Устройство для измерения средней частотыследования импульсов

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 180679(21) 2780331/18-21с присоединением заявки йо(51)М Клз 6 01 й 23/02 Государственный комитет СССР но лелям изобретений и открытийДата опубликования описания 15.0781(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕИ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах для измерения средней частоты следования5 импульсов в пачке или в серии пачек ийпульсов, а также частоты следования непрерывной последовательности импульсов.Известно устройство для измерения средней частоты, содержащее три счетчика, элементы И, генератор эталонной частоты (1). Недостатки этого устройства - увеличение погрешности измерения при большом количестве пачек в одном измерении и ограничение функциональных возможностей.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для измерения частоты, содержащее счетчики, элементы И, триггеры, генератор эталонной частоты 2.Однако данное устройство значительно сложнее и обладает дополнительной погрешностью измерения за счет нестабильности (разброса) формирования конца мерного интервала времени из пачки измеряемых импульсов. Эта нестабильность получается З 0 за счет асинхронности импульсов измеряемой и эталонной частоты.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения средней частоты следования импульсов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, соединенный через первый элемент И со счетными входами вспомогательного счетчика и счетчика эталонной частоты, триггер, прямой выход которого подключен к управляющему вяоду первого и второго элемента И, выход второго элемента И соединен со счетным входом счетчика измеряемой частоты и Через первый элемент ИЛИ со входом "установка нуля" вспомогательного счетчика, а вход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера, шина "Установка нуля" соединена с соответствующими входами счетчиков эталонной и измеряемой частот и с входами первого и второго элементов ИЛИ, четвертый элемент. И, введен элемент ИЛИ-НЕ, а счетчик эталонной частоты выполнен реверсивным, причем выходы третьегои четвертого элементов И через элемент ИЛИ-НЕ соединены со счетнымвходом триггера, а прямой выход триггера подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом вспомогательного счетчика и первым управяющим входом реверсивного счетчикаталонной частоты, второй управляющий вход которого соединен с инверсным выходом вспомогательного счетчика, выход счетчика эталонной частотысоединеннчерез второй элемент ИЛИ свходом "установка нуля" триггера.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на Фиг. 2 - временные диагриеея, поясняющие работу устройства.Устройство для измерения частотыследования импульсов содержит генератор 1 импульсов эталонной частоты, реверсивный счетчик 2 эталонной 26частоты, вспомогательный счетчик 3,счетчик 4 измеряемой частоты, триггер 5, элемент 6 ИЛИ-НЕ, элементы7-10 И, элементы 11 и 12 ИЛИ, шины13 и 14 входа. Триггер 5 выполнен на д элементах 15-22 И-НЕ.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии по управляющей шине 14 входа на устройство поступает сигнал уровнем логическойф 1", который устанавливает все разряды счетчиков 2 и 4 (через элемент 12 ИЛИ) счетчика 3 в обнуленное состояние, а также (через элемент 11 ИЛИ) на соединенные входы й, , К триггера 5, При наличии сигнала уровнем логической "1" на соединенных входах 4-К, вход триггера 5 блокируется и он не реагирует на входные тактовые импульсы, поступающие на 40 вход Т. Сигнал уровнем логическая "1" на входе й основного трактируемого триггера устанавливает его в состояние "О", и так как элементы 17 и 21 открыты (отсутствуют сигналы с выходов элементов 15 и 19) осуществляется "Запись" информации иэ основного триггера во вспомогательный, т.е. на прямом выходе 2 триггера 5 устанавливается сигнал уров- щ нем логический "Оф. Таким образом, устройство принимает исходное состояние.По команде "Измерение" сигнал уровня логическая "1" снимается с шины 14 входа. С этого момента времени снимается блокировка триггера 5 по входам 4-К, снимаются сигналы обнуления счетчиков 2-4 .и устройство готово к приему первой пачки импульсов измеряемой частоты. 60Импульсы измеряембй частоты (Оц на фиг. 2) через открытый элемент 10 И, схему б ИЛИ-НЕ поступают на счетный вход (Ов на фиг, 2) триггера 5. Так как триггер 5 по счетному б 5 входу запускается только положительным перепадом напряжения, то он переходит в состояние "1" в моментокончания первого импульса измеряемой частоты (Ог на фиг. 2). С этогомомента времени сигнал уровнем логического "О" с инверсного выхода триггера 5 закрывает элемент 10 И и последующие импульсы измеряемой частоты не воздействуют на триггер 5.Напряжение уровнем логическая "1" спрямого выхода триггера 5 открываетэлементы 7-9 И и на счетные входысчетчиков 2 и 3 поступают импульсыэталонной частоты от генератора 1(Од на фиг. 2), Так как элементы7-9 И открываются триггером 5 в момент окончания первого импульса измеряемой частоты, то на счетный входсчетчика 4 поступают импульсы измеряемой частоты, начиная со второгоимпульса (Ое на фиг. 2). В этом случае счетчик 4 считает количество периодов измеряемой частоты в пачке,т.е. не регистрирует первый импульсначала измерения.Одновременно на управляющий вход"Установка нуля" вспомогательногосчетчика 3 поступают импульсы измеряемой частоты, каждый импульс которойобнуляет его, причем на все времявоздействия импульса сброса счетчик3 находится в обнуленном состоянии.Емкость счетчика 3 выбирается такой,чтобы за время отсутствия импульсасброса он заполнялся импульсамиэталонной частоты менее чем на половину (й на Фиг. 2) , С момента окончания последнего импульса пачки,счетчик 3 заполняется импульсамиэталонной частоты, а счетчик 2 доопределенного момента времени суммирует (И на Фиг. 2), а потом вычитает этй импульсы,Когда емкость вспомогательногосчетчика 3 заполнена на половину,т.е. в него занесено количество импульсов равное 2" " (где и - количество двоичных разрядов в счетчике 3),триггер старшего разряда счетчика 3изменяет свое состояние и переключает реверсивный счетчик 2 в режимвычитания. С этого момента из счетчика 2 вычитаются импульсы (К 2 нафиг, 2) и это продолжается до техпор, пока вспомогательный счетчик3 не переполнится. Переполнение счетчика 3 происходит после занесенияв него количества импульсов, равного 2 ",. в результате чего триггерстаршего разряда счетчика 3 вновьизменяет свое состояние и переключает счетчик 2 в режим сложения.Прямоугольный импульс (О, Фиг. 2),сформированный на выходе вспомогательноГо счетчика 3, пройдя черезоткрытый элемент 9 И, схему б ИЛИ-НЕсвоим задним Фронтом переводит посчетному входу триггер 5 в нулевое. 847219 исходное состояние (О на фиг. 2). Элементы 7-9 И закрываются, а элемент 10 И открывается - в устройст ве закончился процесс измерения частоты импульсов первой пачки. За время нахождения триггера старшего разряда счетчика 3 в состоянии "1"5(счетчик 2 включен в режим вычитания), из счетчика 2 вычлись все импульсы, занесенные в него с момента окончания последнего импульса пачки(О на фиг, 2) измеряемой частоты.Таким образом, за цикл измерения одной пачки в счетчик 4 занесено количество импульсов, равное сумме периодов импульсов в измеряемой пачке, а в счетчике 2 - количество импульсов, пропорциональное сумме периодов импульсов измеряемой частоты в этой пачке.При поступлении на вход устройства следующих пачек импульсов измеряемой 20 частоты работа устройства происходит аналогично описанному, причем этот процесс повторяется до тех пор, пока в счетчик 2 не занесено определенное наперед заданное количество 25 импульсов эталонной частоты, например йо. При занесении в счетчик 2 количества М импульсов на его выходе происходит изменение сигнала с "0" на "1". ЗОЭтот сигнал уровнем логической "1" по управляющему входу устанавливает (переключает) триггер 5 в нулевое состояние, при котором элементы 7-9 И закрываются элементы 10 ИР 35 открываются. На этом процесс измерения полностью заканчивается и триггер 5 остается в нулевом состоянии, из-за наличия сигнала уровнем логической "1" на его управляющем входе.40Таким образом,. за время измеренияМоТо = у = Моэт (где эт - частотаэтгенератора 1), счетчик 4 регистрирует количество периодов импульсов из меряемой частоты всех измеренных пачек. Так как счетчик 3 обнуляется каждым импульсом измеряемой частоты, 50 то его показания Мэ в конце времени измерения равно числу импульсов эталонной частоты, поступивших на счетчик 3 от момента прихода последнего импульса измеряемой частоты до конца измерения. По величине Мможно с точностью до периода эталонной частоты Тэт определить суммарную длительность Т Т всех М периодов измеряемой частотыТв = То- Мт т Измеряемая частота равна отношениючисла полных периодов к их суммарнойдлительностиу мд .- миьдт-н то 3 эт о МЗБлагодаря точному измерению суммарной длительности целого числа периодов измеряемой частоты предлагаемоеустройство позволяет с заданной точностью в широком диапазоне частотизмерять частоту следования непрерывной последовательности импульсов,одной пачки и серии пачек самыхразличных длительностей.Формула изобретенияУстройство для измерения среднейчастоты следования импульсов, содержащее генератор импульсов, эталонной частоты, соединенный через первый элемент И со счетными входамивспомогательного счетчика и счетчика эталонной частоты, триггер, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого и второгоэлемента И, выход второго элементаИ соединен со счетным входом счетчика измеряемой частоты и через первыйэлемент ИЛИ со входом "Установка нуля" вспомогательного счетчика, авход второго элемента И соединен спервым входом третьего элемента И,второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера, шина "Установка нуля" соединена с соответствующими входами счетчиков .эталоннойи измеряемой частот и с входами первого я второго элементов ИЛИ, четвертый элемент И, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышенияточности измерения, в него введенэлемент ИЛИ-НЕ, а счетчик эталоннойчастоты выполнен реверсивным, причемвыходы третьего и четвертого элементов И через элемент ИЛИ-НЕ соединены со счетным входом триггера, апрямой выход триггера подключен к первому входу четвертого элемента И,второй вход которого соединен с прямым выходом вспомогательного счетчика и первым управляющим входом реверсивного счетчика эталонной частоты, второй управляющий вход кото-рого соединен с инверсным выходомвспомогательного счетчика, выходсчетчика эталонной частоты соединенчерез второй эЛемент ИЛИ с входомустановки нуля триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 524139, кл. 6 01 й 23/02.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2644441,кл. 6 01 й 23/02.847219 иг.иа 2 Составитель В. НовоселовПерсиянцева Техред М. Рейвес, Корректор щетник Редак ка ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,л 5480/71 Тираж 732 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и от 13035, Москва, Ж, Раущская