Измеритель отношения частот

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сеюа СевееекияСоц 8 аявтвефчеесикРвсаубаик в 1993142 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 27, 05. 81. (21) 3297203(18-21с присоединением заявки Мо - ,(23) ПриоритетОпубликоваио 300133, .Бюллетень Ио 4Дата опубликования описания 30. 01. 83 Рф 3 МКц з а 01 К 23(02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ Изобретение относится к цифровойизмерительной технике.Известен цифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий формирователь, элемент ИЛИ,счетчики и элементы И 1 .Указанное устройство имеет сравнительно невысокое быстродействие,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяцифровой измеритель отношения временных интервалов, содержащий измеритель временных интервалов, три счет"чика, два элемента сравнения, элемент ИЛИ, распределитель импульсов,элемент Фиксации фОф и счетчик результата 2 .Недостатком известного цифровогоизмерителя является недостаточноебыстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия,Поставленная цель достигается тем,что в измеритель отношения частот,содержащий блок формирования периода,формирователь коротких импульсов, триэлемента И, генератор опорного периода, три счетчика, элемент совпадения, счетчик с индикатором, блок управления и элемент ИЛИ, причем выход генератора опорного периода подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго счетчиков, выходы последних подключены соответственно кпервым и вторым входам элемента совпадения, введены коммутатор и вентиль.ная группа, сигнальные входы которойсоединены с соответствующими выходами третьего счетчика, выходы вентильной группы подключены к соответствующим входам первого счетчика, выходэлемента совпадения соединен с первым входом блока управления, первыйвыход которого подключен к входу блока формирования периода, выход последнего соединен с вторым входом первого элемента И, выход формирователякоротких импульсов подключен к первому входу третьего элемента И и квторому входу блока управления, второй выход которого соединен с вторымивходами второго и третьего элементов И, выход последнего подключен кпервым входам коммутатора и элементаИЛИ, выход последнего соединен спервым входом третьего счетчика, второй вхбд которого подключен к выходу ЗО второго элемента И, второй вход эле 993142мента ИЛИ соединен с третьим выходомблока управления, четвертый выходкоторого подключен к вторым входамкоммутатора, вентильной группы ивторого счетчика, выходы коммутаторасоединены с соответствующими входами 5счетчика с индикатором.На фиг.1 представлена функциональная схема цифрового измерителя отношения частот 1 на фиг.2 - временныедиаграммы, поясняющие работу устрой.ства на примере выбранного отношениячастот,ЦиФровой измеритель отношения частот содержит формирователь 1 короткихимпульсов, блок 2 управления, третийэлемент И 3, блок 4 формирования периода, первый элемент И 5, первыйсчетчик б, элемент 7 совпадения, вто-,рой счетчик 8, второй элемент И 9,коммутатор 10, счетчик 11 с индикаторам, элемент ИЛИ 12, третий счетчик 13, вентильная группа 14, генератор 15 опорного периода.Устройство работает следующим образам.В исходном положении все счетчикинаходятся в нулевом состоянии (цепиустановки их в исходное состояние дляупрощения ,не показаны) все три элемента 3,5 и 9 заперты отсутствиемразрешающего напряжения на их управляющих входах. Генератор 15 вырабатывает высокастабильную периодическую.последовательность импульсов с частотой Код, на вход устройства поступают сигналы сравниваемых частот 35и рРабота измерителя начинается споявления на первом выходе блока 2сигнала, который поступает на входблока 4 формирования периода, 40Блок 4 под действием этого сигнала вырабатывает на своем выходеразрешающий импульс длительностьюТ- в , который открывает элемент 5,12" Р 2пропускающий в течение этого интерва ла Т 2 импульсы опорного периода Тос гейератора 15 на счетный вход счетчика б. Таким образом, к концу интервала Т 2 в счетчике б будет записан50код М -2 7Как только счетчик б начнет считать импульсы с генератора 15, спадпервого же импульса с выхода формиро-,вателя 1, поступающий на второй входблока 2, вызывает появление на еговтором выходе разрешающего напряжения, которое поступает на управляющие,входы элементов 3 и 9 и открываетпоследние, Через элемент 9 на счетный 60вход счетчика 13 поступают импульсыопорного периода Топ с генератора 15.Элемент 3 пропускает через себя импульсы частоты Г 1 с выхода формирователя 1, которые затем с одной сто роны через коммутатор 10 поступают на вход декады единиц счетчика 11, а с другой стороны через элемент 12 на второй вход счетчика 13. Таким образам, в счетчике 11 подсчитывается количество импульсов частоты Г за интервал Т 2, соответствующее цело- численной Части измеряемого отношенияГ /Р 2, а счетчик 13 в каждый текущий момент времени содержит код временного интервала, прошедшего с момента появления на выходе формирователя 1 очередного (последнего) импульса частоты Р.Сигналы частоты Е и кроме счетчика 13 поступают также на счетный вход счетчика 8, который в данном случае подсчитывает количество опорных периодов Топ, прошедших с начала формирования блоком 2 временного интервала Т 2 на элементах 3 и 9, Как, только код счетчика 8 сравняется с кодом счетчика б (в котором зафиксирован к этому моменту код временного интервала Т 2) срабатывает элемент 7, сигнал которого поступает на первый вход блока 2. Блок 2 в этот жемомент прекращает подачу разрешающегонапряжения на управляющие входы элементов 3 и 9. К этому моменту времени в счетчиках б и 8 записан код интервала Т, в счетчике 11 - код количества целых периодов частоты Г, а в счЕтчике 13 - код временного интервала между последним импульсомчастоты Г и концом временного интервала Т 2.Сигнал на четвертом выходе блока2 воздействует на вход сброса в нульсчетчика 8, в результате чего последний переходит в исходное нулевое состояние, на коммутатор 10, который отключаег вход декады единиц счетчика 11 и соединяет свой сигнальный вход со входом декады десятых долей (измеряемого отношения), и на управляющий вход вентильной группы 14, в результате чего последняя открываетсяи передает код, записанный в счетчике13, в счетчик б. Однако соединениевентильной группы 14 с разрядамисчетчика б осуществлено так, что кодчисла, записанного в первой декадесчетчика 13, вводится во вторую декаду счетчика б, код из второй декады счетчика 13 переносится в третью декаду счетчика б и т,д, Таким образом, в результате перезаписи в счетчике б оказывается записанным код числа, в 10 раз большего числа, име 4 шегося в счетчике 43, И, наконец, сигналом с четвертого выхода блока управления счетчик 13 обнуляется через элемент 12, после чего устройство готово для второго цикла измерения.Второй цикл измерения начинаетсяс момента поступления на второй вход65 блока 2 спада очередного импульса с формирователя 1, При этом на втором вйходе блока 2 появляется разрешаю щий сигнал, отпирающий элементы 3 и 9, сигналы которых поступают на счетчики 8, 11 н 13. Счетчик 8 накапливает текущий код интервала Т до момента срабатывания элемента 7 в момент равенства кода счетчика 8 коду счетчика 6. К этому моменту времени в декаду десятых долей измеряе мого отношения счетчика 11 будет записано число целых периодов Т в интервале ТВ, а в счетчике 13 - код интервала между последним импульсом частоты Е и концом интервала Ти, 15 Далее вновь запираются элементы 3 и 9, обнуляется счетчик 8, переключается коммутатор 10 на работу с декадой сотых долей измеряемого отношения счетчика 11, осуществляется пере О запись с одновременным умножением на 10 кода из счетчика 13 в счетчик 6, срабатывает на нуль счетчик 13,,н устройство .готово к следующемутретьему) циклу измерения. В даль- . 25 нейшем работа устройства происходит. аналогично.Временные диаграммы (фиг.2) иллюстрируют работу устройства, например при вычислении. отношения частот, рав- ЗОЕ гного в :123,456. Кроме того, обозначе 2 .ны (Фиг,2-а, в) входные измеряемые напряжения частотой Е 2 и Г 1 соотвтст. венно; Т - временноф интервал 72= е на 35 выходе блока 4(фнг, 2, 61 импуль сная после;довательность с периодом Т= - с выхода формирователя Г (фиг.2,г) Здесь же пронумерованы импульсы и указан вре% менный интервал, равный сумме време ни измерения.и времени вычисления отношения частоты ":. в =1,456 с точЕ, тностью до третьего знака, после запятой, Импульс А последовательности запускает устройствоДлительность временных интервалов, заполняемых опорными импульсами частоты Ео, на выходе счетчиков 6 и 8 соответственно, (Фиг.2-д,ж) . равна 50 первого - длительности Т; второго умноженного на 10 остатка от,целочисленной части отношенияу третьего - умноженногб на 10 остатка от десятой части отношения и т,д. 55Обозначены также дробная часть; з -.го измерительного интервала, значениекоторой меньше Т (фиг.2,е)1 импульсы частоты Г, поступающие в соответствующие измерительные интервалы на 60Е декады целой части отношения в , деЕд кад десятых, сотых и т.д. долей отношения - (Фиг.2,з.Г Для прьГведенного примера целочисленная часть отношения Е, / Е 2 формируется, как в обычных измери телях, путем квантования периода 72= е импуль" сами с периодом Т=Тогда Р 23-им импульсом заканчивается измерение целочисленной части результата. Схема переводится к следующему. циклу измерений, готовя при этом декаду десятых долей счетчика результата к работе. 124-ым импульсом схема запускается, а на декаду десятых долей (фф 0,1) начнут поступать импульсы последовательности, имеющие номера 125, 126, 127, 128 (для данного примера 4 импульса). После этого идет формирование дода сотых долей, включение декады ф 0,01 ф и т.д.Для определения отношения частот - = 123,456 с точностью до тысячныхлей необходимо подать на счетчик результата всего 141 импульс с периодрм Т 1, в то время как в прототипе для аналогичного примера необходимо 123456 импульсов с тем же периодом. А это равнозначно сокращению времени измерения отношения частот примерно э 875 раз, что характеризует предлагаемое устройство как техническое решение,.обладающее гораздо большим быстродействиея, чем устройство-про- тотип и аналогичные еюу устройства.,Формула изобретенияИзмеритель отношения частот, со-. держащий блок Формирования периода, Формирователь коротких импульсов, три элемента И, генератор опорного периода, три счетчика, элемент совпадения, счетчик с .индикатором, блок управления и элемент ИЛИ, причем выход генератора опорного периода подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго счетчиков, выходы последних подключены соответственно к первым и вторым входам элемента совпадения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены коммутатор и вентильнаягруппа, сигнальные входы которой соединены с соответствующими выходами третьего счетчика, выходы вентильной группы подключены к соответствующим входам первого счетчика, выход элемента совпадения соединен с первым вхОдом .блока управления, первый выход которого подключен к входу блока формирования периода, выход последнего соединен с вторым входом первого элемента И, выход Формирователя коротких импульсов подключен к первому входу третьего эле" мента И н к второму входу блока управления, второй выход которого соединен с вторыми входами второго итретьего элементов И, выход последнего подключен к первым входам коммутатора и элемента ИЛИ, выход послед-него соединен с первым входом третьего счетчика, второй вход которогоподключен к выходу второго элементаИ, второй вход элемента ИЛИ соединенс третьим выходом блока управления,четвертый выход которого подключен к вторым входам коммутатора, вентильной группы и второго счетчика, выходыкоммутатора соединены с соответствующими входами счетчика с индикатором.Источники информации,5 принятые во внимание при экспертиэе1. Авторское свидетельство СССРМ 864236; кл. 6 04 Р 10/04,2, Авторское свидетельство СССРР 573874, кл. б 01 Й 23/02, 2 4,76Риг Г В. Кашутаь Корре Составительа Техред М.Н/60 Тираж 708 Подписно НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 035, Москва, 3-35, Раушская наб., д.4