Цифровой измеритель отношения двух частот

)1 15И.Ковтун ие элекмера 43-54 ектронные 1975, с. 2 Ь ОТНОИЕНИЯ 8,тся к техникзначено для то е фи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛДВУХ ЧАСТОТ(57) Изобретение относирадиоизмерений и преднаизмерения отношения часизобретения - сокращени измерения. Это достигается путем поразрядного определения цифр результата измерения. Для этого в устройство введены блок управления 7, логические элементы (ЛЭ) И 5, ЛЭ ИЛИ 6,генератор 8, счетчик 9, вентильнаягруппа 1 О, реверсивный счетчик 11и распределитель импульсов 12, Кроме того, устройство содержит формиро.ватели 1 и 2, ЛЭ И 3 и 4, счетчикрезультата 13. Позициями 14, 15 и 16соответственно обозначены - вход частоты Г) и Е и шина запуска устройст.ва, Функциональная схема блока управ.ления 7 приводится в описании изобретения, 1 з.п. ф-лы, 4 ил, 1 1226326 аИзобретение относится к радио- измерительной технике и предназначено для измерения отношения частот.Цель изобретения - сокращение времени измерения достигается за счет 5 поразрядного определения цифр результата измерения.На фиг. представлена структурная схема цифрового измерителя отношения двух частот; на фиг.2 - функ- О циональная схема блока управления; иа фиг.З и 4 - временные диаграммы, поясняющие их работу соответственно,Цифровой измеритель отношения двух частот содержит первый 1 и15 второй 2 Формирователи, элементы И 3 - 5, элемент ИЛИ б, блок 7 управления, генератор 8, счетчик 9, вентильную группу 10, реверсивный счетчик 11, распределитель 12 импуль. сов и счетчик 13 результата. Позиция. ми 14 . - 16 обозначены соответственно вход частоты Г, вход частоты Г и шина Запуск" устройства.25Первый выход формирователя 1 объединен с первыми входами блока 7 управления, элементов И 3 и 5. Второй выход Формирователя 1 поцключен через элемент И 4 к входу вычитания реверсивного счетчика 11. Первый выход, блока управления объединен с вторыми входами элементов И 4 и 5. Третьи входы всех элементов И подключены к генератору 8. Выходы элементов И 5 и 4 объединены через элемент З 5 ИЛИ б со счетным входом счетчика 9, другой вход которого объединен с вторым входом блока 7 управления и подключен к второму Формирователю 2. Выходы декад счетчика 9 через вентиль ф ную группу 10 подключены к входам реверсивного счетчика 11 со сдвигом на одну декаду, Выход последней декады реверсивного счетчика 11 обеспечивает подключение соответствующих выходов распределителя 12 импульсов к входам декад счетчика 3 резуль тата, а с другой стороны подключается к третьему входу блока 7 управления, третий и четвертый выходы которого подключены к управляющим входам распределителя 12 и вентильной группы 10,Блок 7 управления (фиг,2) содержит два элемента 17 и 18 задержки, два элемента И 19 и 20, три триггера 21 - 23, элемент ИЛИ 24 и формирователь 25 импульсов. Третий вход блока 7 управления через элемент 17 задержки подключен к четвертому выходу блока 7, а через второй элемент 18 задержки и элемент ИЛИ 24 кдругому входу которого подключают первый вход блока 7, соединен с первымвходом триггера 21, другой вход которого объединен с третьим входомблока 7 управления, входами триггеров 23 и 22. Второй вход блока 7 объединен с входом элемента И 20 и входом Формирователя 25, выход которогочерез элемент И 19, другим входомподключенного к выходу триггера 21,подключен к объединенным другим входам триггеров 21 и 22, выход последнего из которых через элемент И 20подключен к третьему выходу блока 7,Выходы триггера 23 являются одновременно первым и вторым выходами блока 7 управления. На фиг. римскимицифрами обозначены входы и выходыблоков 1 и 7. Следует отметить, чтовыход 1 разряда счетчика 9 соединенчерез схему 10 с входом 2 разрядареверсивного счетчика и т.д. В общемслучае количество декад всех счетчиков определяется максимально возможным значением целочисленной части от.ношения и дробной части отношения.На Фиг,З приведены временные диаграммы, поясняющие работу блока 7 уп.равления, где: б - сигнал на входеблока 7 управления; В - сигнал навходеблока управления с выходаФормирователя 2; 5 - сигнал на выходе Формирователя 25 коротких импульсов; 2 и- потенциал на выходетриггеров 21 и 22; Р - импульсы Тна выходе 111 блока ; ж и- потенциал на выходе триггера 23, выходи 1 блока 7; 0 - сигнал управленияна входе 11 блока 7; К и л - положение сигнала управления на выходе1 Ч блока 7 и выходе элемента 18 задержки,На Фиг.4 - приведены временныедиаграммы сигналов в различных точкахсхемы, иллюстрирующие принцип работыи особенности измерителя, где: ипотенциал на выходеформирователя1; 1 - импульсы частоты Г, на выходеФормирователя 2:,- положение сигналов на входе сложения счетчика 11;импульсы Г на счетном входесчетчика 9; ) - положение сигналовна вычитающем входе счетчика 11;Г - импульс на выходе счетчика 11;3 12 к - группы импульсов частоты Р, поступающие на соответствующие декады счетчика 13 результата.Временные диаграммы на фиг.4 иллюстрируют работу измерителя при измерении отношения частот Р= 43,6" 10 Гц и Р 2 = 10,3 10 " Гц с точностью до сотой доли отношения Р, /Р = 4,23, где и - любое целое число.Цифровой измеритель отношения двух частот работает следующим образом.В исходном состоянии генератор 8 вырабатывает периодическую последовательность высокостабильных по частоте сигналов, следующих с высокой частотой повторения Гг . На входы 14 и 15 поступают периодические сигналы соответствующих частот, которые в формирователях 1 и 2 преобразуются в импульсные последовательности коротких импульсов, следующие с частотами Р, и Р . Реверсивный счетчик 11 и счетчик 13 результата находятся в нулевом состоянии, На первом входе, первом и четвертом выходах блока 7 управления отсутствует разрешающий потенциал в результате чего элементы И 3 - 5 и вентильная группа 10 закрыты. Распределитель 12 импульсов находится в состоянии, при котором его сигнальный вход, соединенный с третьим выходом блока 7 управления, подключен к его первому выходу. Связи, необходимые для установки в исходное состояние счетчиков 11 и 13, распределителя 12 импульсов, формирователя 1 и блока 7 управления для упрощения на фиг.1 не показаны.Измерения начинаются с подачей на шину 16 разрешающего сигнала. По первому импульсу последовательности Р 2 (фиг.Зо) формирователь 1 на первом выходе вырабатывает разрешающий сиг 1нал длительностью с= - (фиг.4 ), ко 2торый, поступая на первый вход блока 7, готовит его к работе и одновременно обеспечивает возможность открывания элемента И 3, который начинает пропускать импульсы образцового пери 1ода Т = вс генератора 8 на сумамирующий вход (фиг. 4 ) реверсивного счетчика 11. Первый вслед за сигналом Рг сигнал с формирователя 2 (фиг. 4 1 1, ) поступает на блок 7, в ре 26326зультате чего на первом выходе(фиг.ЗА) появляется разрешающий потенциал, а на втором (фиг.З) запира.ющий. При этом прекращается подачаимпульсов Т на суммирующий входсчетчика 11, импульсы То начинают по.ступать через открытый элемент И 5,элемент ИЛИ 6 на счетный вход счетчика 9. Таким образом, начиная с 10 этого момента сг (фиг.4 ), счетчик 9заполняется импульсами и периодически сбрасывается в нуль импульсами свыхода формирователя 2, которые через открытый элемент И 4, блок 7 и 15 распределитель 12 импульсов поступают на вход соответствующей декадысчетчика 13 результата (интервал Тнфиг.43).120Через время Т =-=(момент2 Р Эфгфиг. 4 ) состояние формирователя 1 изменится на противоположное. В результате этого снимается разрешающийпотенциал с элементов И 5 и 3 и по является на входе элемента И 4. Элемент И 4 открывается, начиная пропус.кать импульсы Т на вычитающий входсчетчика 11 (фиг.4 ) и продолжая подачу их на счетный вход счетчика 930 Код в счетчике 11 (пропорциональныйинтервалу-т, , фиг.4 6), записанный к моменту прохождения первогоимпульса Т на второй вход блока 7управления, начинает уменьшаться и вмомент стирания последнего значениякода в самом старшем разряде счетчика 11 этот сигнал (фиг,40) воздействует на третий вход блока 7 управления вызывает изменение разрешающих 40 потенциалов на его первом и второмвыходах, производя при этом отключение третьего выхода блока 7 от распределителя 12. Одновременно этим жесигналом производится отсоединение 45 сигнального входа распределителя 12от входа декад целой части отношения счетчика 13 и присоединения сигнального входа по входу декады долейрезультата счетчика 13. Элемент И 4 50 запирается, прекращая подачу импульсов Т на счетчик 13. К этому моменту импульсы Т подавались на счетчико9 в течение интервала в точносчл равного Т (разность т и с фиг.4 г), 55 аимпульсов 111 сты Р , пшедшее через распределитель 12 насчетчик 13 результата, равно целомучислу периодов Т (для выбранного при -5 12263 мера И 1 = 4 фиг.4 ж), укладывающемуся в интервале Т , Поскольку каждым имгпульсом с формирователя 2 счетчик 9 обнулился, то на нем остается код М остатка интервал , -) той 5 дробной части периода Т, которая совместно с целым. числом М периодов Т составляет длительность интервала Т , На этом по сути кончаетгся первый цикл работы измерителя цикл определения целой части резуль.тата отношения.С некоторой задержкой, определяемой элементом 17, сигнал с выхода УЧ блока управления воздействует на управляющий вход вентильной группы 10, под действием которого она переносит код остатка из счетчика 9 и с умножением в 10 раз записывает его в реверсивном счетчике 11 (интервал С - С фиг,4 ) .После еще одной задержки, необходимой для перезаписи и установки кода в счетчике 11, блок управления25 вернется в исходное состояние, при котором первый из очередных импульсов формирователя 2 (фиг.4 3 6) вызовет очередное изменение выходных потенциалов на первом и вто 1 ом выЗО :ходах блока 7. Разрешающим сигналом с первого выхода блока 7 открывается элемент И 4 и импульсы Т с генератора 8 подаются на вычитающий вход реверсивного счетчика 11 (фиг.4 ), а также начинается заполнение от нуля счетчика 9 (фиг.4 ) через элементы 4 и 6. Код счетчика 11, который бып равен 10 М начинает уменьшаться.С этого момента времени с выхода Фор мирователя 2 импульсы Т, через тре 40 тий выход блока 7 поступают на вход декады десятых долей (импульсы 7 и 8 фиг.4 ж) отношения счетчика 13 результата. Этим моментом времени начинается второй цикл работы измери 45 теля - цикл определения десятых,цолей результата.Этот цикл длится до тех пор, пока вычитающими импульсами не обнулится реверсивный счетчик 11, т.е. в тече 50 ние интервала времени, равного 10Б Т,. В конце этого интервала, когда в реверсивном счетчике установится код нуля и сигнал такого состояния поступит на третий вход блока 7 управления на счетчик 9 поступит 10И 1 импульсов Т, но останется в нем код И интервала между последним импульсом с формирователя 2 и моментом поступления (1 ОИ) его импульса, а на декаду десятых долей результата в счетчик 13 поступит столько импульсов с выхода Формирователя 2, сколько целых периодов укладывается в интервале 10Б Т,ОгОстальные циклы работы измерителя, т.е, циклы определения сотых, тысячных и т,д. долей результата, осуществляются аналогично второму циклу. Измерение заканчивается после того, как через распределитель импульсов осуществится запись во все декады счетчика результатаТехнические преимущества по сравненио с известным устройством состоят в реализации предлагаемым устройством поразрядного метода счета, что обеспечивает как минимум в Т 1 О /иТ раз повышение быстродействия, причем эффективность использования устройства тем вьще, чем с большей точностью необходимо производить измерение Г/Рг (п - число, определяющее с какой точностью производится измерение, например, при измерениях с точностью до 5 знака и = 5).Положительный эффект, который может быть получен от использования изобретения., состоит в расширении Функциональных возможностей, обеспечивающий, кроме того, возможность дополнительного определения характера установления частоты (при 1=сопят)формула изобретения1. Цифровой измеритель отношения двух частот содержащий счетчик результата элемент И и два Формирователя, входы которых подключены к входным шинам устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введены блок управления, два элемента И, элемент ИЛИ, генератор, счетчик, вентильная группа, реверсивный счет - чик, распределитель импульсов, выходами соединенный со счетчиком результата, причем первый выход первого формирователя соединен с первыми входами бпока управления первого и третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и первым выходом блока управления, вторым входом подключенного к выходу второго формиро10 15 20 25 пы. вателя,а вторым выходом соединенного с вторым входом первого элементаИ, третий вход которого соединен свыходом генератора и третьими входами первого и второго элементов И, выходами второго и третьего элементовИ через элемент ИЛИ соединен с информационным входом счетчика, сбросовый вход которого соединен с выходом второго формирователя, выходывсех разрядов счетчика соединены через вентильную группу со старшимиразрядами реверсивного счетчика,входы сложения и вычитания которогоподключены соответственно к выходампервого элемента и второго элемента И, выход реверсивного счетчикасоединен с управляющим входом распределителя импульсов и третьим входомблока управления, сигнальный входраспределителя импульсов соединен стретьим выходом блока управления,четвертый выход которого соединенс входом управления вентильной груп 2. Измеритель по п. 1, о т л и - ,ч а ю щ и й с я тем, что блок управления содержит элемент ИЛИ, дваэлемента задержки,.три триггера, дваэлемента И, формирователь импульсов,первый вход элемента ИЛИ, входы формирователя импульсов и первого элемента задержки являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока управления, третий входблока управления соединен с первымивходами триггеров, выход элементаИЛИ соединен с вторым входом первоготриггера, выход формирователя импульсов соединен через первый элемент Ис вторыми входами второго и третьего триггеров, выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента И, выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которогосоединен с входом формирователя импульсов, второй вход элемента ИЛИсоединен через второй элемент задержки с первым элементом задержки, выходы третьего триггера, второго элемента И и первого элемента задержкиявляются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым выходамиблока управления,122632 б е З Л Д Ю л А=98 Я ой нети цосщо 1 еной децип. Денодц сощои Ру/Р доли Г/Р Юли ГГе 4 и 8. ФСоставитель В.Новоселова Техред Л,Олейник орректор С.Черн Редактор Р аказ 2125/42 Тираж 728 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рнсное 4/ одственно-полиграфическое предприятие г.ужгород, ул.Проектн и Н ,Л митета СССР крытий кая наб