Цифровой измеритель скважности прямоугольных импульсов

 

1 и (72) Автор изобретения

А. А. Чудов (71) Заявнтель

/ (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКВАЖНОСТИ

ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к юмернтельной технике и может быть использовано при лостроении автоматизированных электронно- .

: счетных нзмернтелей скважностн снгналов импульсной последовательности.

Известен измеритель скважности, содержащий генератор эталонной частоты, ключ, блок выделения .заднего фронта импульсов, делитель частоты, счетчик импульсов н въпслинвтель. В данном измерителе скважностн с номощыо делителя частоты производлтся подсчет количества импульсов эталонной частоты в моменты действия входных импульсов до полного заполнения заданной емкости делнтеля, а также с помощьа счетчика нмпулъсов -производится подсчет количества нм. aymcos эталонной частоты на интервале времени, в течение которого, прбюводнтся заполнение емкости делнтеля (11.

Однако данный иэмернтель не позволяет автоматически определять скважность импуль, сов, так как для определения скважностн необходимо пользоваться математическнм вы-.

2 ражением. Кроме того, намеренна скважностн проиэводнтся с низкой точностью.

Наиболее близким по техннчвской сущ- ности к изобретению является цифровой измеритель скваиаюстн, содержащий генератор

S опорных импульсов, формирователь входных сигналов, элементы И, ИЛИ, делнтель, счетчнкн pefRcTp памятн 6illok сравнення кодов

Этот цнфровой юмеритель позволяет.определять скважность импульсов путем измерення длительностн импульса, формнровання и подсчета числа импульсов с периодом следования, равным длительности нмпулъса, во время паузы между импульсамн (2). .

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения скважносщ, так как прн нзмереннн длительноетл не учитывается число импульсов, подсчитанных- далнтелем к моменту окончання входного импульса поэтому нзменение длнтелъностн импульса на

20 несколько пернодов нмпулъсов omopaoro генератора не сказывается на числе лмпульсов, подсчитанных вторым дополнительным счетчи ком и определяющим длительность нмпульса, 3 99506 что приводит к значительной ошибке при формировании импульсов в паузах между входными импульсами. Кроме того, данное устройство позволяет определять скважность импульсов только с точностью до целого числа. Такая 5 точность в ряде случаев является недостаточной -.

Цель изобретения — повышение точности измерений скважности прямоугольных импульсов. tO

I.Поставленная цель достигается тем, что цифровой измеритель скважности рямоугольных импульсов, содержащий генератор опорных импульсов, выход которого подключен 1$ к первым входам первого и второго и элементов И, второй вход первого из которых . соединен с входной шиной, с входом инвертора и с входом первого одновибратора, выход которого подключен к первому входу первого уо элемента ИЛИ, к входу записи регистра памяти и к установочным входам двух делителей частоты и двух счетчиков, выход первого элемента И подключен к входу первого делителя частоты, выход которого соединен с вхо- дом первого счетчика, выход инвертора подключен к второму входу второго элемента И и входу второго одновибратора, выходы разрядов второго счетчика подключены к первой группе входов регистра памяти, выходы второ- Зя го делителя частоты соединены с первой группой входов блока сравнения кодов, введены . третий и четвертый элементы И, второй элемент ИЛИ, делитель с переменным коэффици-. ентом деления и триггер, причем выход второго элемента И соединен с первым входом

3S третьего элемента И и с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого .подключен к первому входу триггера,, второй вход которого соединен с выходом четвертого эле49 мента И, а выход — с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу делителя с переменным коэффициентом деления, информационные входы которого, соединены с выходами разрядов первого счетчика, установочный вход — с выходом первого одновибратора, а выход — с входом. второго делителя частоты и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго одновибратора, а выход соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, вторая группа входов которого соединена с выходами раз,>ядов первого делителя частоты, выходы

I разрядов второго делителя частоты подключенызэ к второй группе входов регистра памяти, выход второго делителя частоты соединен с входом второго счетчика.

3 4

На чертеже представлена структурная схема цифрового измерителя скважности прямоугольных- импульсов.

-Йифровой измеритель содержит генератор 1 опорных импульсов, первый элемент 2 И, первый делитель:3, первый счетчик 4, инвертор 5, второй элемент 6 И, третий элемент

7 И, делитель 8 с переменным коэффициентом деления (ДПКД), второй делитель 9, второй счетчик 10, первый одновибратор 11, первый элемент 12 ИЛИ, триггер 13, второй одновибратор 14, второй элемент 15 ИЛИ, блок 16 сравнения кодов, четвертый элемент 17 И, реI гистр 18 памяти.

Измерение скважности начинается с момента поступления на вход измерителя очередного входного импульса. Положительным фрон.том каждого входного импульса-запускается одновибратор 11, формирующий короткий ..„ положительный импульс (длительность этого импульса меньше периода повторения t импульсов, вырабатываемых генератором 1 опорных импульсов). Задним фронтом этого импульса через элемент 12 ИЛИ триггер 13 устанавливается и единичное состояние; делители 3 и 9, счетчик 4, делитель 8 — в нулевое состояние, а счетчик 10 — в состояние, соответствующее коду числа "1". На выходе блока 16 сравнения кодов формируется.единичный потенциал, если число на группе входов, соединенных с выходами делителя 3, больше числа на группе входов, соединенных с выходами делителя 9.

Во время действия входного импульса элемент 2 И открыт по второму входу, а элемент 6 И закрыт, поэтому импульсы с выхода генератора 1 поступают только иа вход делителя % На выходе делителя 3 с коэффициентом деления К формируются импульсы с периодом следования tt = k ° t, которые.поступают на вход счетчика 4. С помощью делителя 3 и счетчика 4 производится измерение длительности входного импульса

В момент окончания входного импульса

Т элемент 2 И закрывается по второму входу и поступление импульсов с генератора

1 на вход делителя 3 прекращается. Таким . образом, в течение импущса счетчиком 4 оказывается подсчитанным й„импульсов с периодом следования tq

И

Длительность Г импульса, измеренная с помощью делителя 3, счетчика 4 равна и ь = N>ti+ h t = N„k t + пи = " t (N„+ ) =" t

И k где и = 0 — k — число опорных импульсов, подсчитанное и зафиксированное в делителе 3 к моменту окончания импульса ь .

995063 должаеася

В паузах между входными импульсами, равными Т вЂ” С, где Т вЂ” период следования входных импульсов %, элемент 2 И закрытпо второму входу, а элемент б И открыт,и на вход делителя 8 начинают поступать опорные импульсы с выхода генератора 1, Для точного измерения скважности входных импульсов необходимо формировать в паузах Т вЂ” импульсы с периодом следования Т вЂ” ь" . Тогда интервал Т вЂ” мож- 0 но представить как Т вЂ” ь в Nz+ Ь п, где

Ип — число импульсов с периодом следования С, укладывающихся на интервале Т-ь 1

Ь Г = 0- à — величина отрезка между послед1 ним импульсом N, и задним фронтом паузы

Т вЂ” <. При формировании в паузах Т вЂ” a импульсов с периодом следования ь учиты- вается число Ng импульсов, подсчитанных счетчиком 4 во время импульса С, и число

nlrb зафиксированное в делителе 3 в момент 29 окончания импульса Я . Это осуществляется следующим образом.

Для формирования импульсов с периодом к t (Ии+ " ) необходимо на вход делителя 9, имеющего коэффициент деления К, равный коэффициенту деления делителя 3, в п„, случаях из k подавать импульсы с периодом следования (Ии+1). t и в k — пи случаях импульсы .с периодом следования Ии ° t.

Для этого в паузах на входы установки Зо коэффициента деления ДПКД S подается код числа N с выходов счетчика 4, а на счетный вход импульсы с периодом t с.выхода генератора 1 опорных импульсов. Если число n+, зафиксированное в делителе 3 в момент окончания импульса ь, не равнонулю, то на выходе блока 16 сравнения кодов в данный момент формируется единичный потенциал, и коротким импульсом с

I выхода одновнбратора 14, формирующимся от заднего. фронта имнульра f, триггер,13 устанавливается в нулевое состояние и блокирует элемент 7 И по второму входу. Первый импульс с выхода генератора 1 в паузе Т- ь на вход ДПКД 8 не поступает. Задним фрон-4 том этого импульса триггер 13устапавлинается в единичное состояние и разрешает поступление опорных импульсов на. счетный вход

ДПКД 8. Таким образом, на выходе ДПКД,8 формируются импульсы через интервал, соответствующий Ng+ 1, периодом t, которые: поступают на вход делителя 9 и на вход установки нуля триггера 13 через элементы

15 и 17. При подсчете делителем 9 п1, импульсов на выходе блока 16 рсавнения кодов формируется нулевой потентцгал, блокирующий поступление - импульсов -с выхода ДПКД 8 на вход установки нуля триггера 13. После этого триггер 13 постоянно находится в еди6 яичном состоянии и на выходе ДПКД 8 импульсы формируются через интервал. соответствующий N„, периодом .t. При подсчете. k импульсов на выходе делителя 9 фермяруется импульс, который регистрируется счетчиком 10, а на выходах блока 16 сравнения кодов фор-. мируется единичный потенпиал, снимающий. блокировку поступления импульсов с выхода

ДПКД 8 на вход установки нуля триггера

13.

При подсчете следующих, k импульсов . делителем 9 аналогично в п< случаях из k на выходе ДПКД 8 формируются импульсы с периодом (Иа + 1) -t, а в k — п„случаях— с периодом Nzt. Если число п . зафиксированное в делителе 3 в момент окончания . импульса, равно нулю, то иа выходе блока 16 сравнения кодов в течение всей паузы Т вЂ” формируется нулевой потенциал и на выходе

ДПКД 8 в течение подсчета делителем 9 k импульсов формируются импульсы с периодом

N>t, так как триггер 13 постоянно находится— в единичном -состоянии.

В общем случае в интервале Т вЂ” с на выходе делителя 9 формируется Nn импульсов с периодом Г, при этом

Т вЂ” i= N„r +Ь Гд =N„k t +n;, т =k t x (И и ) где п = О+1с — число импульсов, подсчитанных делителем 9 к моменту окончания паузы

Т вЂ” Ф.

Скважность -импульсов О, равная отношению периода следования входных импульсов к делительности входных импульсов может быть

om делена как ре а

0=— =8 + +—  Hi u

Таким образом, для определения целого значения скважности необходимо подсчитать —:

Иг1 импульсов с выхода делителя 9 счетчиком 10 с начальной установкой в едншщу.

Дробная часть nn/k скважности соответствует числу и импульсов, подсчитанных делителем

9 к моменту окончания паузы Т вЂ” ь

С приходом следующего входного импульса от положительного перепада запускается одновибратор 11, формирующий короткий положительный импульс, передним фронтом которого производится запись в 1ягнстр 18 памяти кодов чисел Nn+1 н и с выходов счетчика 10 и делителя 9, а задним фронтом производится установка триггера 13 в единичное состояние, делителей 3 и 9, счетчика 4, ДПКД 8 — в нулевое состояние, а счетчика

10 — в состояние соответствующее коду числа "1", н процесс измерения скважностн про7 99506

Если взять коэффициент деления k делителей 3 и 9 кратным 10, то с помощью данного измерителя можно определять скваж- ность импульсов с точностью до дробного числа, кратного 10. ч

Таким образом, за счет введения в устройство новых узлов при формировании импульсов в паузах между .входными импульсами учитывается не только число импульса», подсчитанных во время импульса первым счетчиком с выхода первого делителя, но и число опорных импульсов, подсчитанных первым делителем в момент окончания входного им ульса. Это дает возможность формировать импульсы с периодом следования, равным делительиости входного импульса, с точностью до периода импульса опорного генератора в то время, как в известном устройстве период, импульсов формируется с точностью до цериода выходных импульсов делителя. Кроме то- эр го, за счет осуществления соответствующих связей прн выборе одинаковых коэффициен. тов деления первого. и второго делителей появляется возможность измерять скваж. Hoch% с To taocTMo до дрооного числа, psaaot o g$ коэффициенту деления делителей, в то время как в известном устройстве скважность измеряется с точностью до целого числа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР Н 6274! 8, кл. 6 04 F 10/04,1977.

2. Авт6рское свидетельство СССР М 761927, кл. G 04 F 10/04, 1978.

Формула изобретения

Цифровой измеритель скважности прямоугольных импульсов, содержащий генератор опорных импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго эле- . ментов И, второй вход ttepsoto as которых соединен с входной шиной, с входом инвертара и с входом первого одновибратора, выход которого подключен к первому входу

40 первого элемента ИЛИ, к вхо (у уsttttaca регистра памяти и к установочным входам двух

Ф делителей частоты и двух счетчиков, выход первого элемента И подключен к входу пер3 8 ваго делителя частоты, выход которого соединен с входом первого счетчика, выход инвертора подключен к второму входу второго элемента И и входу второго одновибратора, выходы разрядов второго счетчика подключены к первой группе входов регистра памяти, выходы второго делителя частоты соединены с первой группой входов блока сравнения кодов, о т л и ч а ю щ и а с я тем, что, с целью повышения то4ности измерений, tt него введены третий и четвертый элементы

И, второй элемент ИЛИ, делитель с переменным коэффициентом деления и триггер, причем выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выхо;-„ дом четвертого элемента И, а выход — с вторым входом третьего элемента И, выход которого подключен к входу делителя с переменным коэффициентом деления, информационные входы которого соединены с выходами разрядов первого счетчика, установочный входс выходом первого одновибратора, а выход с входом второго делителя частоты и с пер ; вым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго одновибратора, а выход соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, вторая группа входов которого соединена с выходами разрядов первого делителя частоты, выходы разрядов второго делителя частоты йодключены к второй группе входов регистра памяти, выход второго делителя частоты соединен с входом второго счетчик.

995063 =.

Составитель- Л. Плетнева

Техред С.. Мигунова

Корректбр М 111а

Редактор С. Патрушева

Тираж 409ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и Открытий

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

Подлисное

Закаэ 640/32

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