Цифровой следящий частотомер

(71) Львовский орденатехнический институткомсомола.Н.Лав 80СР980. 1 У 4,ельство С 23/10, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) ЦИФРОВОЙ СЛЕДЯЩИЙ ЧАСТОТОМЕР(57) Изобретение относится к области измерительной техники. Может использоваться для цифрового измерениячастоты и скорости ее изменения.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей засчет измерения одновременно с определением частоты скорости ее изменения, Для этого в устройство, состоящее из генератора опорной частоты 1, формирователя 2, хронизатора 3реверсивного счетчика 4, двоичногоумножителя 6, образованного из счетчика 7, группы импульсно-потенциальных вентилей 8, элементов сборкй 9, счетчика импульсов:10, регистра 12, управляемого делителя частоты 13, триггера 14, элемента совпадения 18, введены реверсивный счетчик 5, счетчик импульсов 11, триггеры 15, 16, 7, элементы совпадения 19, 20, 21, элементы сборки 22, 23, Поступление последовательностей импульсов на входы сложения и вычитания счетчика 5 в одно и то же время не при-водит к сбоям в работе частотомера. Частота следования импульсов на входе сложения счетчика 5 всегда превышает частоту следования импульсов на входе его вычитания. При включении устройства два первых периода являются установочными, так как счетчик 7 и реверсивный счетчик 4 устанавливаются при подаче питания в произвольное положение. В 3-м периоде после включения устройства может определяться скорость изменения измеряемой частоты Ц . Устройство производит отХслеживание значения частоты сигнала, х(й) и скорость ее изменения по каждому периоду. 2 ил.пульсная последовательность с частотой следования импульсов .Г щКН х, /2, (3) где п - число двоичных разрядов умножителя 6 и регистра 12, поступающая на вход ш-разрядного счетчика 10 импульсов. При этом на выходе последнего через время.т г /ю (4) появляется импульс переполнения, который устанавливает в "1" триггер 14.При равенствеТо и Т, т.е. нахождении триггеров. 14 и 15 в одинаковом состоянии, элементы 18 и 19 совпадения не пропускают импульсов с выхода ГОЧ на входы реверсивного . счетчика 4 и следовательно, его состояние, равное. с учетом (1) - (4).2 фф-)о 25 остается неизменным.При неравенстве Т,гс и Тх триггеры 14 и 15 находятся в противопо:ложных состояниях на временном промежутке ЭО Ьт = (т - т), . (6) в течение которого при ТхТ наос вход сложения реверсивного счетчика 4 через элемент 1,9 совпадения (фиг.2), а при Т ( Т на вход вычитания этого счетчика через элемент 18 совпадения (фиг. 2 е ) поступает число импульсов с выхода ГОЧ 1, равное с учетом (1) - (6) 40(7 45В начале временного интервала дт . счетчик 11 устанавливается в "0", а . триггер 17 первым импульсом Е в этом интервале - в "1" (фиг. 2 Ж ), разрешая при этом прохождение импульсов . с выходов ГОЧ 1 и двоичного умножителя 6 соответственно на входсчетчика 11 (фиг. 2 х ) и вход вычитания счетчика 5 (фиг. 2 ц ), в это же время на вход сложения. последнего.через 55 элемент 23 подаются импульсы с выхода элемента 18 или 19 совпадения (фиг. 2).По окончании д Т поступление импульсов на вход сложения реверсивиого счетчика 5 прекращается, а импульсы на вход счетчика 11 поступают до момента досчета счетчика 5 до нуля, что приводит к,установлению в "0" триггера 17 (фиг, 2 Ж ) . При этом время подключения ГОЧ 1, к входусчетчика 11 составляет дт = К,дтйт, (8)а число Импульсов, поступающее наего вход в течение дТ, с учетомгде ч - скорость изменения измеряеХмой частоты.Знак скоростиизменения часхтоты определяется триггером 16, уста- навливаемым соответственно в нулевое при ч ъ О или единичное при чс 0 . состояйия первыми импульсами последовательностей с выходов соответственно элементов 19 и 18 совпадения (фиг. 2 Л ),Поступление последовательностей импульсов на входы сложения и вычитания счетчика 5 в одно и то же время не приводит к сбоям в работе частотомера, так как частотаследования импульсов на входе сложения счетчика 5 И ) всегда превышает частоту следования импульсов на входе его вычитания (Е ) и, следовательно, счетчик 5 никогда не установится. в "О" . о окончания поступления импульсов И, а, действующие фронты входной и ыходной последовательностей для двоичного умножителя всегда разграничены во времени, поэтому совпадения импульсов на входах сложения и вычитания счетчика 5, являющихся одновременно входными и выходными соответственно для двоичного умножителя 6, невозможны. При нулевой скорости изменения частоты ЬТ=О. Поэтому элементы совпадения 18 и. 19 не пропускают импульсов на выход и, следовательно, триггер 17 находится в нулевом состоянии, не пропуская при этом импульсов на входы счетчиков 5 и 11. Счетчик 11 сбрасывается в "0" импульсом с выхода элемента 22 сбор 124 1143ки и также остается в нулевом состоянии,При включении устройства (имеетсяввиду подача питания на схемы, таккак сигнала пуска в устройстве нет,оно предназначено для непрерывнойработы) два первых периода являютсяустановочными, так как счетчик 7 иреверсивный счетчик 4 устанавливают ося при подаче питания в произвольноесостояние,.Э С приходом первого импульса х(й) после включения устройства счетчик 7 15 сбрасывается в "О" и в течение первого периода хИ) после включения в нем формируется показание этого периода, переносимое по окончании периода в регистр 12. В течение второго перно о да х(С) после включения устройства на выходе двоичного умножителя 6 формируется частотно-импульсная последовательность с частотой следования импульсов, прямо пропорциональной 25 первому периодух(С) (см. выражение (3. Следовательно, триггер 14 формирует временной интервал Т (см. выражение (4, соответствующий показанию й за первый период хИ) после включения устройства, а триггер 15 - временной. интервал Т , соответствующий согласно формуле (2) состоянию реверсивного счетчика .4. В течение .времени аТ между Т и Т 4 показание корректируется до значения, соответствующего значению измеряемой частоты за первый период х(С) после подачи питания. Следовательно, в третьем периоде после включения устройства уже может определяться скорость изменения измеряемой частоты ч. В даль-. нейшем устройство производит отслеживание значения частоты сигнала х(С) и скорость ее изменения по каж дому периоду.Триггеры 14 и 15 в течение работы устройства (включая и первые два периода х(й) после его включения) работают согласно временных диаграмм на фиг. 2 г . Триггер 17 при подключении питания может установиться в любое из двух состояний "О" или "1". При установке в "О" он работает в соответствии с диаграммой на фиг. 2 ж. При установке в "1" триггер 17 разрешает прохождение импульсов на вход счетчика 11 и вход счетчика Я 5 до начала ьТ. В течение первого установочного периода счетчик 5 дос читывает до "О", что приводит к установке триггера 17 й "0" и его работе, начиная со второго установочного периода, согласно фиг, 2 ж ,формула из обретенияЦифровой следящий частотомер, содержащий генератор опорной частоты, формирователь, хронизатор, первый реверсивный счетчик, двоичный умно- житель, первый счетчик импульсов, регистр, .управляемый делитель частоты, первый элемент совпадения и первый триггер, причем шина входного сигнала соединена с входом формирователя, выход которого подключен к входу хронизатора, второй вход которого соединенс выходом генератора опорной частоты, входом двоичного умножителя, входом управляемого делителя частоты и первым входом первого элемента совпадения, а выход - с входами установки в "О" двоичного умножителя и первого счетчика импульсов, входами записи регистра и управляемого делителя частоты, управляющие входы двоичного умножителя подключены.к выходам регистра, а выход - к входу первого счетчика импульсов, выходы первого реверсивного счетчика соединены-с управляющими входами делителя частоты, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом первого элемента совпадения, а входы регистра с выходами счетчика двоичного умножителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных . возможностей, в него введены второй реверсивный счетчик, второй счетчик импульсов, три триггера, три элемента совпадения и два элемента сборки, причем выходы первого счетчика импульсов и управляемого делителя частоты соединены соответственно с входами установки в "1" первого и второго триггеров, входы установки в "О" которых соединены с выходом хронизатора, прямые выходы соединены с входами первого элемента сборки, а нулевые - с третьими входами соответственно второго и первого элементов совпадения, выходы которых соединены соответственно с входами сложе"1" третьего триггера и входами второго элемента сборки, выход которогоподключен к входу установки в "1"четвертого триггера, входу сложениявторого реверсивного счетчика, входвычитания последнего соединен с выходом третьего элемента совпадения,первый вход которого подключен к выходу двоичного умножителя, а второй -к первому входу четвертого элементасовпадения и выходу четвертого триггера, вход второго счетчика импульсовподключен к выходу четвертого элемента совпадения, второй вход которогосоединен с выходом генератора опорнойчастоты и первым входом второго элемента совпадения, второй вход которого подключен к прямому выходу второго триггера, выход второго реверсивного счетчика подключен к входуустановки в "О" четвертого триггера,выход первого элемента сборки соеди"нен с входом установки в "О" второгосчетчика.+в М И М М и М ю И фэ М фе м еа Составитель В.НовоселоРедактор А.Лежнина Техред О.Сопко Корректор Т.Колб аказ 3483/39 Тираж 728 ПВНИИПИ Государственного комитета ССно делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д писн оизводственно-поли ческое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4