2 соответственно.

Ключ 11 при этом закрыт.

При соотношении частот f2 > fq через промежуток времени, который определяется выражением (1)

1 происходит переполнение счетчика 2, где N — коэффициент пересчета счетчиков 1 и 2.

В этот момент в счетчике 1 фиксируется число

"4 = л = Nrn — f .

f (2) .

Импульс переполнения счетчика 2 устанавилвает триггеры 6 и 7 в нулевое состояние, ключи 9 и 10 закрываются, и процесс определения отношения двух частот завершается. Кроме того, импульс переполнения счетчика 2 устанавливает триггер 8 в единичное. положение, соответствующее случаю 12 ) fq .

При соотношении частот fq ) Ф2 через промежуток времени, который определяется выражением происходит переполнение счетчика

8 этот момент в счетчике 2 фиксируется число

N) =,2 f2-- Ип

12 (Ч. л

Импульс переполнения счетчика 1 переписывает число Nq из счетчика 2 в счетчик 1 и через промежуток времени tg, определяемый элементом 15 задержки, устанавливает счетчик 2 в нулевое положение. Кроме тогу, импульс переполнения счетчика 1 устанавливает триггеры 6 и 7 в нулевое состояние, ключи 9 и 10 закрываются, и процесс определения отношения двух частот завершается. Триггер 8 в этом случае остается в нулевом положении, что соответствует случаю f >

8 режиме определения логарифма отношения двух частот переключатель 17 находится в положении 25. При этом до момента переполнения счетчика 1 или 2, в зависимости от соотношения частот 61 u fy происходит процесс вычисления, аналогичный описанному выше. В результате в счетчике 1 фиксируется число N< или N<, / а состояние триггера 8 определяет соотношение частот Ф„ и Ф2 . Импульс переполнения одного из счетчиков, 5 90193 пройдя через элементы 12 и 16, переводит триггер 7 в нулевое состояние.

Ключ 10 закрывается, а ключ 11 открывается. Ключ 9 остается открытым.

При открытых ключах 9 и 11.в работу устройства включаются блоки 4 элементов И, элемент ИЛИ 13 и блок 5 сложения-вычитания.

В первом варианте построения блок 5 представляет собой схему сло- эв жения частот, частота импульсов на выходе которой определяется выражением 5 f» »ь ().) 1 (5) где $>,t) - частота импульсов на выходе элемента 13.

Управление блоками 4 элементов И, при первом варианте построения блока 5, производится обратным кодом числа, содержащегося в счетчике 1. @

Счетчики 1 и 2, блоки 4 элементов И и элемент ИЛИ 13 представляют собой двоячный умножитель, частота импульсов на выходе которого определяется уравнением

Частота f», поступающая на вход счетчика 1, связана с числом N» (t)„ содержащимся в этом счетчике, выражением (13).

Разделив уравнение (12) на уравнение (13) и произведя разделение пе ременных, получаем

Й -и д ЯЭ (7).

Процесс определения логарифма отношения двух частот завершается в момент переполнения счетчика 1. Импульспереполнения, пройдя через элемент И 18 и переключатель 17, переводит триггер 6 в нулевое состояние, и ключ 9 закрывается.

При соотношении частот fq ) f», за, время, прошедшее с момента переполнет ния счетчика 2 до момента переполнения счетчика 1, число N»(t) в счетчике 1 изменяется от N4 до 11л, а а. счетчике 2 число Ng(t) изменяется ог

О до Ny, где hl результат определения логарифма отношения двух частот.

Проинтегрировав уравнение (14) с учетом пределов изменения переменных пьлучаем

Учитывая приближенные равенства

N " М«@И) Н„(t) имеем

Ф5 (й) = — "Т-;)(8).

-Зо втором варианте построения блок 5 представляет собой комбиниро-45 ванную схему сложения-вычитания; триггер 20, элемент И 21 и элемент 22 задержки служат для вычитания частот, а элемент ИЛИ 23 — для сложения. Частота импульсав на выходе блока 5 определяется выражением. (Ц НЭ, 6)

М4ц (+Э (з И,,где h4 5(t)- обратный код числа N»(t), содержащегося в данный момент в счетчике

С учетом выражения (5) получаем

fg Е, +05 (t) - f» (t) l (9) Управление блоком 4 элементов И, при втором варианте построения блока 5, производится прямым кодом числа, содержащегося в счетчике 1. Следовательно, частота импульсов на выходе

2 6 элемента ИЛИ 13 определяется выражением и () », (t) = f5 (t)

Nrn (10).

Решая совместно уравнения (9) и (10) снова приходим к уравнению (8) .

Таким образом, в обоих вариантах построения блока 5 и соответствующих вариантах управления блоками 4 элементов И, частота импульсов на выходе блока 5 определяется выражением (8).

Частота fg(t) импульсов, поступающих на вход счетчика 2, связана с числом йз(t) содержащимся в счетчике 2, уравнением

))й)eI)) )н .() l).

))e

С учетО» выражения . (8} получаем

90 1932

N (16). или

Учитывая выражение (2), имеем и н„е„ (17)

Ф

При .соотношении частот б, > t9, за время, прошедшее с момента первого переполнения счетчика 1 до момента второго его переполнения, число N<(t) ))0 в счетчике 1 изменяется от М„ до N, а s счетчике 2 число Ny(t) изменяется от 0 до И, где N - результат определения логарифма отношения двух. частот. Проинтегрировав уравнение >5 (14) с учетом пределов изменения переменных получаем!

"" дЦ„Н)

„"<í () 8)

"1 или формула изобретения

Устройство для определения отно50 шения и логарифма отношения двух частот, содержащее первый триггер, выход которого через первый ключ подключен к входу первого счетчика, второй триггер, единичный выход которого со55 единен с первым входом второго ключа и второй счетчик, разрядные выходы кс)(19).

Учитывая выражение (4), имеем

l fg

N .= Ит) 1п— (20)Импульс переполнения счетчика 1

/ переписывает число Ng или N полученное в счетчике 2, в счетчик 1.

Следовательно, в счетчике 1, в зависимости от выбранного режима работы устройства, фиксируется число, пропорциональное отношению двух частот или логарифму отношения двух частот, а состояние выходов-триггера 8 указывает на то, какая из двух частот больше другой.

Таким образом, посредством незначительного усложнения устройства, достигнуто расширение класса решаемых задач за счет получения возможности определения логарифма отношения двух частот.

$5 торого подключены к управляющим входам первого блока элементов И, а установочный вход соединен с выходом первого элемента задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены блок сложения-вычитания, третий ключ, три элемента ИЛИ, второй блок элементов И, второй элемент задержки, элемент И, третий триггер и переключатель, первый вывод которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ и входу второго элемента задержки, второй вывод соединен с выходом элемента И, а общий вывод подклю" чен к нулевому входу первого триггера, единичный вход которого соединен с единичным входом второго триггера и нулевым входом третьего триггера, единичный вход которого подключен к выходу второго счетчика и первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с сигнальными входами первого блока элементов И, выходы которого подключены .к разрядным входам первого счетчика, выход которого соединен с первым входом элемента И, вторым входом первого элемента ИЛИ и входом первого элемента задержки, а разрядные выходы подключены.к управляющим входам второго блока элементов И, сигнальные входы которого соединены с разрядными выходами второго счетчика, а выходы подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом блока сложения-вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого ключа, а выход соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого подключен к нулевому выходу второго триггера и второму входу элемента И, а выход соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго счетчика, а второй вход соединен с выходом второго ключа, причем выход второго элемента задержки подключен к нулевому входу второго триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

567146, кл. G 0 1 R 23/10, 1975.

2. Карпов Р.Г. Аналого-цифровой логометр. - ндвтоматика vl вычислительная техника, 1974, l 3, с. 91-93, рис. 1 (прототип).

901932

Мт i 2ь М лй

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

Составитель В. Новоселов

Редактор Е. flann Техред С. Мигунова Корректор Г

Заказ 12371/54 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 Москва Н- 5 Ра шская наб. . 4/5