Цифровой измеритель периода

ОЮЗ СОВЕТСКИ ОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИН 8 А 1 и 9)ЯОпи 1 3 (.5 с 0 О 1 В 23/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,8 Бюл йце 088 В. Каковки стотных и вре ред. А.П. Гор радио, 1971,атура дляерений./ПоСоветско ство СССР3/00, 1974 идетел л. ЕЛЬ ПЕРИОДА ит для увеличея периода Циф(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИ (57) Изобретение сл ния точности измере ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 40465 (22) 10.01 (46) 07.05 (72) В. В, (53) 621.3 (56) Аппар менных изм кова. - М. с. 168-169Авторск В 611158,ровой измеритель содержит формирователь 1 импульсов, делители 6 частотымногоканальный формирователь 7 времени измерения, генератор 8 эталоннойчастоты, линию 9 задержки, и ключей10-13, элемент ИЛИ 14, счетчик 15импульсов и индикатор 16. Введениев устройство и - 1 блоков 2 задержкиимпуьсов, состоящих из триггера 3элемента 4 задержки и элемента 5совпадения, и образование новых функциональных связей уменьшают влияииешумов формирователя 1 импульсов напогрешность измерения. 1 з.п. ф-лы,Изобретение относится к импульсой технике и может быть использоваЬо при создании высокоточных измерителей периода электрических сигна 5 лов.Целью изобретения является увеличение точности измерения периода за счет уменьшения влияния шумов на вхо, е формирователя импульсов на по Огрешность измерения,На чертеже представлена структурная схема предлагаемого измерителя.Цифровой измеритель периода содержит формирователь 1, блоки 2 задержки 15 ,первого импульса, состоящие из триггера 3, элемента 4 задержки и эле,мента 5 совпадения вентиля, делители6 частоты, число которых равно и и каждый из которых представляет собой 2 О параллельно и независимо работающийделитель частоты на ш, многоканальныйформирователь 7 времени измерения, генератор 8 эталонной частоты, линию 9 задержки, и ключей 10 - 13, элемент 25 ИЛИ 14, счетчик 15 импульсов и индикатор 16. Вход формирователя 1 является входом всего устройства, выход формирователя 1 соединен с Я-входом ВБ-триггера 3 первого блока 2 задерж ки импульса и объединенными вторыми входами вентилей 5 всех блоков 2 задержки импульса от второго до (и)- го и входом первого делителя 6 частоты.35В каждом блоке 2 задержки импульса выход ВЯ-триггера через элемент 4 задержки соединен с первым входом вентиля 5, а В-входы ВЯ-триггеров 3 всех (и) блоков 2 задержки импуль- ,1 О са объединены и соединены с входом "Сброс" устройства. Выход вентиля 5 каждого К-го блока 2 задержки импульса соединен с Б-входом ВБ-триггера 3 последующего (К + 1)-го блока 2 задержки импульса и входом (К + 1)-го делителя 6 частоты. Выход К"го делителя 6 частоты и всех остальных сое-. динен соответственно с К-м и остальными входами многоканального фор мирователя 7 времени измерения. К-й и все остальные выходы многоканального формирователя 7 времени измерения соединены соответственно с вторыми входами К-го и остальных и ключей 1055 13, первые входы которых соединены с соответственно с К-м и остальными выходами линии 9 задержки, вход которой подключен к выходу генератора 8 эталонной частоты. Выходы каждого из и ключей 10 - 13 соединены с входами элемента ИЛИ 14, выход которого подключен к входу счетчика 15 импульсов. Выход счетчика 15 подключен к инди; катору 16.Устройство работает следующим образом.В начальный момент времени ВБ- триггеры 3 блоков 2 задержки импульса сброшены, так что вентили 5 закрыты. Входной сигнал, период которого подлежит измерению, поступает на вход формирователя 1 осуществляющего преобразование входного сигнала в последовательность коротких импульсов, Преобразование осуществляется в моменты перехода смеси сигнала и шума через порог срабатывания формирователя 1, Кпительность формируемых импульсов должна быть значительно меньше периода их повторения, например Э й 0,05 Т, а параметры формирователя должны быть выбраны так, чтобы выполнялось соотношение0,5 Тс, 1,52 Р,где Г - величина задержки в каждомиз блоков задержки первогоимпульса;Т- период повторения входногоизмеряемого сигнала;Э - длительность импульса, формируемого формирователем 1,Это необходимо для исключения возможности преждевременного пропусканияимпульса каждым из блоков 2 задержкиимпульса.С выхода формирователя импульспоступает на вход первого из делителей 6 частоты и на Б-вход ВЯ-триггера 3 первого из блоков 2 задержки импульса, устанавливая этот ВБ-триггерв единичное состояние. Через времяоз, определяемое временем задержкиэлемента 4, открывается вентиль 5 иследующий импульс с формирователя 1приходит на вход как первого, таки второго из делителей б частоты и,кроме того, открывает вентиль в следующем канале. За счет такой реализации устройства каждый последующийканал начинает работать через интервал времени, равный одному периодуизмеряемого сигнала,Каждый иэ и каналов многоканального формирователя 7 времени измерения(Т, сч з 6б, -12 О,ш формирует на выходе импульс, длительность которого о зависит от моментов преобразования входного сигнала в формирователе 1 и определяетсяБ где Г, - длительность импульса Г вх-м канадец .,10ш - значение коэффициента деления делителей 6;- погрешность формированиявременного интервала в -мканале, связанная с наличием шумов на входе формиро- .вателя 1,Число ш выбирается из необходимой точности измерения и допустимого времени усреднениявходного сигнала. 20Импульсы генератора 8 эталонной частоты поступают на линию 9 задержки и с ее выходов через открытые ключи 10 - 13 и элемент ИЛИ 14 на вход счетчика 15 импульсов25Наличие линии 9 задержки необходимо для того, чтобы импульсы тактовой частоты, вырабатываемые генератором 8, были разнесены во времени для каждого из и каналов измерения периода. 30 Это исключает воэможность одновременного поступления двух или большего числа импульсов на входы. элемента ИЛИ 14 и, соответственно, потери одного или нескольких импульсов, что ис З 5 казило бы результат измерения. Величина времени задержки между выходами двух соседних каналов линии 9 задержки составляет с, и изменяется от 0 для 1-го канала до (и) с э для 40 и-го канала. Значение з, выбирается в соответствии с условием где Т- время окончания переходныхпроцессов в счетчике импульсов 15;Т - период генератора эталоннойчастоты 9.При этом длительность импульсов эталонной частоты должна быть меньше ьз, Минимальная их длительность оп-ределяется характеристикой конкретной реализации счетчика 15 импульсов.На вход счетчика 15 импульсов поступают импульсы генератора 8 эталонной частоты по каждому из и каналов в течение ш периодов входного сигнала, причем моменты начала и концапоступления импульсов по каждому изканалов последовательно сдвинуты наодин период измеряемого сигнала,При этом суммарное время измеренияТ составит Обычно величина ши и, следовательно, дополнительное увеличение времени измерения, связанное со сдвигом в начале работы отдельных каналов, незначительно.Число импульсов, пропорциональное среднему периоду измеряемого сигнала, определяется счетчиком 15 импульсов и индикатором 16.Средний период измеряемого сигнала может быть определен по формуле где К - содержимое счетчика 15 импульсов, полученное в результате измерения.Учитывая, что погрешность формирования при измерении среднего изш периодов в каждом из каналов из"мерителя определяется погрешностьюформирования первого и последнего .импульсов, а она зависит от шумовна входе формирователя, то разнесение во времени моментов формирования первого и последнего импульсовравносильно введению и независимых,параллельно работающих каналов измерения. В тех случаях, когда спектральные характеристики помехи на входе формирователя близки к белому шуму, среднеквадратическая погрешностьизмерения среднего из ш периодов измеряемого сигнала, обусловленная шумами на входе формирователя, снижается в п раз,Среднеквадратическое значение относительной погрешности при измерениисреднего из ш периодов, обусловленная наличием шумов на входе формиро-вателя 1, определяется как1394158 6бР 42 т 13 тп 4 й Составитель Ю. МинкинРедактор А, Шандор Техред М,1 оданич Корректор С. Черни Заказ 2217/42 Тираж 772 ПодписноеВ 11 ИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 где 0 - среднеквадратическое значение напряжения шумов на входе формирователя 1;11 - амплитуда измеряемого сигнала.Погрешность предлагаемого устройства б, в результате усреднения результата измерения по п каналам по общему правилу суммирования средне" 1 О квадратических погрешностей определяется по формуле Таким образом, в предлагаемом устройстве уменьшаются в 1 п,раз состав,ляющие погрешности, обусловленные как дискретностью генератора эталонной частоты, так н наличием шумов на ,входе формирователя, что существенно ,повышает точность измерителя . 25формула изобретения1, Цифровой измеритель периода,содержащий Формирователь импульсов,и делителей частоты, многоканальныйформирователь впемени измерения,электронные ключи, линию задержки,генератор эталонной частоты, выходкоторого подключен к входу линиизадержки, и последовательно соединен-,ные элемент ИЛИ, счетчик импульсов ииндикатор, при этом входы элемента35 ИЛИ подключены к выходам ключей, первые входы которых соединены с выходами линии аадержки, а вторые входы ключей соединены с выходами многоканального формирователя времени измерения, входы которого под" ключены к выходам делителей частоты, при этом первый вход и делителей частоты соединен-с выходом формирователя импульсов, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введены последовательно соединенные пблоков задержки импульса, вторые входы иблоков задержки импульса объединены и подключены к выходу формирователя импульсов, третьи входы пблоков задержки импульса объединены и подключены к шине "Сброс", а выходыблоков задержки импульса подключены к ивходам п делителей частоты.2. Измеритель периода по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый блок задержки импульса содержит последовательно соединенные ВБ- триггер, элемент задержки и элемент совпадения, второй вход которого является вторим входом блока задержки импульса, выход элемента совпадения является выходом блока задержки импульса, Б-вход НБ-триггера является первым входом блока задержки импульса, а В-вход ВБ-триггера - третьим входом блока задержки импульса,