Устройство для вычисления отношения частот последовательностей импульсов

(19)(11) А 23/О ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЭОБ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ тот статистически распределенныхледовательностей импульсов, в н введены дополнительныи реверсивныисчетчик импульсов, блок опознаваниясостояния дополнительного реверсивно коммутато четчика импульсов причем вхо разрядно с нительного пульсов второго нены соотым выходамутаторов сое с первым и вт ственнблока нава тато первыисоединен ходвычи первого к о счетчика уммирующим тающим входом реверсивнимпульсов, а второй - свходом дополнительногосчетчика импульсов, пер ив го еверси ый вых то единен с су то рого коммущим входо счетчик еверсив с вычита вто ьсо ивного й вход ог ом дополнител чика импульс мпульсн соединен с вых второго коммутато дом элемента срав рая входная шина одов, а втоена к импульстатора. ени одкл входу перво н сК АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) 1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации частотомераЧЗ, И 22.721.03 1 ТО.2. Данчеев В.П. Цифро-частотныевычислительные устройства. М., 1)Энерния", 1976, с. 54 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙИМПУЛЬСОВ, содержащее реверсивныйсчетчик импульсов, счетчик импульсови две выходные шины, первая из которых подключена к входу счетчика импульсов, а разрядные выходы реверсного счетчика импульсов и счетчикаимпульсов подключены соответственно кпервым и вторым входам элемента сравнения кодов, выход которого соединенс входом сброса счетчика импульсов,отличающееся тем, что, сцелью уменьшения случайной погрешности и одновременного увеличения быстродействия при вычислении отношения лока опознавания поинены с выходами дополверсивного счетчика имвляющие входы первого и1 оИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для Вычисления отношения частот следования импульсов в случае больших флюктуаций входных сигналов.Известно устройство для определения отношения двух частот, содержащее два счетчика импульсов, генератор строба, вход которого соединен с выходом одного иэ счетчиков импульсов., и индикаторное устройство.В этом устройстве входными сигналами заполняются оба (предварительно установленных в нуль) счетчика импульсов. При заполнении счетчика импульсов, соединенного с генератором Строба, на индикаторное устройство поступает содержимое другого счетчика импульсов, которое численно и соответствует отношению частот входных сигналов. После считывания результа - та счетчики импульсов устанавливаются в нуль и измерения повторяются 1.Недостатком этого устройства является то, что оно не позволяет непрерывно наблюдать за изменениями сигнала, так как счет импульсов производят периодически, что определяет и низкое быстродействие устройства.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для вычисления отношения частот последовательностей импульсов, содержащее реверсивный счетчик импульсов, счетчик импульсов и две входные шины, первая из которых подключена к входу счетчиков импульсов, а разрядные выходы реверсивного счетчика импульсов и счетчика импульсов подключены соответственно к первым и вторым входам элемента сравнения кодов, выход которого соединен с вхо дом сброса счетчика импульсов, кроме того, вторая входная шина соединена с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов, суммирующий вход которого соединен с выходом элемента сравнения кодов2 .Недостаток известного устройства состоит в том, что при вычислении отношения частот статически распределенных последовательностей импульсов на выходной сигнал устройства (код на разрядных выходах реверсивного счетчика импульсов) накладываются флюктуации, которые вызывают изменения выходного сигнала при неизменном отношении средних частот импульсных последовательностей. Флюктуации уве 98103лнчивают случайную погрешность и,кроме того, ограничивают порог чувствительности измерительной аппаратуры,;а также увеличивают погрешность визуального отсчета измеряемой величины.Известными средствами для уменьше-,ния флюктуаций является введение предварительного пересчета статистическираспределенных импульсных последовательностей для рабочего и эталонногоканалов измерения или увеличение емкости реверсивного счетчика. Но этоприводит к уменьшению быстродействияустройства,Целью изобретения является уменьшение случайной погрешности и одновременное увеличение быстродействияпри вычислении отношения частот статистически распределенных последовательностей импульсов. 25 30 35 40 45 50 55 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления отношения частот последовательностей импульсов, содержащее реверсивный счетчик импульсов счетчик импульсов и две входные шины, первая из которых подключена к входу счетчика импульсов, а разрядные выходи реверсивного счетчика импульсов и счетчика импульсов подключены соответственно к первым и вторым входам элемента сравнения кодов, выход которого соединен с входом сброса счетчика импульсов, введены дополнительный реверсивный счетчик импульсов, блок опознавания состояния дополнительного реверсивного счетчика импульсов и два коммутатора, причем входы блока опознавания поразрядно соединены с выходами дополнительного реверсивного счетчика импульсов, управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с первым и вторым выходами блока опознавания, первый выход первого коммутатора соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов, а второй - с суммирующим входом дополнительного реверсивного счетчика импульсов, первый выход второго коммутатора соединен с суммирующим входом реверсивного сетчика импульсов, а второй - с вычитающим входом дополнительного реверсивного счетчика импульсо, импульсный вход второго коммутатора соединен с выходом элемента сравнения кодов, а вторая входная шина подключена к импульсному входу первого коммутатора.Э 10981На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит реверсивный счетчик 1 импульсов. счетчик 2 импульсов, две входные шины 3 и 4, первая 3 из которых подключена к входу счетчика 2, а разрядные выходы реверсивного счетчика 1 . счетчика 2 подключены соответственно к первым и вторым входам элемента 5 сравнения ко 10 дов, выход которого соединен с входом сброса счетчика 2, дополнительный реверсивный счетчик 6 импульсов, блок 7 опознавания и два коммутатора 8 и 9, причем входы блока 7 поразрядно15 соединены с выходами дополнительного реверсивного счетчика б, управляющие входы первого и второго коммутаторов 8 и 9 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 7, первый20 выход коммутатора 8 соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 1, а второй - с суммирующим входом дополнительного реверсивного счетчика б, первый выход коммутатора 9 соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 1, а второй - с вычитающим входом дополнительного реверсивного счетчика 6, импульсный вход коммутатора 9 - с выходом элемента 5, а вторая входная шина 4 подключена ким 30 пульсному входу коммутатора 8.Коммутаторы 8 и 9 могут содержать два элемента И-НЕ и инвертор, причем управляющий вход соединен через инвертор и непосредственно с первыми З 5 входами соответственно первого и второго элементов И-НЕ, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами. коммутатора, а вторые входы - с импульсным входом.40Блок 7 может содержать инверторы и два (многовходовых) элемента И-НЕ, выходы первого из которых непосредственно, а второго - через инверторы соединены с входными разрядными шинами, а их выходы соответственно с первым и вторым выходами блока.Устройство работает следующим образом.Последовательность импульсов делимого с частотой Г поступает на вход счетчика 2, а последовательность импульсов делителя с частотой Р 2 - на импульсный дход коммутатора 8.В состоянии равновесия (статичес кий режим) код Й на выходе дополнительного реверсивного счетчика 6 находится в интервале от О до Й,Оз 4Блок 5 установит коммутатор 8 в положение, пропускающее частоту Г 2 на суммирующий вход дополнительного реверсивного счетчика 6, Частота Р за 1 .полняет счетчик 2, и при заполне.нии происходит периодический его сброс с помощью импульса с элемента 5. С выхода элемента 5 в статическом режиме поступает частота Е /1, где- выходной код реверсивного счетчика 1. Коммутатор 9 находится в положении, пропускающем частоту Е /1 на вычитающий вход дополнительного реверсивного счетчика 6. Состояние этого счетчика Й с течением времени С изменяется по формуле2.Если бы Г 2 и Р / 1 с были равны, то состояние Я с течением времени не изменилось, За счет статических колебаний Г и Г 2 или одной из этих частот значение Я колеблется. Если эти колебания остаются в интервале от О до 42, то на реверсивный счетчик 1 импульсы не поступают и его выходной код 1 не изменяется. Вероятность выхода Я за пределы величины Я или Я определяется емкостью 1счетчика, равной Й - И , и законом распределения импульсов. Поскольку эта вероятность может быть выбрана малой, то флюктуации выходного кода будут весьма редки.При изменении среднего значения частот Г 1 и Г или среднего значения одной из них динамический режим) код исполнительного реверсивного счетчика б достигнет одного, из крайних значений Я или 9 . И этом слу 2чае блок 7 установит один из коммутаторов 8 или 9 в положение, пропускающее импульсы Е/1 с на суммирующий вход или импульсы Р 2 - на вычитающий вход реверсивного счетчика 1, и выходной код Ф начнет быстро изменяться до восстановления равенстваР 2- - =0В этом случае код Й реверсивного счетчика 6 снова установится в интервале от 6 до 0,2Уменьшение относительной случайной погрешности можно пояснить следующим расчетом. Известно, что относительная случайная погрешность регистрации частоты импульсов счетными/ М 1 11 2 6 2 ф 7 64 Составитель А.СоколовРедактор Л.Повхан Техред С.Мигунова Корректор О,Тигор Заказ 4222/45 Тираж 862 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 схемами из-за статического характерараспределения импульсов определяетсяпо формуле где У- относительная случайная погрешность,Й, - количество набираемых при отсчете импульсов.В данном устройстве емкость счет.чика равна (Ф 2 - 6 )1,где 3 - выходной код устройства,(О - Я)- емкость дополнительного реверсивного сетчика 6,д вычисляется для статического режимар когда Р,/ Р 2 =сОП 91и для конкретного случая (восьмиразрядного реверсивного счетчика 1 и четырехразрядного дополнительного реверсивногосчетчика 6) 20 Относительная случайная погрешность предлагаемого устройства состав .пяет 1,5 Е,Погрешность (с/ прототипа при той же емкости реверсивного счетчика 28 составит Таким образом относительная случайная погрешность предлагаемого устройства меньше примерно в 4 раза при одинаковом быстродействии с прототипом.Чтобы получить относительную случайную погрешность 1,5 Е в схеме прототипа, необходимо увеличить емкость счетчика до 2 , г,е. выходной код будет равен1=(2 - 2 ) 2 = (2"1 - 2). Но быстродействие прототипа в этом случае уменьшается в 2 ф раз, т,е. быстродействие предлагаемого, устройства при емкости счетчиков такой же, как в прототипе, и при такой же погрешности увеличивается в 16 раз.Уменьшение случайной погрешности позволит одновременно получить и увеличение быстродействия. Оптимальное соотношение между быстродействием и точностью определяются конкретными потребностями и условиями производства.