Цифровой измеритель скважности прямоугольных импульсов

(72) Автор изобретения ов Заквнтел ИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКВАЖНОСТИ ЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ 2 я к ем. э15 низкая как при Изобретение относитс юмерительной технике и может быть вано при ло. строении автоматизированных электронно- .. счетных измерителей скважностк сигналов импульсной последовательности.5Известен измеритель скважности, содержащий генератор эталонной частоты, ключ, блок выделения,эаднего фронта импульсов, делитель частоты, счетчик импульсов и выкину. тель. В данном измерителе скважности с, 1 О иомощые делителя частоты производится подсчет количества импульсов эталонной час. тоти в моменты действия входих импульаа до полного заполнения заданной емкостиделителя, а также с помощью счетчика импульсов производится подсчет количества им. пульсов эталонной частоты на интервале вре- . мени, в течение которого, прбюводитсязаполнение емкости делителя Г. Однако данный измеритель не позволяет . 2 О автоматически определять скважность импуль, сов, так как для определения скважности необходимо пользоваться математическим вы-. ражени Кроме того, юмерение скважностк ирои водится с низкой точностью,Наиболее близким по технической. сущ.ности к изобретению является цифровой иэмерителв скваяаюсти, содержащий генераторопорных импульсов, формирователь входныхсигналов, элементы И, ИЛИ, делитель, счетчк.ки, регистр памяти, блок сравнения кодов.Этот цифровой юмерителв позволяет.определять скважноств импульсов путем измерениядлительности импульса, формирования и подсчета числа импульсов с периодом следования,равным длительности импульса, во времяпаузы между импульсами 2). .Недостатком данного устройства являетсяточность юмеренкя скважностк, такизмерении длительности не учнтыва.ется число импулвсов, подсчитанных делителем к моменту окончания входного импульсапоэтому изменение длительности импульса нанесколько периодов импульсов опорного генератора ие сказывается на числе импульсов,подсчитанных вторым дополнительным счетчиком и определяющим длительность нмпулвса,3 99506 что приводит к значительной ошибке при формировании импульсов в паузах между входными импульсами, Кроме того, данное устрой. ство позволяет определять скважность импульсов только с точностью до целого числа. Такая 5 точность в ряде случаев являетсянедостаточ.ной "Цель изобретения - повышение точности измерений скважности прямоугольных импульсов. 10.Поставленная цель достигается тем, что цифровой измеритель скважности нрямоуголь. ных импульсов содержащий генератор опор ных импульсов, выход которого подключен 15 к первым входам первого и второго и эле. ментов И, второй вход первого из которых . соединен с входной пшной, с входом инвертора и с входом первого одновибратора, выход которого подключен к первому входу первого уо элемента ИЛИ, к входу записи регистра памяти и к установочным входам двух делителей частоты и двух счетчиков, выход первогоэлемента И подключен к входу первого делителя частоты, выход которого соединен с вхо-дом первого счетчика, выход инвертора под. ключен к второму входу второго элемента И и входу второго одновибратора, выходы разрядов второго счетчика подключены к первой группе входов регистра наияти, выходы второ- З го делителя частоты соединены с первой группой входов блока сравнения кодов, введены третий и четвертый элементы И, второй эле. мент ИЛИ, делитель с переменным коэффици-. ентом деления и триггер, причем выход второго элемента И соединен с первым входом35 третьего элемента И и с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого .подключен к первому входу триггера второй вход которого соединен с выходом четвертого эле 49 мента И, а выход - с вторым входом тре. тьего элемента И, выход которого подключен к входу делителя с переменным коэффициентом деления, информационные входы которого, соединены с выходами разрядов первого счетчика, установочный вход - с выходом первого одновибратора, а выход - с входом второго делителя частоты и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго одновибратора, а выход соединен с первым входом четвертого 11 элемента И, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения кодов, вторая группа входов которого соединена с выходами раз,ядов первого делителя частоты, выходы разрядов второго делителя частоты подключены зэ к второй группе входов регистра памяти, выход второго делителя частоты соединен с входом второго счетчика. 3 4На чертеже представлена структурная схемацифрового измерителя скважности прямоутоль.ных. импульсов.Цифровой измеритель содержит генератор 1опорных импульсов, первый элемент 2 И,первый делитель:3, первый счетчик 4, инвертор 5, второй элемент 6 И, третий элемент7 И, делитель 8 с переменным коэффициентомделения (ДПКД), второй делитель 9, второйсчетчик 10, первый одновибратор 11, первыйэлемент 12 ИЛИ, триггер 13, второй одновибратбр 14, второй элемент 15 ИЛИ, блок 16сравнения кодов, четвертый элемент 17 И, регистр 18 памяти,Измерение скважности начинается с ;омента поступления на вход измерителя очередного входного импульса. Положительным фронтом каждого входного импульса. запускаетсяодновибратор 11, формирующий короткийположительный импульс (длительность этогоимпульса меньше периода повторения 1 импульсов, вырабатываемых генератором 1 опорных импульсов). Задним фронтом этого импульса через элемент 12 ИЛИ триггер 13устанавливается и единичное состояние; делители 3 и 9, счетчик 4, делитель 8 - в нуле.вое состояние, а счетчик 10 - в состояние,соответствующее коду числа "1", На выходеблока 16 сравнения кодов формируется.единичный потенциал, если число на группе входов, соединенных с выходами делителя 3,больше числа на группе входов, соединенныхс выходами делителя 9.Во время действия входного импульсаэлемент 2 И открыт по второму входу, а элемент 6 И закрыт, поэтому импульсы с выходагенератора 1 поступают только иа вход делителя ЗФ На выходе делителя 3 с коэффициентом деления К формируются импульсы спериодом следования т, = М т, которые поступают на вход счетчика 4. С помощью делителя 3 и счетчика 4 производится измерениедлительности входного импульсаВ момент окончания входного импульсаТ элемент 2 И закрывается по второму .входу и поступление импульсов с генератора1 на вход делителя 3 прекращается, Таким .образом, в течение импущсасчетчиком 4оказывается подсчитанным йимпульсов спериодом следования т 1фь Юйи =Длительность Г импульса, измеренная спомощью делителя 3, счетчика 4 равна1 иь = йрт 1+т т = йи 1и=т (йи+ ) = ьйгде и = 0 - 1 с - число опорных импульсов,подсчитанное и зафиксированное в делителе 3к моменту окончания импульса ь.Ю 5063 должаеася 5В паузах между входными импульсами,равными Т - С, где Т - период следованиявходных импульсов %, элемент 2 И закрытпо второму входу, а элемент б И открыт,и на вход делителя 8 начинают поступать 5опорные импульсы с выхода генератора 1,Для точного измерения скважности входных импульсов необходимо формироватьв паузах Т -импульсы с периодом следо-.вания Та - ь . Тогда интервал Т - ь" можно представить как Т - фь Т бп+ Ьп, гдеИп - число импульсов с периодом следования С, укладывающихся на интервале Т-";Ь фь" = 0- С - величина отрезка между послед.1ним импульсом й, и задним фронтом паузы 1 зТ - Ф. При формировании в паузах Т - ьимпульсов с периодом следования ь учиты-вается число й 1 импульсов, подсчитанныхсчетчиком 4 во время импульса С, и числопь зафиксированное в делителе 3 в момент 29окончания импульса Я, Это осуществляетсяследующим образом.Для формирования импульсов с периодомк т (Ии+ ф ) необходимо на вход делителя9, имеющего коэффициент деления К, равный 25козффивденту деления делителя 3, в п, случаях из 1 с подавать импульсы с периодомследования (Ии+1). т и в М - пн случаяхимпульсы,с периодом следования йит,Для этого в паузах на входы установки ЗОкоэффициента деления ДПКД 8 подаетсякод числа йи с выходов счетчика 4, а насчетный вход импульсы с периодом т с.выхода генератора 1 опорных импульсов. Есличисло и , зафиксированное в делителе 3 вмомент окончания импульса ь, не равнонулю, то на выходе блока 16 сравнения кодов в данный момент формируется единичный потенциал, и коротким импульсом свыхода одновнбратора 14, формирующимся отзаднего. фронта имнульра Г, триггер 13 устанавливается в нулевое состояние и блокируетэлемент 7 И по второму входу, Первыйимпульс с выхода генератора 1 в паузе Т-фьна вход ДПКД 8 не поступает. Задннге фрон том этого импульса триггер 13 устанавлинаетсяв единичное состояние и разрешает поступление опорных импульсов на. счетный входДПКД 8. Таким образом, на выходе ДПКД,8формируются импульсы через интервал, соответствующий й + 1, периодом т, которые:поступают на вход делителя 9 и на входустановки нуля трютера 13 через элементы15 и 17, При подсчете делителем 9 п 1, им.пульсов на выходе блока 16 рсавнения кодовформируется нулевой потентцгал, блокирующийпоступлениеимпульсов с выхода ДПКД 8 навход установки нуля трщтера 13. Послеэтого триггер 13 постоянно находится в еди 6яичном состоянии и на выходе ДПКД 8 импульсы формируются через интервал, соответствующий й, периодом .т, При подсчета.3 симпульсов на выходе делителя 9 фермируетсяимпульс, который регистрируется счетчиком 10,а на выходах блока 16 сравнения кодов фор-.мируется единичный потенпиал, снимающийблокировку поступления импульсов с выходаДПКБ 8 на вход установки нуля триггера13,При подсчете следующих, 1 с импульсов,делителем 9 аналогично в пслучаях из 1 сна выходе ДПКД 8 формируются импульсыс периодом (Иа + 1) т, а в К - пслучаях -с периодом й,т, Если число п, зафиксированное в делителе 3 в момент окончания .импульса С, равно нулю, то на выходе блока 16 сравнения кодов в течение всей паузы Т - 7формируется нулевой потенциал и на выходеДПКД 8 в течение подсчета делителем 9 1 симпульсов формируются импульсы с периодомйиг, так как триггер 13 постоянно находится -в единичном . состоянии.В общем случае в интервале Т - с навыходе делителя 9 формируется йп импульсов с периодом фГ, при этомТ - С=йпг +ЬГд =йп 1 с т+и;,т=М тфх(й + пи)где и = О+1 с - число импульсов, подсчитанныхделителем 9 к моменту окончания паузыТ - Ф.Скважность .импульсов О, равная отношениюпериода следования входных импульсов к делительности входных импульсов может бытьоп делена как реО= - =йи ( Таким образом, для определения целого значения скважности необходимо подсчитать - : Ига импульсов с выхода делителя 9 счетчиком 10 с начальной установкой в единицу. Дробная часть пп/1 с скважности соответствует числу и импульсов, подсчитанных делителем 9 к моменту окончания паузы Т - ьС приходом следующего входного импульса от положительного перепада запускается одно. вибратор 11, формирующий короткий положительный импульс, передним фронтом которого производится запись в 1 ягнстр 18 памяти кодов чисел йп+1 н и с выходов счет чика 10 и делителя 9, а задним фронтом производится установка триггера 13 в едннич.ное состояние, делителей 3 и 9, счетчика 4,ДПКД 8 - в нулевое состояние, а счетчика10 - в состояние соответствующее коду числа ф 1", н процесс измерения скважности про7 99506Если взять коэффициент деления М делителей 3 и 9 кратным 10, то с помощью данного измерителя можно определять скваж-ность импульсов с точностью до дробного числа, кратного 10, чТаким образом, за счет введения в уст. ройство новых узлов при формировании нм. пульсов в паузах между входными импульса. ми учитывается не только число импульсов, подсчитанных во время импульса первым . О счетчиком с выхода первого делителя, но и число опорных импульсов, подсчитанных пер. вым делителем в момент окончания входного импульса. Это дает возможность формировать импульсы с периодом следования, равным де. 1 лительиости входного импульса, с точностью до периода импульса опорного генератора в то время, как в известном устройстве период , импульсов формируется с точностью до цери. ода выходных импульсов делителя. Кроме то- эр го, за счет осуществлеви соответствующих связей прн выборе одинаковых козффициен тов деления первого. и второго делителей появляется возможностьизмерятьскваж. ность с точноспю до дробного числа, равного эа коэффициенту деления делителей, в то время как в известном устройстве скважность измеряется с точностью до целого числа. Формула изобретения Цифровой измеритель скважности прямоугольных импульсов, содержащий генератор опорных импульсов, выход которого подклю. чен к первым входам первого и второго эле- . ментов И, второй вход первого из которых соединен с входной шиной, с входом инвертора и с входом первого одновибратора, вы. ход которого подключен к первому входу40 первого элемента ИЛИ, к вхо(у записи регистра памяти и к установочным входам двухФделителей частоты и двух счетчиков, выход первого элемента И подключен к входу пер 3 8вого делителя частоты, выход которого сое.дипел с входом первого счетчика, выходинвертора подключен к второму входу второ.го-элемента И и входу второго одновибратора, выходы разрядов второго счетчика подключены к первой группе .входов регистра памяти, выходы второго делителя частоты соединены с первой группой входов блока сравне.ния кодов, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения то 4 ности измерений,в него введены третий и четвертый элементыИ, второй элемент ИЛИ, делитель с переменным коэффициентом деления и трипер, прн.чвм выход второго элемента И соединен спервым входом третьего элемента И и с вторым входом первого элемента ИЛИ, выходкоторого подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выхо;-дом четвертого элемента И, а выход - с вторым входом третьего элемента И, выход ко.торого подключен к входу делителя с пере.менным коэффициентом деления, ннформаци.онные входы которого соединены с выходамиразрядов первого счетчика, установочный входс выходом первого одновибратора, а выходс входом второго делителя частоты и с пер.;вым входом второго элемента ИЛИ, второйвход которого подключен к выходу второгоодновибратора, а выход соединен с первымвходом четвертого элемента И, второй входкоторого подключен к выходу блока сравнения кодов, вторая группа входов которогосоединена с выходами разрядов первого делителя частоты, выходы разрядов второго дели.толя частоты йодключены к второй группевходов регистра памяти, выход второго дели.теля частоты соединен с входом второгосчетчик. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетецьство СССР Нф 62748, кл. 6 04 Р. 10/04,1977.2. Авторское свидетельство СССР Яф 761927, кл. 6 04 Р 10/04 1978.995063 =.Ыашн кт Поднисн Тираж 409ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам нэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 45 акаэ 640 ул П "Патент", г, Ужг фил Редактор С. Патрушева оставитель Л. ПлетневаЖед С. Мигунова