Устройство для измерения частоты

СОЮЗ СОВЕТСНИХсоцидлистичеснРЕСПУБЛИН 80 01 223 10 НЫЙ НОМИТЕТиям и ОТИРытия ОСУДАРСТВЕ О ИЗОБРЕТЕ РИ ЖНТ СС НИ ЬСТВУ СТОТЬ ериЯстиреески По овые изприборы159.е элек ерительв М.:.ноерги йбытриСЛ ИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИ(56) Шмендин В.М. Цифрные преобразователи иВысшая школа, 1973, с.Шмендин В,М. Цифровмерительные приборы.с. 118.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧА (57) Изобретение относится к изм тельной технике. Цель изобретени повьппение быстродействия. Для до жения цели в устройство для изме ния частоты введены регистры 3, схема сравнения кодов 4, формиро тель 7 и блок вычитания частот 8 Устройство для измерения частоть держит также опорный генератор измеритель периода 2 и двоичный житель 6. Приведены конкретные п ры реализации измерителя периода и блока вычитания частот 8. Устр ство для измерения частоты может использовано в информационно-изм тельных приборах. 2 ил,Изобретение относится к технике цифрового измерения частоты.Цель изобретения - повышение быстродействия.5На Фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, измеритель 2 периода, первый регистр 3, схему 4 сравнения кодов, второй регистр 5, двоичный умножитель 6, формирователь 7 и блок 8 вычитания частот, 15Измеритель периода 2 включает в себя первый 9 и второй 10 Р-триггеры, первый 11 и второй 12 элементы И, третий Р-триггер 13 н счетчик 14.Блок 8 вычитания частот содержит первый, 15 и второй 16 Р-триггеры и элемент И 17.Выход генератора 1 опорной частоты соединен с первым входом измерителя 2 периода, второй вход которого 25 является входом устройства, информационные выходы измерителя 2 периода подключены к информационным входам регистра 3, вход синхронизации которого соединен с управляющим выходом измерителя 2 периода и первой группой входов схемы 4 сравнения кодов, вторая группа входов которой соединена с объединенньмя информационнымн входами регистра 5 и выходами регистра 3, вход синхронизации регистра 5 подключен к выходу схемы 4 сравнения кодов, а информационные выходы регистра 5 соединены с управляющими входами двоичного умножнтеля б, выход которого подключен к первому входу бло" ка 8 вычитания частот, выход которого соединен со счетным входом двоичного умножителя 6, установочный вход которого соединен с вторым выходом Формирователя 7, первый вход которого подключен к второму входу блока 8 вычитания частот, третий вход которого соединен с объединенными выходом генератора 1 и входом Формирователя 7 третий выход которого является синхро низирующим выходам устройства. Вторым входом измерителя 2 периода является вход синхронизации Р-триггера 9, выход которого соединен с инФормационным входом Р-триггера 10, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И 11 и информационным входом Р-триггера 13, а инверсный выход - с первым входом элемента И 12 и установочным входом Р-триггера 9, объединенные входы синхронизации Р-триггеров 10 и 13 соединены с объединенными вторыми входами элементов И 11 и 12 и являются первым входом измерителя 2 периода. Выход Р-триггера 13 соединен с установочным входом счетчика 14, счетный вход которого соединен с выходом элемента И 12, выход элемента И 11 является управляющим выходом измерителя 2 периода, информационным выходом которого являются выходы счетчика 14, Первым входом блока 8 вычитания частот является вход синхронизации Р-триггера 15, вторым - первый вход элемента И 17, а третьим - объединенные вход синхронизации Р-триггера 16 и второй вход элемента И 17, выход которого является выходом блока 8 вычитания частот, инверсный выход Р-триггера 16 соединен с установочным входом Р-триггера 15, прямой выход которого соединен с информационным входом Р-триггера 16, а инверсный - с третьим входом эле- мента И 17.Устройство работает следующим образом.Измеряемая частота Г поступает на вход измерителя 2 периода. По перепаду входного сигнала (фиг. 2) триггер 9 переключается и на информационный вход триггера 10 поступает единичный потенциал. Затем первый импульс с генератора 1 устанавливает триггер 10 также в единичное состояние, при этом элемент И 12 закрыается, триггер 9 возвращается в исодное состояние, элемент И 11 открывается., Очередной импульс с генератора 1 (второй относительно момента переключения триггера 9) выделяется на элементе И 11 и переключает триггер 13 в единичное, а триггер 10 - в нулевое состояние. Третий импульс из последовательности с генератора 1 ,устанавливает триггер 13 в нулевое состояние. Таким образом, один из импульсов генератора 1 не приходит через элемент И 12, а выделяется на выходе элемента И 11. Длительность . импульсов сброса счетчика 14 равна периоду сигнала генератора 1, поэтому соответствующий импульс, поступающий на его счетный вход, не вызывает изменения кода в счетчике 14, Сле(4) Э1465 довательно, по сигналу установки на входе К в счетчик 14 необходимо записать код равный 2,Триггеры 9 и 10 обеспечивают син 5 хронизацию входного сигнала Г отно" сительно импульсов генератора 1, в результате кодируемый период сигнала Г кратен периоду сигнала генератора 1, Это обеспечивает синхронизацию до работы и уменьшение погрешности устройстваПериод синхронизированного входного сигнала у кодируется в измерйтеле 2 периода. 15Коэффициент деления счетчика 14 выбирается из условияо 1 умсюкс= 2 у (1) где Г; максимальное значение вход-д ной частоты; и - целое положительное число;коэффициент деления счетчика 14. 25 При условии (1) код периода определяется соотношением:-- 2 (2) "опериод синхронизированноговходного сигнала;период сигнала генератора. По окончании периода Т код из измерителя 2 периода переписываеуся 35 в регистр 3. Выходысчетчика 14 и регистра 3 подключены к первой группе входов блока 4 сравнения кодов, при этом сравнивается, например, обратный код счетчика 14 и прямой код.ре О гистра 3. При равенстве кодов блок 4 сравнения кодов вырабатывает сигнал, по которому код из регистра 3 переносится в регистр 5. Выходы регистра 5 подключены к управляющим входам двоичного умножителя 6, счетный вход которого соединен с выходом блока 8 вычитания частот. При коэффициенте деления равном 2 частота на выходе двоичного умножителя. 55Частота на выходе блока 8 вычитания частот Гьд,Ч = о ьых д чПоследовательность импульсов на выходе двоичного умножителя 6 сформирована из импульсов генератора 1 и при поступлении очередного импульса на синхроновод триггера 15 последний переключается и закрывает элемент И 17. Очередной импульс генератора устанавливает триггер 16 в единичное состояние, сигналом с инверсного выхода которого возвращается в исходное состояние триггер 15. Затем следующим импульсом с генератора переключается в исходное состояние триггер 16.Если в выражение (4) подставить значение Гдиз (3) и учесть, что Ту = (11 т+ 2 )1 еу то ы д.уй 2". Значение кода частоты в счет чике двоичного умножителя 6 М =у = Т, й 2 где Т, - время кодирования, формируемое на первом выходе формирователя 7). По окончании измерительного интервала Тд сигналом с третьего выхода формирователя 7 код из счетчика двоичногй умножитепя 6 переписывается на регистрацию и импульсом с второго выхода формирователя 7 сбрасывается в исходное состояние. При использовании предлагаемого устройства в многоканальных информационно-измерительных системах, когда необходимо получить отсчеты в одни и те же моменты времени, используется общий на требуемое число каналов формирователь 7. Тем самым обеспечивается синхронность выдачи результатов по всем каналам.Введение в устройство схемы 4 сравнения кодов и регистра 5 позволяет ставить в соответствие каждому3 ь периоду сигнала Кточно 2 импульсов (т,е. точно выполнить соотношение 2= 2 у 2" для среднего зна. чения частоты). Действительно момент с; переписи кода Ит из регистра 3 в регистр 5 относительно начала соответствующего периода синхронизированного сигнала Г у можно определить из соотношения;(2 + фут ,+ тут)"ау (6) где Г т . - Обрат йкод значен Ят ГУ. уЗначение суммы Мт;+ Й т;,= 2" - 1 т.е. равно постоянной величине. Это значит, что код очередного периода сигнала Е хранится в регистре 5 строго в течение времени, равного значению этого периода, и из 2 + Я;руимпульсов генератора 1 2" проходят на счетный вход двоичйого умножителя б, а И , импульсов исключаются блоком 8 вычитания частот.Предложенное устройство по сравнению с прототипом обеспечивает большее быстродействие, Например, при Т, = 0,75 Т Т , - максимальное значение периода входного сигнала), 1 О а 2 " = 8 и при изменении частоты сигнала от максимального значения до минимального за время Т равное четырем периодам входного сигнала, в устройстве Формируется четыре от счета по частоте, а в прототипе дваФормула изобретения1. Устройство для измерения часто ты, содержащее генератор опорной частоты, выход которого соединен с первым входом измерителя периода, второй вход которого является входом устройства, и двоичный умножитель, 25 в т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены первый и второй регистры, схема сравнения кодов, блок вычитания частот и Фор- ЗО мирователь, причем информационные выходы измерителя периода подключены к информационным входам первого регистра, вход синхронизации которого соединен с управляющим выходом из- Зб мерителя периода и с первой группой входов схемы сравнения кодов, вторая группа входов которой соединена с объединенными между собой информационными входами второго регистра и вы ходами первого регистра, входсинхронизации второго регистра подключен к .выходу схемы сравнения кодов, а информационные выходы второго регистра соединены с управляющими входами двоичного умножителя, выход которого подключен к первому входу блока вычитания частот, выход которого соединен со счетным входом двоичного умножителя, установочный вход кото бО рого соединен с вторым выходом Формирователя, первый выход которого подключен к второму входу блока вычитания частот, третий вход которого соединен с объединенными между собой выходом генератора и входом формирователя; третий выход которого является синхронизирующим выходом устройства.2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что измеритель периода содержит первый и второй П-триггеры, первый и второй элементы И, третий П-триггер и счетчик, причем вторым входом измерителя периода является вход синхронизации первого П-триггера, выход которого соединен с информационным входом второго П-триггера, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И и информационным входом третьего П-триггера, а инверсный выход - с первым входом второго элемента И и установочным входом первого П-триггера, объединенные между собой входы синхронизации второго и третьего П-триггеров соединены с объединенными между собой вторыми входами первого и второго элементов И и являются первым входом измерителя периода, выход третьего П-триггера соединен с установочным входом счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И, выход первого элемента И является управляющим выходом измерителя периода, информационным выходом которого являются выходы счетчика.3Устройство по пп, 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычитания частот содержит первый и второй П-триггеры и элемент И, причем вход синхронизации первого П-триггера является первым входом блока вычитания частот, вторым входом которого является первый вход элемента И, третьим входом - объединенные вход синхронизации второго П-триггера и второй вход элемента И, выход которого является выходом блока вычитания частот, инверсный выход второго П-триггера соединен с установочным входом первого П-триггера, прямой выход которого соединен с информационным входом второго П-триггера, а инверсный - с третьим входом элемента И1465803 К Составитель Е. Мин ин едактор Л. Пчолннская . Техред А.Кравчук Корректор М. ВасильеваТираж 711 Подписнорственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, В-ЗЗ, Раущская наб., д. 4 аказ 940/45 НИИПИ Госуда при ГКНТ ССС оизводственно-издательскиВ комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10