Устройство для измерения девиации частоты

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН З(51) О 23 1 ПИСА БРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ21 формир ов вязки, и счетчик, этом вых пульсов блока пр вого и в Бюл. М 27ковное конструкториной автоматики88,8)ское дО 0ое св т о во СС 1976, СССР 1970 етельс 23/ОО, ельств 23/10,сви 1 й иде В( 5 4 ) ( 5 7 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ, содержащее генератор тактовых импульсов, регистрсдвига, триггеры, выход каждого изкоторых соединен с соответствующимиэлементами индикатора отсчета, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения девиации частоты при низких модулирующих частотах и обеспечения контролясимметрии частотной модуляции, в неговведены последовательно соединенные ипрОСУДАРСТВЕННЦЙ НОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ 8011 04434 А атель импульсов, блок приервый и второй элементы И,дешифратор, инверторы, при од генератора тактовых имподключен к второму входу ивязки и к первым входам перторого элементов И, вторые входы которых соединены соответствен но с прямым и инверсным выходами дешифратора, вход которого подключен к выходу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход второго элемента и соединен с входом синхронизации регистра сдвига, причем первый выход блока привязки соединен свходами синхронизации триггеров, а второй ЕС выход - с входами сброса в0счетчика и регистра сдвига, выход каждого каскада которого соединен непосредственно с информационным вхо дом соответствующего триггера и через нвертор с входом установки в 0 Яедыдушего триггера.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствахдля.измерения девиации частоты электрических колебаний при частотной манипуляции.или модуляции исследуемогосигнала.Известен измеритель девиации частоты, содержащий формирователь импульсов и генератор опорной частоты,первые выходы которых подключены че"рез элемент совпадения к счетчику.импульсов, а вторые выходы соединеныс входами блока управления, первыйвыход которого подключен к второмувходу счетчика импульсов, блок индикации, вычислительное устройство,.два регистратора, два блока сравнения кодов, первые и вторые входы которых подключеМы соответственно к.первым выходам регистров и к первомуи второму выходам счетчика импульсов,20третий и четвертый выходы которогосоединены соответственно с первымивходамирегистров, вторые входы которых подключены к второму выходублока уПравленйя, третий, четвертыйи пятый выходы которого соединены соответственно с первым входом блокаиндикации, с первым. входом вычислительного устройства и с третьимивходами блоков сравнения кодов, ЗОвыходы которых подключены соответственно к третьим вхбдам регистров,вторые выходы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами вычислительного устройства, 35выход которого подключен к второмувходу блока индикации (1 ,Недостатком устройства являетсяего довольно большая сложность.40Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее сдвиговый регистр с индикатором отсчета на оптронных ячейках с двумя устойчивыми состояниями, одна из шин питания ячеек которого соединена с выходом электрон." ного ключа, а выход последней .ячейки связан с управляющим входом блока выбора масштаба преобразования частоты измеряемого сигнала, выход которого связан с управляющим входом указанного ключа, а также управляемый генератор. тактовых импульсов, вход возбуждения которого соединен с выходом блока выбора масштаба преобразования частоты и с нулевыми входами первого и второго триггеров, выход первого триггера связан с нулевой ячейкой сдвигового регистра, а единичный вход первого триггера - с вы ходом генератора тактовых импульсов и счетным входом второго триггера, к нулевому выходу которого подключены все четные ячейки сдвигового регистра, а к единичному выходу второго триггера подключены все нечетныеячейки сдвигового регистра,Известное устройство, работающеена принципе измерения длительностипериода путем заполнения его счетными импульсами точно известной частоты, может быть использовано для измерения девиации частоты,Отсчет величины девиации частотыосуществляется по удлинению светящегося столбика от своего номинального значения, определяемогопри подаче на вход частотомера средней частоты частотно-модулированного колебания 2 3,Однако с помощью известного устройства можно измерить только девиациючастоты АГ (девиацию частотывниз 1)Изменение длины светящегося столбика 1 происходит с частотой модулирующего сигнала и, если эта частотабольше, например, 24 Гц, то за счетпамяти зрения будет казаться, чтосветится большее число светодиодов,т,е, будет фиксироваться только удлинение светящегося столбика отноминального значения.В процессе измерения девиации частоты при низкой модулирующей частотд(менее 24 Гц) изменение длины светящегося столбикаф будет мерцающим, что затрудняет фиксацию крайних положений изменяющейся длины светящегося столбика на фоне неизменной части светящегося столбика иприводит к ошибке в отсчете,Целью изобретения является повышение точности измерения девиациичастоты при низких модулирующих частотах и обеспечение контроля симметрии частотной модуляции,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения девиации частоты, содержащее генератортактовых импульсов, регистр сдвига,триггеры, выход каждого из которыхсоединен с соответствующими элементами индикатора отсчета, введены последовательно соединенные формирователь .импульсов, блок привязки, первый ивторой элементы И, счетчик, дешифратор, инверторы, при этом выход генератора тактовых импульсов подключенк второму входу блока привязки и кпервым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дешифратора, вход которого подключен к выходу счетчика,счетный вход которого соединен с выходом первого элемента.И, а выходвторого элемента И соединен с входомсинхронизации регистра сдвига, причем первый выход блока привязки соединен с входами синхронизации триггеров, а второй выход - с входами сброса в О счетчика и регистра сдвига, выход каждого каскада которогосоединен непосредственно с информационным входом соответствующего триггера и через инвертор с входом установки в 0 предыдушего триггера.На фиг. 1 показана структурнаясхема устройства на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работуустройства на Фиг, 3 и 4 - возможные варианты выполнения индикатораотсчета.Устройство содержит формирователь 1 О1 импульсов, блок 2 привязки, триггеры 3, регистр 4 сдвига, счетчик 5генератор 6 тактовых импульсов, элементы И 7 и 8, дешифратор 9, инверторы 10, индикатор 11 отсчета с диодами(512,Выход формирователя 1 импульсовсоединен с первым входом блока 2 привязки, первый выход которого соединенс входами синхронизации триггеров 3,а второй выход - с входами сброса вфО, регистра 4 сдвига и счетчика5, при этом выход генератора б тактовых импульсов подключен к второму входу блока 2 привязки и первымвходам первого 7 и второго 8 элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами дешифратора 9, входкоторого подключен к выходу счетчика5, счетный вход которого соединен с 30выходом первого элемента И 7, а выход второго элемента И 8 соединен свходом синхронизации регистра 4 сдвига, выход каждого каскада которогосоединен непосредственно с информа 50 ционным входом соответствующего триггера 3 и через инвертор 10 с входомустановки в 0 предыдущего триггера 3, а выходы триггеров 3 соединены с соответствующими элементами 40индикатора 11 отсчета.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии, при отсутствии сигнала на входе Формирователя 1 импульсов, первый элемент И 7блокирован низким уровнем, поступающим с прямого выхода дешифратора 9,а второй элемент И 8 разблокированвысоким уровнем, поступающим с инверсного выхода дешифратора 9. Вовсех каскадах регистра 4 сдвига записана логическая единица, триггеры3 удерживаются инверторами 10 в нулевом состоянии, светоизлучающиедиоды 12 погашены. 55Частотно-модулированный сигнал 13(фиг. 2) поступает на формирователь1 импульсов, преобразующий его в прямоугольные импульсы 14. В блоке 2привязки по каждому переднему фронту 60прямоугольных импульсов 14 формиру.ются два коротких импульса 15 и 16,причем импульсы 15 на первом выходеблока 2 привязки (импульсы считывания) опережают на полпериода частоты 65 генератора 6 тактовых импульсов импульсы 16 на втором выходе блока 2привязки (импульсы сброса), Периодследования импульсов 15 и 16 равенпериоду частотно-модулированного сигнала промежуточной частоты (фиг, 2)первый импульс 15 считывания воздействует на входы синхронизациитриггеров 3, но так как триггеры 3блокированы инверторами 10, то их состояние не изменяется.Начало процесса измерения каждогопериода частотно-модулированного сигнала промежуточной частоты определяется моментом поступления импульса16 сброса на счетчик 5 и регистр 4сдвига, по которому счетчик 5 и регистр 4 сдвига устанавливаются в нулевое состояние.Высокий уровень, появляющийсяна прямом выходе дешифратора 9,разрешает поступление импульсов с генератора б тактовых импульсов черезпервый элемент И 7 на счетный вХодсчетчика 5. Одновременно низкий уровень, поступающий с инверсного выхода дешифратора 9, блокирует второйэлемент И 8,Число импульсов И, подсчитываемоесчетчиком 5, равноосР Мгде й - частота генератора б тактовых Импульсов;Е - среднее значение промежуточной частоты;ай - максимальное значение измеряемой девиации частоты.Состояние счетчика 5, соответствую. шев сосчитанным И импульсам, фикси руется дешифратором 9, который блокирует первый элемент И 7, запрещая поступление импульсов с генератора 6 тактовых импульсов на счетный вход счетчика 5, На прямом выходе дешиФратора 9 Формируется сигнал 17, Совокупность блоков 5 И 7-9, формирУя постоянный временной интервал, как бы исключает постоянную составляющую периода частотно-модулированного колебания промежуточной частоты, а регистр 4 сдвига фиксирует изменяющуюся часть этого периода, характеризующую девиацию частоты.Одновременно высокий уровень на инверсном выходе дешифратора 9 раз- решает поступление импульсов с генера-. тора б тактовых импульсов через второй элемент И 8 на вход синхронизации регистра 4 сдвига, в каскады которого начинает записываться логическая единица. Форма сигналов на выходах первого, второго, третьего, четверК-го, (К+1)-го, (и)" го и и-го каскадов регистрасдвигапоказана соответственно кривыми 18- 2 б (Фиг. 2) .Так, если частотно-модулированный сигнал промежуточной частоты имеет период Т 1 (фиг. 2), то логическая единица успеет записаться до появле ния очередного импульса 15 считывания в каскады с первого по четвертый регистра 4 сдвига, По приходу импульса 15 считывания триггер 3, сое диненный информационным вХодом с чет"1 О вертым каскадом регистра 4 сдвига, устанавливается в единичное состояние.11 иггеры 3, информационные входы которых подключены к предыдушим кас кадам регистра 4 сдвига,(т.е, с перного по третий), блокированы инверторами 10 и сохраняют нулевое состоя" ние, а в триггеры 3, информационные входы которых подключены к последующим каскадам регистра 4 сдвига (т,е. с пятого до п-го), имеющие логический нуль, записывается нулевое состояние .Триггер Э, в котором записана логическая единица, вызывает свечение соответствующего светоиэлучающего диода 12 индикатора 11 отсчета.Свечение сохраняется до поступления следующего импульса считывания, Остальные светоиэлучающие диоды 12 погашены.По импульсу 16 сброса счетчнк 5 и регистр 4 сдвига устанавливаются в нулевое состояние, измерение периода Т 1 заканчивается и начинается 35 измерение последующего периода Т 2 (Фиг. 2) .Если частотно-модулированный сигнал промежуточной частоты имеет период Т 2Т 1, то логическая единица 4 О запишется в каскады с первого по К-й регистра 4 сдвига, а светиться будет соответствующий светоизлучающий диод.Если частотно-модулированный сигнал промежуточной частоты имеет период ТЗТ 2Т 1, то логическая единица запишется в каскады с первого по и-й регистра 4 сдвига.Таким образом, длительность измеряемого периода частотно-модулированного сигнала промежуточной частоты определяется номером каскада регист ра 4 сдвига, являющегося последним с записанной в него логической единицей на момент поступления импульса 15 считывания, Определение зтоу 5 го каскада осуществляется инверторами 10 и триггерами 3 и индицируется свечением соответствующего светоиэлучающего диода 12. Число каскадов Бе регистра 4 сдвига равно24 Е,иВ =Е - р -- рГ ГТак как период частотно-модулиро"ванного сигнала изменяется в соответствии с законом модуляции, то заполнение каскадов регистра 4 сдвигалогической единицей тоже и эменяетс я,и после каждого поступления импульса 15 считывания светится соответствующий светоизлучающий диод 12,а так как промежуточная частота достаточно высокая, то свечение светоизлучающих диодов 12 кажется непрерывным и представляет. собой светящийся столбик, который в зависимости от величины девиации частотыизменяет свою длину.Концы светящегося столбикауказывают на величину девиации частоты вверх и фвниэ 1, отсчитываемой от нулевого значения, за которое принимают тот светоизлучающийдиод 12 индикатора 11 отсчета, который светится при подаче на вход Формирователя 1 импульсов средней частоты частотно-модулированного коле"бания,В зависимости от целей использования устройства, варианты исполненияиндикатора 11 отсчета могут бытьразличными. Так, для контроля симметрии частотной модуляции или манипуляции желательно изготовитьиндикатор 11 отсчета в виде латинской буквы Ч (фиг3) . В других случаях индикатор 11 отсчета может бытьвыполнен так, как показано на фиг.4Таким образом, предлагаемое устройство позволяет исключить отображение на индикаторе отсчета неизменяющейся части периода частотномодулированного сигнала, что исключает ошибки в отсчете в процессе измерения девиации частоты при низкоймодулирующей частоте, повышает точность измерения на 10 по сравнениюс известным устройством. Отображение на индикаторе отсчета только изменяющейся части периода частотномодулированного сигнала в виде светящегося фстолбикаф, длина которого изменяется от значения, принятого эа нуль, и его концы указы"вают на величину девиации частотывверх и фвниз, позволяет вотличии от известного устройстваосуществить контроль симметрии частотной модуляции, манипуляции и обеспечить удобство эксплуатации предла+гаемого устройства.-3 у Составитель В.Новоселоведактор О.Юрковецкая Техред С.Мигунова Корректор С,Чер Филиал ППППатент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 5205/32 Тираж 711 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откры 113035, Москва, %-35, Раушская