Цифровой десятичный измеритель средней частоты импульсов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n>905871 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 101279 (21) 2850779/18-21 с присоединением заявки Ì9— (23) Приоритет

Опубликовано 15.02,82. Бюллетень Но 6

Дата опубликования описания 150282 (53) М Nn з

G 01 R 23/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

153) УДК 621.З17.7 (088. 8) I

A.A. Бойко, В.С. Жернов, В.Я. Парышев и В.М. Скаткин I ..- - .. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ДЕСЯТИЧНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к иэмерительI ной технике и может быть использовано при регистрации импульсов с детекторов ионизирующих излучений.

Известен цифровой десятичный измеритель частоты, содержащий счетчик измеряемой частоты и цепочку делителей частоты, входы которых через вентили соединены соответственно со входным формирователем и с генератором калибровочной частоты, а выходы с индикаторным табло и с первыми входами вентилей управления, вторые входы которых соединены с матричным кодовым дешифратором, соединенным со счетчиком концов эталонных интервалов времени, вход которого соединен с выходами вентилей управления и с триггером поиска конца счета, выход которого через триггер управления счета соединен с вентилями счетчика и калибровочной частоты (1).

Однако это устройство обладает значительной систематической погрешностью и недостаточным быстродействием.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является цифровой десятичный измеритель скорости счета, содержащий две последовательно соединенные группы иэ с предварительных реверсивных счетчиков и и основных десятичных реверсивных счетчиков, выходы которых подключены к разрядным входам преобразова телей, тактовые четырехразрядные счетчики каждого иэ которых соединены последовательно друг с другом, а счетный вход первого иэ них соединен с выходом тактового генератора (2).

Недостатком известного устройства является значительная систематическая погрешность измерения, возникающая при динамических изменениях частоты и обусловленная большим временем измерения. Кроме того, входная частота индицируется с некоторой задержкой относительно процесса измерения.

Цель изобретения — повышение точ» ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой десятичный измеритель средней частоты импульсов, содержащий две последовательно соединенные группы иэ с предварительных реверсивных счетчиков и vn основных десятичных реверсивных счетчиков, выходы которых подключены к разрядным входам преобразователей, тактовые четырехраэ905871 рядные счетчики каждого из которых соединены последовательно друг с другом, а счетный вход первого из них соединен с выходом тактового генераора введены К блоков обратной связи пар элементов совпадений, (-1) блоков управления и тактирующий элемент

И, при этом выходы элементов совпаде,ния с первой по (Ф-1) -ую и последней

4-ой пары соединены с входами 1 предварительных реверсивных счетчиков и первого основного десятичного реверсивного счетчика соответственно, первые входы в каждой паре элементов совпадения соединены между собой и подключены к прямому выходу соответствующего блока обратной связи, инверсный выход каждого из которых соединен с первыми входами всех блоков обратной связи, вторые входы которых соединены с выходами старших разрядов соответствующих основных десятичных реверсивных счетчиков, вторые входы

4 пар элементов совпадения подключены к входной шине устройства и к выходу тактирующего элемента N; первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, а второй вход подключен к управляющим выходу -ro преобразователя и к выходам (rl) блоков управления, первые входы каждого из которых соединены с управляющими выходами соответствующих преобразователей, вторые входы соединены межДу собой и подключены к дополнительному выходу -ro преобразователя, а третьи входы блоков управления соединены с дополнительными выходами (1) -го преобразователя. l0

Причем, преобразователь содержит четыре элемента И, первые входы которых являются разрядными входами преоб-40 разователя, второй вход первого элемента И соединен с выходом четверто го разряда четырехразрядного тактового счетчика и с первым входом п оro элемента И, третий вход первого 45 элемента И соединен с вторым входом третьего элемента И и с выходом первого разряда четырехразрядного тактового счетчика, второй вход второго элемента И соединен с вторым входом пятого элемента И и с инверсным выходом первого разряда четырехразрядного тактового счетчика, выход которого является дополнительным выходом преобразователя, третий вход второго элемента И соединен с выходом второго разряда четырехразрядного тактового счетчика, третий вход третьего элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента И и с инверсным выходом четвертого разряда четырех- @р разрядного тактового счетчика, а выходы всех четырех элементов И подключены к входам блока сборки, выход которого является управляющим выходом преобразователя. 65

При этом блок обратной связи содержит элемент совпадения, выход которого является инверсным выходом блока обратной связи и соединен с вхо. дом инвертора, выход которого является прямым выходом блока обратной связи.

На фиг. 1 представлена схема цифрового десятичного измерителя средней частоты импульсов; на фиг. 2 временные диаграммы преобразователя ,(управляющий выход) при десяти различных кодах основного десятичного реверсивного счетчика.

Устройство содержит последователь но соединенные групйы из R предварительных реверсивных счетчиков 1 и основных десятичных реверсивных счетчиков 2, преобразователя 3, 4 пар элементов 4 и 5 совпадения, блоки 6, обратной связи, тактирующий элемент

7 И, тактовый генератор 8, блок 9 управления, четырехразрядные тактовые счетчики 10, блок 11 сборки, элементы 12-16 И. Блок 6 обратной связи содержит элемент 17 совпадения, выход которого является инверсным выходом блока б обратной связи и соединен с выходом инвертора 18, выход которого является прямым выходом блока б обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии входные импульсы поступают на вторые входы элементов 4. Элементы 4 и 5 по первым входам управляются потенциалами блоков б. Каждый блок б по одному входу управляется потенциалом четвертого разряда соответствующего основного десятичного реверсивного счетчика 2, а по другим входам — потенциалами инверсных выходов блоков б более старших разрядов. Логическая единица четвертого разряда любого основного десятичного реверсивного счетчика 2 (что соответствует десятичным числам 8,9) вырабатывает разрешающий потенциал на прямом выходе соответствующего блока б, который управляет соответствующей парой элементов 4 и 5.

Одновременно с этим на инверсном выходе данного блока б появляется запрещающий потенциал для всех блоков б, которые управляют прохождением входных сигналов к младшим основным десятичным реверсивным счетчикам 2.

При этом открывается путь для суммирующих входных импульсов и вычитающих импульсов с выхода тактирующего элемента 7 через соответствующую пару элементов 4,5 на выходы предварительных реверсивных счетчиков 1 или основного десятичного реверсивного счетчика 2 младшего разряда. Коды каждого основного десятичного реверсивного счетчика 2 поступают на входы соответствующего преобразователя 3, где происходит их сравнение с кодами

909871 тактового четырехразрядного счетчика 10.

На временной диаграмме (фиг. 1) вйдно, что на каждое значение кода основного десятичного реверсивного счетчика 2 преобразователь 3 вырабатывает последовательность импульсов с переменной скважностью и длительностью, прямо зависящей от кода реверсивного счетчика 2. Так, например, число 7 преобразуется в импульсную последовательность, в. которой доля положительных импульсов (фиг. 2) равна 7 входным тактам. Импульсы с управляющего выхода каждого преобразо,вателя 3 поступают на соответствующий блок 9, на другие входы которо- !5 го подаются импульсы с дополнительных выходов старших преобразователей

3. Импульсы с дополнительного выхода преобразователя 3 являются разрешающими для всех управляющих блоков 9 З) преобразователей 3. Так как длительность этого сигнала на втором(третьем и т.д.) входе более младшего управляющего блока 9 в десять раз меньше периода, то вклад более младшего пре- g5 образователя 3 тоже в десять раз меньше. Таким образом, -1 преобразователь 3 дает вклад в суммарный импульс по второму входу тактирующей схемы И и десять раз меньше, чем более старший преобразователь 3. В тактирующем элементе 7 происходит стробировка суммарной импульсной последовательности со всех преобразователей 3 и средняя частота импульсов

У

35 на выходе тактирующего элемента 7 авиа входной частоте импульсов. Слер а

ыдовательно, на входах сложения и в— читания десятичных счетчиков 1 или 2 частоты равны, а на основном десятичном реверсивном счетчике 2 будет код, Q прямо пропорциональный входной частоте.

Увеличение точности измерения обеспечивается следующим образом.

Блоки обратной связи автоматичес- 45 ки следят за величиной (порядком) измеряемой частоты. При этом, если входная частота имеет малс)е значение, то количество функционирующих предварительных реверсивных счетчиков 1 увеличивается. При увеличении входной частоты число функционирующих

oпредварительных реверсивных счетчиков 1 уменьшается. Относительная величина среднеквадратичной погрешности определяется по формуле 55 где С вЂ” постоянная времени измерителя; 40

n — значение входной частоты.

Подставив в это выражение значения и и 7

N N и = (2) 65 пТ где N„, N соответственно емкости предварительного и основного десятичных реверсив« ных счетчиков

n — частота тактового генератора;

N — - код измеряемой частоты, снимаемый с основного реверсивного счетчика, получим

Б =—

V2N Б» (3)

Сравнительный анализ технических характеристик известного и данного измерителя, у которых число предва рительных и основных десятичных реверсивных счетчиков соответственно равно =2 и и=3, показал, что при одноразовом измерении динамически изменяющейся входной частоты величина случайной погрешности для известного составляет согласно формуле (3) величину:

2.1000 а для данного устройства величину

000

2 100 1000 т.е. в десять раз меньшую.

Формула изобретения

1. Цифровой десятичный измеритель средней частоты импульсов, содержащий две последовательно соединенные группы из Х предварительных реверсивных счетчиков vvnосновных десятичных реверсивных счетчиков, выходы которых поА ".лючены к разрядным входам преобразователей, тактовые четырехраэрядные счетчики каждого из которых соединены последовательно один с другйм, а счетный вход первого из них соединен с выходом тактового генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены А блоков обратной связи, к пар элементов совпадений, (н -1) блоков управления и тактирующий элемент И, при этом выходы элементов совпадения с первой по (я-1)ую и последней к -ой пары соединены с входами 1 предварительных реверсивных счетчиков и первого основного десятичного реверсивного счетчика соответственно, первые входы в каждой паре элементов совпадения соединены между собой и подключены к прямому выходу соответствующего блока обратной связи, инверсный выход каждого из которых соединен с первыми входами всех блоков обратной связи, вторые входы которых соединены с выходами старших разрядов соответствующих основных десятичных реверсивных счетчиков, вторые входы 4. пар элементов совпадения подключены к входной ши905871 не устройства и к выходу тактирующего элемента И, первый вход которого соединен с выходом тактового генератора, а второй вход подключен к управляющему выходу м-ro преобразователя и к выходам (v -1) блоков управления, первые входы каждого из которых соедине5 ны с управляющими выходами соответствующих преобразователей, вторые входы соединены между собой и подключены к дополнительному выходу -го преобразователя, а третьи входы блоков управления соединены с дополнительными выходами (-1)-го преобразователя.

2. Измеритель по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что преобразова- 15 тель содержит четыре элемента И, первые входы которых являются разрядными входами преобразователя, второй вход первого элемента И соединен с выходом четвертого разряда четырех- 2Q разрядного тактового счетчика и с первым входом пятого элемента И, третий вход первого элемента И соединен с вторым входом третьего элемента И и с выходом первого разряда четырехразрядного тактового счетчика, второй вход второго элемента И соединен с вторым входом пятого элемента И и с инверсным выходом первого разряда четырехразрядного тактового счетчика, выход которого является дополнительным выходом преобразователя, третий вход второго элемента И соединен с выходом второго разряда четырехразрядного тактового счетчика, третий вход третьего элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента И и с инверсным выходом четвертого разряда четырехразрядного тактового счетчика, а выходы всех четырех элементов

И подключены к входам блока сборки, выход которого является управляющим выходом преобразователя.

3. Измеритель по и. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что блок обратной связи содержит элемент совпадения, выход которого является инверсным выходом блока обратной связи и соединен с входом инвертора, выход которого является прямым выходом блока обратной связи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 194185, кл. G 01 R 23/10.

2. Nuclear Instruments and methods 34, 1965, с. 106.

905871

W47& OdbCt

Редактор К. Волощук

Закаэ 377/б7

Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППЛ Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фон

rrud uzp

Йс.юти Мю

plf8 8

pgp uu

pod

npwdjariaУа— лил

1 с 5 Ф 5 б 7 Р У 0

Составитель Л. Воронина

Техред М. Гергель; КорректорЕ. Рошко