Устройство для измерения временных интервалов

ОП ИСАИ ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ(22) Заявлено 22.05.75 (21) 2136664/21с присоединением заявки Ие(45) Дата опубликования описания 07,07.77 Союз Советскик Социалистических Республик(51) М, Кл,о б 01 К 23 У 00 Гасударственный канитет Совете Министров СССР оо делом изобретений и открытий(72) Автор, изобретения С, С. Обозовский и 1. И, Грибок Львовский ордена Ленина политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ Изобретение относится к цифровой алектропзмерительной технике, может найти применение при построении измерителей разности частот низкочастотных колебаний.Известно устройство для определенпя 5 разности двух частот, содержащее переключатель режимов работы счетчик импульсов, опорный генератор, смеситель, причем вход устройства через одни контакты переключатедя подсоединен непосредственно ко входу 1 О счетчика, а через другие контакты - к смесителю, второй вход которого подключен к опорному генератору, частота которого равна емкости счетчика импульсов, деленной на время измерения. 15Впервом такте за время 2. на входисчетчика поступает число импульсов Й.,= Х , где 1 - первая из сравниваемых частот, Во втором такте на вход смесителя поступает сигнал с частотой 1 20 и на выход генератора опорной частоты сигнал 1 отт -(Хи, где 1 - емкость счетчика. К предыдушему коду йв счетчик 2 с выхода смесителя поступает число импульсов йа ф 2 (акопо) =ЪГ/ЪА -Го 1. 25 2В счетчике фиксируется код числамиМ + й= - ( - Г 2)фГ . С приходом на счетчик импульсов он переполняется. Поэтому в нем в конце второго такта фиксируется код числа К= Е(11 1 пропорциональный разности частот.Однако в этом устройстве частота генератора должна быть высокостабильной и намного большей частоты исследуемых колебаний для получения с заданной чувствительностью числа Н= ЪиЯ - т ), Кроме гого устройство не позволяет измерять разность значений средних за период частот и а также относительное отклонение частотыот задонной.Известно также устройство для измерения временных интервалоив котором вход по частоте подключен к формирователю, выход котопого через делитель частоты и прямо соединен со входом генератора прямоугольнътх импульсов, выход которого связан со входом ключа, к другому входу которого подключен выход генератора опорного напряжения, который подключен ко входу другого генератора прямоугсаш ных импульсов и через делитель частоты - к другому входу этого же генератора, а выход генератора прямоугольных импульсов подключен ко входу ключа, выход которого связан со ходо счетчика результата, бВ нем измеряемая частотапоступает на формирователь, на Выходе которого имеется последовательность импульсов с частотой. С помощью делителя частоты с коэффициентом делени 5 К и генератора пря 1 о- О угодьеых ие Пульса 5 Вь 1 раоатываетс 51 импульс напряжения длительностью Т= КТ,е.Одновременно 1 Ну 1 ьсы образцоВой час ТОТЫ то НОСТУЕаОТ На ДЕЛ 1 ЕЛЬ ЧаСТОТЫ с коэффициентом делепнЯ К и на второй 5 генератор нр 511.оугольн 11 х импульсов, на выходе которого получается нмнульс напряжения длительностшо 7: К, Тг. сОба имнульса поступа 1 от на ключ, который открывается для импульсов образцовой 0 частоты. Зарегистрированное счетчикомчисло импульсовК, ,. К 1М=о2 б При К = Х К, Т получаем хн К -1 К Т ТИ",-хик ЗО Если 8 = (О,по 1 уч м отсчет В роцснтах,Однако суНествешЫй недостаток этого устройства состоит В том, Ето для обеспечения заданной погрешности измерения при определении разности частот низкочастотных колебаний продолжительность измерения недопустимо возрастает. Кроме того, схема не обеспечивает получения абсоюцотной разности исследуемых частот за период капеО баний.ель изобретения - повышение быстродействия уСтройства. Для достижения атой цели в устройство для измерения временных интервалов, содержащее генератор опорной частоты, счетчики, элементы И., элементы ИЛИ, последовательно соединенные триггер и ключ, выход которого соединен со входом третьего счетчика, выходы последнего подключены ко входам элементов И, другие кО входы которых связаны с выходами первого счетчика, выходы элементов И подкд 1 очеиы ко входам элемента ИЛИ, а выход генератора опорной частоты соединен со вторым входом кп 1 оча, введен измеритель временееых интервалов, последовательно соединенные группы ключей и накаливающЕй сумматор, причем первый выход измерителя временных интервалов соединен со входом сумматора, второй его выход подкдючен ко входу второго счетчика, а третий - ко входу первоговыход второго счетчика соединен со входом группы ключей, второй вход которых связан с выходом элемента ИЛИ, а выход генератора образцовой частоты подключен ко вхо ду измерителя временных интервалов.Иа чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство для измерения временных интсрвалов содержит измеритель временных интвервалов 1, счетчики 2, 3, генератор опорной частоты 4, элементы И 5, элемент ИЛИ б, группу клерей 7, счетчик 8, клЕоч 9, накапливающий сумматор 3.0 и триггер 11.Выход разности периодов исследуемых колебаний изкернтел 51 временных интервалов 1 связан с вычнтающнм входом накапливаюНего сумматора 10, выход длительности первого нернода подключен ко Входу счетчика 2, а Выход д 11 ительности Второго периода - ко входу счет нка 3. Выход генератора опорной частоты 4 соединен со входом кпоча 9, другой Вход которого подкшочен к выходу трнгера 3.1, а выход связан со входок с 1 е 1"-Еик Ь, П 11 формационНЫЕ ВЫХОДЫ КОТОРОГО СОЕДННЕНЫ СО ВХОДаМИ элементов И 5, другно входы которых под- КЛ 10 ЧЕНЕП К Н Пфера";11 ННОННЫЕ, ВЫХОДВМ СЧЕТЧИ- ка 2, а Выходы через еле,юнт ИЛИ б сосдПены со входами клк чей 7. Потенциальные входы ключей св 5 заш с нпфорлационными Выходамн счетчика 3, а выходы соедниены с пара 1 ие 11 ьнЕми входами 11 ака 1 едивающего сумматора 10, выход переполнения которого подключен ко Входу установки в нудевое состоягп 1 е триггера 11, вход установки в единичное состояние которого связан с шиной Старт". Вы Еитаюе 11 ий вход сумматора 10 смсПсн в сторону старших разрядов натриггеров.Б исходном состоянии счетчики 2,3,8 и кнакапдивающий сумматор 10 сброшены в нудь. Ключ 9 закрыт сигналом с тригера 11Средние за период частотыИТогда средняч за период разность частот может быть выражена через длитедьности периодов обоих колебаний; При измерении с измерителя временных интервалов длительностей и разностей периодов 1 в счетчик 2 поступает1 7, 2) в счетчик 3 З. О Х 1 (3)а на вычижающий вход накапливающего сумматора 10И =(,-т) 1:Н -И 4) где 1 - частота генератора опорной частоты. 5На основании (3.) с учетом (2,3,4) получим: И- й"и,-иС окончанием занесения числа импуль- фсов 4) на вычитающий вход сумматора 10в нем фиксируется код числа 2 -К (И -И),71где К=2 п за счет смещения входа вйчитания на т разрядов в сторону старших разрядов, тп- количество триггеров в сумматоре 3.0,С приходом импульса "Старт" триггер 3.3.опрокидывается в единичное состояние, чтоприводит к открыванию ключа 9. Счетчик 2,элементы И 5, элемент ИЛИ б и ключ 9 фобразуют двоичный умножитель частоты.При поступлении импульсов с генератораопорной частоты 4 через открытый ключ9 на счетчик 8 частота импульсов на выходе элемента ИЛИ 6 10 й,)йогде Во - информационная емкость счетчиков2 и 8. Каждый импульс последовательности. через группу ключей 7 переносит параллельно в сумматор 3.0 число Ц из счетчи 2ка 3. Такой процесс сложения длится допереполнения сумматора, которое наступает2 (К-Н,)а дриходом нв ыюдд 7 3вв-" им 1 Кдпульсов. Импульс переполнения сумматора10 опрокидывает триггер 11 в исходноесостояние. Продолжительность открытогосостояния ключа 92 (И-Ц,) о И, 2". Мох" ЬПри этом в.счетчике 8 фиксируется количество импульсов=, =2 Ио,пропорциональное разности частот исследуемых колебаний. За атом же время в точке Е количество импульсово 1О 22Ног дд2пропорционапьно относительному изменениючастоты по отношению к частоте импульсов(6)На основании (6) можно утверждать,что число импульсов в точке Й пропорционально относительному изменению частотыпо отношению к последовательностииотносительному изменению периода по отношению к последовательностиФормула изобретенияУстройство дпя измерения временных интервалов, содержащее генератор опорной частоты, счетчики, элементы И, элемент ИЛИ, последовательно соединенные триггер и ключ, выход которого соединен со входом третьего счетчика, выходы последнего подключены ко входам элементов И, другие выходы которыхсвязаны с выходами первого счетчика, выходы элементов И подключены ко входам элемента ИЛИ, а выход генератора опорной частоты соединен со вторым входом ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно снабжено измерителем временных интервалов, последовательно соединенными группой ключей и накапливающим сумматором, причем первый выход измерителя временных интервалов соединен со входом сумматора, второй его выход подключен ко входу второго счетчика, а третий - ко входу первого, выход второго счетчика соединен со входом группы ключей, второй вход которых связан с выхо дом элемента ИЛИ, а выход генератора образцовой частоты подицочен ко входу измерителя временных интервалов.557327 СоставиРедактор Б. федотов Техред ь В. Лякиш ктор Л, Веселовск И. Асталош 8 Тираж 1101ИПИ Государственного копо делам изот113035, Москва, Ж,акаэ 84 Подписноемитета Совета Министров ССретений и открытийРаушская наб., д. 4/5 илиал ППП "Патентфг. Ужгород, ул. Проектная