Устройство для цифрового сличения частот

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 К 23 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЕНИЯ СЛИЧЕк областий техники,етрологии еньшеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетель тво СССР В 1029092, кл. С 01 К 23/02, 1978.ГОСТ 8.441-81, Меры частоты и вре мени высокой точности.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО НИЯ ЧАСТОТ(57) Изобретение относитсяинформационно-измерительноМожет быть использовано в мдля высокоточного цифрового сличения частот. Цель изобретения - ум ние времени сличения частот. Для этого в устройство введены генераторимпульсов дополнительной частоты,эле"менты И 2, 3, 4, 12, 13, 16, 19, 26 -30, элементы 7, 8,совпадения, форми"рователи 9 - 11, 18, 31 импульсов,блок 14 измерения сдвига фаз, ЭВМ15, элемент НЕ 17, двухразрядный счетчик 20, КЯ-триггеры 21 - 25, интерФейс,32, счетчики 33 - 37, блок 38сравнения кодов. Кроме того, оно содержит генератор 5 импульсов и генератор 6 поверяемой частоты. В устройстве обеспечено предварительноеизмерение сдвига фаз поверяемой истандартной частот и расчет требуемого времени сличения частот на ЭВМ.2 ил.1 1282017 2Изобретение относится к информа- го элемента И 12, второй вход котороционно-измерительной технике и может го подключен к выходу блока 38 сравбыть использовано в метрологии для нения кодов, выход пятого элемента Ивысокоточного цифрового сличения ча подключен к К-входу третьего тригстот. гера 23, а также к вторым входам шестого 13 и седьмого 19 элементов И,Цель изобретения - уменьшение врепервые входы которых соединены соотмени сличения частот.ветственно с прямым и инверсным вхо"Цель достигается за счет предваридами четвертого триггера , выходрт т ггера 24, вых дтельного измерения сдвига Фаз пове- щ е е а И сое инеи с Б-вхо"шестого элемента соединен сряемой и стандартной частоты и рас.дами четвертого 24 и пятого 25 тригчета требуемого времени сличения чагеров а выход седьмого элемента Истот на ЭВМ.13 соединен с К-входом четвертогоНа фиг.1 приведена структурнаятриггера 24, выход второго формиросхема устройства на фиг.2 - временвателя 11 импульсов соединен с К-вхоные диаграммы, поясняющие работу уст- дами второго 22 и пятого э триггеройства.ров, Б-входы второго 22 и третьегоУстройство содержит генератор им 23 триггеров соединены между собой,пульсов дополнительной частоты 1,а также через третий Формировательэлементы И 2 - 4; генераторы импуль 18 импульсов соединены с выходом персов образцовой 5 и поверяемой 6 чавого триггера, прямые выходы всехстот, элементы 7 и 8 совпадения,фортриггеров соединены с первыми входаМирователи 9 - 11 импульсов, элемен"ми восьмого 26, девятого 27, десятого 28, одиннадцатого 29, двенадцатоы И 12, 13, блок 14,измерения сдвиторых подключены через первый элементсов, элемент И 19, счетчик 20 (двух- И е т р 5 импульсов образцоИ к генераторуразрядный), ВБ-триггеры 21 - 23, эле- вой частоты, а выходы этих элементовменты И 26 - 30, формирователь 31 им- И подключены к пяти счетчикам импульпульсов, интерфейс 32, счетчики 33 - 30 ,ов 33 - 37, которые с помощью шины37, блок 38 сравнения кодов, данных через интерфейс соединены сВ устройстве блок 14 измерения ЭВМ инверсный выход четвертого тригРсдвига фаз подключен через интерфейс гера через пятый Формирователь им 32 к ЭВМ 15, выходы интерфейса соедипульсов 31 соединен с шиной конца изнены с блоком 38 сравнения кодов и смерения интерфейса 3вторыми входами первых трех элементовИ 2 - 4, вторые входы которых соеди- Устройство работает следующим обнены соответственно с генераторамиразом.импульсов образцовой 5, дополнитель- Сигналы образцовой частоты Г, сной 1 и поверяемой 6 частот, выходы 40 генератора 5 и поверяемой частотыпервого 2 и второго 3, а также второ- Гс генератора 6 подаются в блокго 3 и третьего 4 элементов И попарно измерения сдвига Фаз исследуемых сигподключены к первым и вторым входам налов 14, Результат каждого измереэлементов 7 и 8 совпадений, выходыния записывается в память ЭВМ 15,гдекоторых соединены с входами двух Фор по истечении определенного.количестмирователей 10 н 11 импульсов, выход ва измерений определяется погрешностьпервого Формирователя 10 подключен измерения Фазового сдвига А . Исхочерез первый вход четвертого 16 эле- дя из найденного значения погрешностимента И к входу двухразрядного счет- л 1:, ЭВМ 15 вычисляет необходимое (расчика 20,первый и второй выходы кото четное) время сличения с,р и черезрого соединены соответственно с уста- интерфейс 32 передает цифровой код,новочными входами первого триггера соответствуюший расчетному времени21, кроме того, второй выход счетчи- измеренияв блок 38 сравненияка 20 через элемент НЕ 17 соединен с кодов.вторым входом четвертого элемента И 55 Определив временной интервал сли 16, выход первого Формирователя 10 чения . , ЭВМ 15 через интерфейс 32соединен также с входом третьего фор- открывает по первым входам элементымирователя 9 импульсов, выход кото" И 2 - 4, которые пропускают импульсырого подключен к первому входу пято- образцовой 1, дополнительной Г и82017 55 3 12поверяемой р частот в элементы совХпадения. С выходов элементов И 2 и,3 импульсы частоти Р поступаютона элемент совпадения 7, первый импульс совпадения в первом канале(Фиг, 2 б) открывает формировательимпульсов 10, который Формирует импульсы с периодом, несколько превышающим период следования импульсовсовпадения в результате чего на выходе формирователя 10 (фиг,2 е) появляется огибающая пакета совпадений. (Счетчик двоичной информации20 до прихода пакета совпадений находится в состоянии "0", поэтому навыходе элемента НЕ 17 - "1"),С приходом первой огибающей пакета совпадений в первом канале, счетчик 20 переходит из состояния "0" в состояние "1". Высокий потенциал, снимаемый с единичного выхода счетчика 20 подается на Я-вход триггера 21 и устанавливает его в состоя ние "1" (фиг.2 з). При этом открывается элемент И 26 и формирователь ,импульсов 18, а кратковременный импульс, появившийся на выходе формирователя 18 подается на Б-входы триггеров 22, 23, устанавливает их в состояние "1" (фиг,2 и, л) и одновременно с элементом И 26 открываются , элементы И 27, 28. В счетчиках 33 - 35 начинается счет импульсов частоты Го Счетчик импульсов 33 прекращает счет импульсов в момент появления первого импульса второго пакета совпадений в первом канале (Фиг.2 6). Этот импульс переводит счетчик 20 из состояния "1" в состояние "О", таким образом закрываются элемент И 16 и триггер 21 (фиг.2 з).Счетчик 34 импульсов прекращает счет импульсов частоты 5 с приходом первого импульса первого пакета совпадений во втором канале (Фиг,2 г), который образован элементами И 3, 4, элементом 8 совпадения и формирователем 11 импульсов, Т.е. первый,импульс совпадения, пришедший с выхода элемента 8 совпадения открывает формирователь 11, который работает аналогично формирователю импульсов 10, а импульс, снимаемый с выхода формирователя 11 (Фиг.2 ж) сбрасывает триггер 22 (фиг,2 и) и, таким образом, закрывается элемент И 27. Поступление импульсов частотыв счетчик 34 прекращается.Устройство находится в таком состоянии до тех пор, пока коды расчетного времени измерения и фактического времени измерения со счетчика импульсов 35 не будут равны. При этомвысокий потенциал на выходе блока 38сравнения кодов (фиг,2 к) открывает 1 О элемент И 12 и первый после срабатывания блока сравнения кодов 38 импульссовпадения сбрасывает триггер 23(Фиг.2 л), который закрывает элементИ 28 и тем самым прекращается счет 15 импульсов в счетчике импульсов 35(формирователь 9 служит для получения коротких импульсов фронта огиба ющей пакета).В момент открывания элемента И 20 12 триггеры 24, 25 через сткрытыйэлемент И 19 устанавливаются в состояние "1" (Фиг.2 м, н). При этом элементы И 29, 30 открываются и с этогомомента в счетчики 36, 37 поступаютимпульсы частоты Е . В счетчике 36асчет импульсов прекращается с приходом нового пакета совпадений в первом канале (фиг,2 б). По фронту первого импульса этого пакета срабатыва ет формирователь 10 и:.ороткий импульс с выхода формирователя 9 черезоткрытые элементы И 12, 13 сбрасывает триггер 24, тем самым закрываетсяэлемент И 29 и счетчик импульсов 35 36 прекращает счет (Фиг.2 е, м).С приходом первого пакета совпадений во втором канале (по истечении расчетного времени измеренияр, фиг.2 а) формирователь 11 выда ет импульс, который закрывает триггер 25 (Фиг,2 ж, н), элемент И 30и счет импульсов прекращается в счетчике 37. При сбрасывании триггера 24сбрасывается формирователь импуль сов 31 и Формирует команду окончанияизмерения (фиг.2, о). Таким образом,в течение всего времени измерения всчетчиках 33 - 37 будут зафиксированы количества импульсов, пропорцио нальные временным интерввалам Тр 1ьТр,Т. Результаты изменрений поступают в ЗВМ по шине данных через устройство сопряжения - интерФейс 32 и на.основании этих данных ЭВМ вычисляет значение сличаемой частоты по Формуле:1 сох И 1,ы +( -- .)1 р а К р5 128201цифровой код, пропорциональный времени измеренияцифровые коды, пропорциональные интервалам времени Т Т, Т, Тсоответственно. тьего элементов И попарно подключены 7 6с шиной начала измерения интерфейса, а их вторые входы соединены соответственно с выходами генераторов импульсов образцовой, дополнительной и поверяемой частот, выходы первого и второго, а также второго и трегде И,о ф 1 ерИ к первым и вторым входам двух элементов совпадения, выходы которых соединены с входами первого и второгоФормирователей импульсов, выход первого формирователя импульсов подключен через первый вход четвертого эле. го и пятого триггеров, а выход седьмого элемента И соединен с К-входом четвертого триггера, выход второго формирователя импульсов соединен с В в входа второго и пятого тригге -ров, Я-входы второго и третьего триггеров соединень 1 между собой и с Выходом четвертого формирователя импульсов, вход которого соединен с выхоФормула изобретения дом первого триггера, прямые выходы Устройство для цифрового сличения 5 всех триггеров соединены с первымичастот высокостабильных генераторов, входами восьмого, девятого, десятосодержащее генераторы импульсов образ- го, одиннадцатого, двенадцатого элецовой и поверяемой частот, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюсокращения времени сличения; в него 50введены блок измерения сдвига Фаз,подключенный выходами через интерфейск ЭВИ, блок сравнения кодов, шесть импульсов, выходы четырех счетчиковсчетчиков, пять триггеров, пять формирователей импульсов, генератор импульсов дополнительной частоты,элемент НЕ, двенадцать элементов И,два элемента совпадения, первые входы первых трех элементов И соединены ментов И, вторые входы которых подключены через первый элемент И кгенератору импульсов образцовой частоты, в выходы этих элементов Иподключены к входам пяти счетчиков импульсов соединены с шиной данныхинтерфейса, выход пятого счетчикаимпульсов соединен с блоком сравнего триггера через пятый формировательимпульсов соединен с шиной конца изЭкспериментально было установлено, что на частотах около 10 Гц, 10при Т= 0,24 с оценка СКО измерения временного интервала, соответствующего сдвигу фаз М= 5,6 1 О спри объеме выборки 30 измерений, Следовательно, если, например,со=10,15то й= й л/со=145 6 10 10- 1,4 5,6 10 М 80 с.Т.е. теоретически сличение частот с заданной точностью, при заданной погрешностиизмерения сдвига фаз, можно осуществить не менее, чем за 2 мин,Расчетное время измерения Т , несколько отличается от Фактического времени измерения , (Фиг.2 а), так 25 как окончание измерения не всегда совпадает с приходом первого импульса п-го пакета совпадений, а Фактически (реально) процесс измерения заканчивается с приходом первого им пульса первогопакета совпадений, появившегося по истечении расчетного времени измереният.е. Фактическое время измерения превышает расчетное. Но если даже мы говорим о сличении частот с заданной точностью, проводимом за 2 мин, то это во много раз меньше времени сличения известных устройств, при условии, что над частотами не проводится никаких манилу- щ ляций (умножение, деление,и т.п.),мента И к входу двухразрядного счетчика, первый и второй выходы которого соединены соответственно с установочными входами первого триггера,второй выход двухразрядного счетчика через элемент НЕ соединен со вторым входом четвертого элемента И,выход первого формирователя импульсов соединен с входом третьего Формирователя импульсов, выход которого подключен к первому входу пятогоэлемента И, второй вход которогоподключен к выходу блока сравнениякодов, выход пятого элемента И подключен к Е-входу третьего триггера,а также к вторым входам шестого иседьмого элементов И, первые входыкоторых соединены соответственно спрямым и инверсным выходами четвертого триггера, выход шестого элемента И соединен с Б-входами четвертомерения.интерфейса, входы блокаизмерения сдвигафаз соединеныс соответствующими выходами генераторов импульсов к 9 8 Составитель В.Новоселовдактор Н.Марголина Техред Л.Сердюкова Коррект, Черни Заказ 7260/42 ВНИИПИ Госу по делам 113035, МосПо СС Тираж 730арственного комитетаизобретений и открытиива, Б, Раушская на сн содственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 Пр а б 8 1282017 8образцовой и поверяемой частот, второй вход блока сравнения кодов соединен через интерфейс с выходом ЭВМ,