Аналоговый частотомер

,511 С 01 К 23/ ОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНЯТИЙ ГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ РЕТЕНИ вогонстиОПИСАНИЕ ИЭОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Куйбышевский ордена ТрудоКрасного Знамени авиационный итут им. акад. С.П. Королева(56) Авторское свидетельство СССРМ 532823, кл, С 01 К 23/00, 1975.Авторское свидетельство СССРФ 185410, кл. С 01 К 23/ОЬ, 1966.(54)(57) 1, АНА 1101 ОВЫй ЧАСТОТОГ 1 ЕР, содержащий источник опорного напряжения, блок из М управляемых 1 цепей, управляющие входы которых соединены с прямыми выходами блока формирования импульсов управления, Й выходных ключей, входы управления которых связаны с инверсными выходами блока формирования импульсов управления, выходы выходных ключей соединены с выходом частотомера, а входы - с выходами управляемых- цепей, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, его настройки, повышения надежности, быстродействия, технологичности изготовления, в него введены первый и второй 3 -триггеры и элемент И, а управляемые КС -цепи выполнены с дополнительными управляющими входами, соединенными с инверсным выходом второго 3 -триг" гера и с входом элемента И, выходкоторого соединен с входом блока фор.мирования импульсов управления,второй вход которого соединен с шиной управпения устройства, соединенной с управляющим входом первого-триггера,прямой выход которогосоединен с управляющим входом второ"го 3 -триггера и с вторым входомэлемента И, тактовые входы обоих-триггеров соединены с входнойшиной частотомера, а аналоговые входы всех В -цепей связаны с выходом источника опорного напряжения,2. Частотомер по и. 1, о т л ич а и щ и й с я тем, что управляе- Емая С -цепь выполнена в ниде двухрезисторов, двух электронных ключей,конденсатора, первый вывод которогосоединен с шиной нулевого потенциала, с которой соединен вывод первого резистора, второй вывод которого соединен с аналоговыми входамиэлектронных ключей, выход первогоэлектронного ключа связан черезвторой резистор с аналоговым входомуправляемой КС -цепи, а выход вто аФрого электронного ключа соединен с ВРЬвторым выводом конденсатора и явля,ется выходом управляемой КГ -цепи,управляющим входом которой являетсяуправляющий вход первого электронного ключа, а дополнительным управляющим входом управляемой КС -цепи явля фЬется управляющий вход второго электронного ключд, 1205049Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения частоты следования импульсов иможет быть использовано при исследовании процессов малой скорости, вчастности, в медицине, в кардиологической аппаратуре,Цель изобретения - упрощение устройства, его настройки, повышение надежности, быстродействия, технологичности изготовления путем совмещенияФункций выборки, хранения напряженияи его генерирования,На фиг, 1 представлена Функцио -нальная схема устройства; на Фиг.2 диаграммы, поясняющие его работу,Аналоговый частотомер содержит источник опорного напряжения 00 (непоказан), блок 1, состоящий из йуправляемых Р,С -цепей (1 - 1)-(1 - 11 )И выходных элекТронных ключей (2-1)-(2 - И ), блок 3 формированияимпульсов управления, первый и второй йтриггеры. соответственно 4 и 5, элемент И б, входную и выходную шинысоответственно 7 и 8 и шину 9 управления.Каждая управляемая 8 С -цепь выполнена в виде конденсатора 10, первого и второго резисторов соответственно 11 и 12, первого и второго электронных ключей соответственно 13 и 14.Частотомер работает следующим образом.В исходном состоянии на шине 9 управления, на всех инверсных выходах блока 3 формирования импульсов управления и на прямом выходе триггера 4 присутствуют нулевые уровни напряжений, отчего выходные ключи (2 - 1) -(2 - н ) устройства разомкнуты, а выходная шина 8 устройства полностью отключена от всех элементов устройства, на всех прямых выходах блока 3, на инверсном выходе триггера 5 присутствуют напряжения уровня логической единицы (фиг. 2 г е, ж, з), ключи 13 и 14 всех управляемых 1 С -цепей (1 - 1) - ( - И. ) замкнуты,Импульсы, частоты следования которых подлежит измерению, поступают на входную шину 7 устройства.Запуск частотомера в работу производится сигналом "Разрешение работы" - импульсом (Фиг, 2 б), поступаю. щим в момент времени -ь 4 с шины 9 управления на 3 -вход первого О 5 Я 25 30 35 4 О 45 50 55 триггера 4 и на второй вход блока 3формирования импульсов управления.Блок 3 может быть выполнен, например, в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) со счетчиком на входе и с генератором импульсов,обеспечивающим работу счетчика. Инверсные выходы ПЗУ связаны с входамисоответствующих элементов И, - Идругие (инверсные) входы которыхсвязаны с входом генератора импульсов, а выходы элементов И - И являются соответствующими инверснымивыходами блока 3 формирования импульсов управления, прямыы выходамикоторого являются соответствующиепрямые выходы ПЗУ, Вход генератораимпульсов является первым входомблока 3, вторым входом которогоявляется управляющий вход счетчика,Емкость счетчика определяется отношением максимального времени воспроизведения моделируемой функциик шагу квантования по времени (кпериоду колебаний генератора).В виде последовательно изменяющегося цифрового кода (комбинацийлогических единиц и нулей) на выходе ПЗУ раскрыта программа работыключей 13 управляемых Кс -цепей ивыходных ключей (2 - ) - (2 - 1)устройства. Количество разрядов вцифровом коде соответствует количеству П цепей управления ключами13 и выходными ключами устройства.Первый импульс импульсной последовательности, поступивший в момент 1(после моментаприхода на вход3 -триггера 4 импульса "Разрешениеработы" ) с входной шины 7 на С -входпервого триггера 4, взводит первыйтриггер 4, При этом на прямом выходе триггера 4 с момента 1 формируется импульс напряжения уровня логической единицы, который поступаетна Д -вход второго триггера 5 и напервый вход элемента И б, на второмвходе которого присутствует напряжение уровня логической единицы синверсного выхода триггера 5, Состояние триггера 5 в момент 1 не изменяется,С момента -. на выходе элементаИ б формируется импульс напряженияуровня логической единицы, которыйпоступает на первый вход блока 3 изапускает его (включается генераторимпульсов).С момента 1, счетчик увеличивает выходные коды, начиная с нулевого, на единицу после каждого импульса, приходящего на второй вход счетчика с выхода генератора. В соответствии с каждым кодом, поступающим от счетчика на вход ПЗУ, последний вырабатывает на своих выходах управляющие кодовые сигналы - импульсы высокого уровня напряжения (уровня логической единицы), которые поступают на соответствующие выходы 1 блока 3 формирования импульсов управления.В соответствии с заранее записан 10 15 Л 1= -, - -з(2),50где 1- заложенный в программуработы ПЗУ момент времени окончания импульсовнапряжения на первых выходах ПЗУ и блока 3,55В течение действия этих импульсовнапряжения, поступивших на управляющий вход ключа 13 первой управляемой ными для каждого шага квантования кодовыми комбинациями напряжений на соответствующих выходах ПЗУ (програм ма работы ПЗУ) с момента времени 1 до момента ьз на всех прямых выхо дах блока 3 остаются высокие уровни напряжений (уровни логической единицы), поступающие на управляющие входы соответствующих ключей 13 всех управляемых КС -цепей устройства, На 25 всех инверсных выходах блока 3 с момента времени 1 до 1 присутствуют низкие уровни напряжений (уровни логйческого нуля), которые поступают на управляющие входы соответствующих выходных электронных ключей (2 - 1)- -(2 - и ) устройства.При этом с момента времени 1 до момента 1 высокими уровнями напряжений на управляющих входах все электронные ключи 13 замкнуты, а выходные электронные ключи (2 - 1) - (2 - 11 ) низкими уровнями напряжений на всех управляющих входах разомкнуты.С момента времени 1 э в соответст вии с одним из возных вариантов программной работы ПЗУ на первых прямых выходах 11 ЗУ и блока 3 появляется импульс низкого уровня напряжения (фиг. 2 е), а на первом инверсном выходе ПЗУ - импульс высокого уровня анпряжения. Длительность этих импульсов равна С -цепи 1 - 1, ключ 13 размыкается. Г 1 ри этом конеднсатор 10 - 1 первой управляемой КС -цепи 1 - 1 начинает разряжаться с напряжения Осщ-вакс (фиг. 2 и) через резистор 11 - 1 и замкнутый ключ 14 - 1 по закону, аппроксимирующему гиперболический закон изменения напряжения( 1 (где- масштабный коэффициент) в первом временном интервале аппроксимации Ь 1, =Напряжение с выхода элемента И 6, подаваемое на первый вход блока 3 и на инверсные входы элементов Ик - И 1, блока 3, является стробирующим для прерывания прохождения сигналов с инверсных выходов ПЗУ блока 3 на его соответствующие выходы.Так как в течение первого временного интервала аппроксимации д Е (с момента 1 э до момента 14 ) элемент Изаперт по инверсному входу напряжением уровня логической единицы (фиг. 2 д), то импульс высокого уровня напряжения с первого инверсного выхода ПЗУ не проходит на первый инверсный выход блока 3.При этом в течение интервала Ь 1. (с момента 1 до момента -.4 ) выходной ключ 2 - 1 остается разомкнутым, вследствие чего напряжение с конденсатора 10 - 1 не проходит на выходную шину 8 устройства (фиг. 2 м), т.е, последняя остается в состояниивысокого импенданса.Максимальное время Тщс моделирования устройством гиперболической зависимости разбивается порграммной работой ПЗУ временного распределителя 3 на последующие временные интервалы аппроксимации Ь 1 = 1 - 1 дЬ 1= .в - Е, , в каждом из которых производится аппроксимация гиперболической зависимости Ч отдельными экспонентами, формируемыми соответствующими управляемыми Я -цепями устройства от второй 11 -й,В управляемых КС -цепях от второй до 11 -й, работа которых аналогична работе первой управляемой (.-цепи, соответствующие конденсаторы (102) - (1 О - И ) начинают экспоненциальный разряд по закону, аппроксимирующему гиперболическийКаждая управляемая 1 -цепь устройства формирует на своем выходе соответствующую экспоненциальную функцию,устраиства 1 11 с 1 1 м прямом выхоДеПЗУ и блока. 3 Фиксируется низкийу 1 ровень наг.рях 1 ения (фиг, 2 з), а на1. -м инверсном выходе ПЗУ фиксирует с ся Высокий уровень напряжения, поступающий на прямой вход 1 -го элемента И , Так как на инверсномвходе-го элемента И; с момента.ьь ЦейстВУет напРЯжение УРовнЯ ло гического нуля, та на Выходе эле -мента И; и на 1 -м инверсном Выходе блока 3 с момента 1 ь формируется напряжение уровня логической единицы,15 В результте выходной ключ 2замыкается,. Наг 1 ряжение на выходнойныне 8 устройства с момента равно напряжению на конденсаторе 10 -;1 (фиг, 2 М),Таким образом, с момента вреМЕНИ 1, .110 СТУПЛЕЕШЯ: На ВХО "НУЮ ШИну 7 устройства второго импульсапос 1 едОвательнасти на. ВыхОднОЙ5 ныне 8 устройства устанавлиьаетсяапряжение 1.1 : , (фиг 2 М)пропорциональное частоте следования этого импульса с погрешностью измерения., абуслаБленнай минимально зп погрешностью аппракси 11 ации гиперболической фнукции кусочно-экспоненциальнай в заданно 11 диапазоне измерений. Это напряжение сохраняетсяЦО ТЕХ ПОРПОКа В М 011 Е 1 Т, НЕокончится импульс "Разрешени работы на шине 9 управления устрокства(Ф 11 г, 2 б, момент -Е), приводящийалак 3 в исходное состояние, отче 1 О вь 1 ходнай ключ (2 -В 51 амнт ф ,.б размыкается и выходная шина 8 пал.;остью отключается ат 1 зсех элементав чстроГ 1 ства,В сравнении с прототипом предлагаемое устройство имеет более простую ка 11 стр 5 кци 10. а с 31 едавательнан более Высокую надежность, так какВыполняет аналогичные прототипуфункции пзмерения частоты следова 11 ия импульсов без применения блокавыборки - хра 1 ения и генератора гиперболичс кнх 11 мпульсов, характеризую 1 цегас 11 з 11 ачительнай сложностью,а сладоване 11 ьно и малой надежностью. 5 1205049аппросксимирующую гиперболическую,в единственном временном интервале,отведенном для нее программной работой ПЗУ блока 3 формирования импульсов управления,Последовательно формируемые наконденсаторах (10 - 2) - (10 -1 )управляемых 1 Ц -цепей экспоненциаль"ные напряжения, аппроксимируюн 1 иегиперболическое Ч в каждом с.оответствующем временном интервале аппроксимации, не проходят на выходнуюшину 8 устройства (Фиг. 2 м), покана первом входе блока 3 действуетнапряжение уровня логической единицы (Фиг. 2 Д).Номинальные величины емкостейконденсаторов (10 - 1) - (10 -11 ),резисторов (11 - 1) - (11 -И ),(12 - 1) - (12 -1 ), а также программу работы блока 3 Формированияимпульсов управления выбирают изусловий получения соответствующегоэкспоненциального напряжения аппроксимирующего гиперболическое Ч с ми-.нимальной погрешностью в течение соответствующего интервала аппроксима-.ции,Второй импульс импульсной последовательности,при 1 дедший В момент 1,на входную шину 7 устройства, посту,пает на С -входы первого ч второготриггеров 4 и 5. При этом состояниетриггера 4 не изменяется (так как наего 11 -входе остается потенциал угОВня логической единицы), а с момен-та времени 1 исчезает импульс напряжения на инверсном выходе триггера5, а следовательно, и на управляюн 11 хвходах ключей (11 - 1) - (14 - и ),отчего последние размыкаются. Разрядные цепи конденсаторов гсех управляемых С -цепей разрываются,С исчезновением напряжения высокого уровня на втором входе элемента И б с момента 1 ь исчезает импульснапряжения на его выходе (фиг, 2 д),а следовательно, и на первом входеблока 3, В результате, генерацияимпульсов с выхода генератора в момент времени 1 ь прекращается,В момент ь времени прихода второго входного импульса на шину 71205049 Корректор С,Черн Редактор И, Рыбченко Техред Ж.Кастел Тираж 74 осударственногоам изобретений Ж, Раушскан 522/4 бпо дел13035, Москва,Подпис омитета СССР открытий аб., д. 4/5/Ж пр Юых ыю 169 у Ий/х Ш "Патент", г, Ужгород, ул, Проектна