Частотомер мгновенных значений

Союз Советских Социалистических Республик) полнительное к ав вид-ву 22) Заявлено 6,12,7 7 2559330/18-21 рисоединением заяв ГОсуларствеииый комитет СССР ло елви итойретеии и открытий(3) Поиорите Опублико но 15098 иэллете 53) УДК 621. 317, 7(72) Автор Грей з, Е. К, Йлекссев, тт,11. 1 еховттч и В, И. Тимофеев обретения ентральное конструкторское бюро гидоометесогло, нч . Прнбсрл тро:ння. -/ рст с 1 тро тт л 1 и Иэоб тельной для изм к измерина.тек о Фоттме ч а с. еских имтение относится ехникс. и предка ения р цифровой ования электрич тоты следпульсов,Известен цифров с функциональным к менного интервала., тающий счетчик, ап осуществляющий дел частоты, В тастото ния М .ьй происход процессу квантован ои частотомеродированием вресодержащий рычипроксиматор,ение образцовоймере преобразовит параллельнОия периода 1 . ото ысо- ения ициенИзвестен час преобразование процесса кванто Недостатком ся невысо ства, т измерения ия чатотомер, в осущест вля вания пери от ором тся г да Г 2 устро ейств резул ого Олуча ств известно являетустройтатзначен ое быстрк как и мгновеноты Недостатком известного ча ра является необходимость в кой опорной частоте для полу требуемой точности измерения как в аппроксиматоре примене тель частоты с большим коэфф том деления,лищь тс истечении нскстОмежу "ка времени после окЧЕОНОДа ИЭМЕОят Ч тС- ОтщЦель изОбретения - повысить бы - стродействие устройс: ра.Поставленная цель достигается тем, что в частотомере,. содержащем бтток квантования псриодр состоящий из генератора опорной частоты и входного формирователя, Выходы которых подключены через элемент совпа - дения к блоку автоматического выбора диапазона, второй вход которого подключен к Выходу счетчика числа периодов и через элемент задержки к УСтаНОВОЧНоттУ ВХОДУ СЧЕтЧИКа ЧИСЛа периодов счетный вход которого соединен с выходом блока автоматического выбора диапазона, счетчик частоты, блок элементов совпадения первая и вторая групгы входов которо. го подключены соответственно к выходам счетчиков частоты и числа перис дов, а выход подключен ко входу счетчика постоянного числа, выход которого соединен с первым входом блока управления, счетчик частоты ВЫПОЛНЕН РЕВЕР ИВНЫМ СУММЛРУЮЩИН и вычитающкй ВхОды кОторОго соедннс", ны соответственно с Выходами блокауправления, а второй нход блока управления соединен со входом счетчика постоянного числа.На фиг. 1 представлена структурная схема частотомера мгновенных значенийф на Фиг. 2 - Функциональная схема блока управления.Частотомер содержит (фиг.1) блок измерения периода 1 с входящими в него формирователем 2, генератором опорной частоты 3, элементом И 4, блоком выбора диапазона 5, счетчиком й б, элементом задержки 7, а также группу элементов И 8, блок управления 9, счетчик постоянного числа йс 10, счетчик частоты 11.В начале измерения в счетчике частоты 11 устанавливается начальное значение частоты М, ,в счетчике М б устанавливается обратный код числа й ., блок выбора диапазонадь5 включает первый диапазон. С этого же момента на выходе формирователя 2 появляется разрешающий сигнал, поступающий на первый вход элемента И 4. Импульсы генератора опорной частоты 3 поступают на второй вход элемента И 4, проходят далее на вход блока выбора диапазона 5 и, так как включен первый диапазон, эти импульсы с частотой Го поступают -на счетный вход счетчика б. По мере поступления импульсов в счетчик б на выходе группы элементов И 8 (выход двоичного умножителя) Формируются импульсы, поступающие на вход блока управления 9.Блок управления 9 (фиг,2) функционирует следующим образом. При поступлении на его вход импульса с выхода группы элементов И 8 с выхода блока управления 9 на вычитающий вход счетчика 11 поступает импульс. С минимальной задержкой относительно этого импульса с другого выхода блока управления поступает импульс на суммирующий вход счетчика 11.Одновременно на входе блока управления 9 контролируется наличие импульса на выходе группы элементов И 8,формирующегося в ответ на поступакщий ,сигнал с выхода счетчика 11. Если импульс на выходе этой группы элементов И 8 есть, то с выхода блока управления 9 на вычитающий вход счетчика б вновь поступает импульс, и значение числа (частоты Г ) в счетчике б уменьшается тем самым на единицу. Если же импульса на выходе группы элементов И 8 нет, то с выхода блока управления 9 на вычитающий вход счетчика б поступают два.импульса, значение числа в счетчике 6 (частота Р,) уменьшается на дне единицы. После этого блок управления 9 находится в режиме ожидания - до поступления очередного импульса с выхода группы элементов И 8 (двоичного умножителя). 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 40 65 Работа блока управления 9 заключается в следующем. По команде "Начальная установка" (шины этой команды на фиг,2 не показаны) обнуляются счетчик 10, триггеры 12, 13, 14. С выхода триггера 14 подается сигнал запрета на элемент И 19, с выхода триггера 12 подается разрешение на элемент И 16, с выхода триггера 13 подается разрешение на элемент И 18, Емкость счетчика 10 равна числу С, причем С = соп, С момента снятия команды "Начальная установка" на вход блока управления 9, т,е, на вход элемента И 19 начинают поступать импульсы с выхода группы элементов И 8 (т. е, с выхода двоичного умножителя). Через элемент И 19 эти импульсы не проходят, так как на втором входе элемента И 19 сигнал запрета с триггера 14, Импульсы с выхода группы элементов И 8 поступают также на вход счетчика 10, н котором они подсчитываются. Как только число этих импульсов станет ранно числу С, счетчик 10 переполнится, и импульс переполнения с выхода счетчика 10 установит триггер 14 в состояние "1 ". Отметим здесь, что при поступлении последующих импульсон с выхода группы элементов И 8 счетчик 10 может переполняться еще несколько раз, однако импульсы переполнения с выхода этого счетчика, поступающие на единичный вход триггера 14, состояние триггера 14 изменить не могут, Итак, триггер 14 находится в состоянии "1" после прихода импульсов с выхода группы элементов И 8 на вход блока управления 9. Тем самым с выхода триггера 14 на второй вход элемента И 19 подается разрешение, и (С+1)-й, (С+2)-й и т,д, импульсы с выхода группы элементов И 8 проходят через элемент И 19 на вход элемента И 16 и на вход элемента И 17, При поступлении (С+1)-го импульса с выхода группы элементов И 8, последний проходит через элемент И 19 на вход элемента И 16, на выходе которого формируется сигнал, поступающий на вход триггера 12. Задним фронтом этого сигнала (импульса) триггер 12 устанавливается в "1", сигнал с выхода этого. триггера запрещает прохождение последующих импульсов через элемент И 16, С выхода элемента И 16 (С+1)-й импульс поступает также на первый вход элемента ИЛИ 15 и на вход элемента задержки 20. С выхода элемента И 16 (С+1)-й импульс поступает также на первый вход элемента ИЛИ 15 и на вход элемента задержки 20. С выхода элемента ИЛИ 15 импульс поступает на вычитающий вход счетчика 11. С выхода элемента задержки 20 импульс поступает на суммирующий вход счетчика 11, аВ момент, когда на вход счетчика б поступит Нимпульсов, на выходе счетчика б формируется импульс перЕполнения. По этому импульсу срабатывает элемент задержки 7, и в счетчик б устанавливается число2Одновременно импульс переполнения с выхода счетчика б поступает на блок выбора диапазона 5, и блок выбора диапазона 5 продолжает работать в первом диапазоне. С генератора опорной частоты 3 через элемент И 4 и блок выбора диапазона 5 на счетный вход счетчика б продолжают поступать импульсы с частотой Г, После очередного импульса на входе счетчика б с выхода группы элементов И 8 поступит импульс на вход блока управления 9.Следует отметить, что по команде "Начальная установка" в счетчик 11 устанавливается число, соответствую 35 40 50 также на элемент И 17 и на элементзадержки 21, Если в этот момент навторой вход элемента И 17 придет импульс с выхода элемента И 19 (т.е,с выхода группы элементов И 8),то на триггер 13 поступит сигнал,5устанавливающий триггер 13 в "1".Если же в этот момент импульса навтором входе элемента И 17 нет, тотриггер 13 останется в исходном "О"состоянии. С задержкой относительноимпульса с выхода элемента задержки20 начинается Формирование импульса.на выходе элемента задержки 21, этотимпульс через элемент ИЛИ 15 поступает на вычитающий вход счетчика би на вход элемента задержки 22, с 5выхода которого импульс поступаетна второй вход элемента И 18. В зависимости от состояния триггера 13этот импульс проходит (если триггер 13 в "0") или не проходит 20(триггер 13 в "1") на вход элементаИЛИ 15 и, соответственно, на вычитающий вход счетчика б, Этот же импульс поступает на обнуляющие входытриггеров 12 и 13,возвращая их в 25исходное "0" состояние, Работа блокауправления 9 при поступлении на еговход последующих иьтульсов с выходагруппы элементов И 8 аналогичнаописанному выше Функционированию блока при поступлении (С+1)-го импульса. щее максимальному значению частоты. Если счетчик б переполнился за время измерения, то это означает, что частота на входе частотомера превышает максимально допустимое значение, измеряемое частотомером.По окончании периода Т частоты Г на входе Формирователя 2, с выхода формирователя 2 на вход элемента И 4 поступает сигнал запрета, И значение частоты Г, с точностью 1 младшего разряда снимается с разрядных выходов счетчика б.Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения заключается в повышении быстродействия при измерении частоты. Фактически предлагаемый частотомер мгновенных значений имеет максимальное быстродействие, так как позволяет получать значение частоты с требуемой точностью в момент окончания первого периода измеряемой частоты.Формула изобретенияЧастотомер мгновенных значений, содержащий блок квантования периода, состоящий из генератора опорной частоты и входного формирователя, выходы которых подключены через элемент совпадения к блоку автоматического выбора диапазона, второй вход которого подключен к выходу счетчика числа периодов и через элемент задержки к установочному входу счетчика числа периодов, счетный вход которого соединен с выходом блока автоматического выбора диапаэона, счетчик частоты, блок элементов совпадения, первая и вторая группы входов которого подключены соответственно к выходам счетчиков частоты и числа периодов, а выход подключен ко входу счетчика постоянного числа, выход которого соединен с первым входом блока управления, а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, счетчик частоты выполнен реверсивным, суммирующий и вычитакиций входы которого соединены соответственно с выходами блока управления, а второй вход блока управления соединен со входом счетчика постоянного числа..г Тираж 1019 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.