Следящий частотомер

ОЮЭ СОВЕТСКИООИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН аа 1111 23/1 О Н АВТОРСНОМУ М 10,В,Райда8) ельство ССС 23/02, 198ство СССР.23/10, 198 ХЕ У 1 (54 (57 ике к тех астот и н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИПРИ ГННТ СССР) Изобретение отноавтоматического измер Цель изобретения - говышение быстродействия. Для достижения цели в следящий частотомер введены первый и второй регистры 5, 6, сумматор кодов 7, третий регистр 8 и элемент за . держки 9. Следящий частотомер также содержит генератор 1 эталонной частоты, делитель 2 частоты, формирователь .3 импульсов и управляемый делитель 4 частоты. Частотомер может быть использован в быстродействующих измерительных системах. 2 ил,Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляавтоматического измерения частоты свыдачей результата измерения в цифро 5вом коде.Цель изобретения - повышение быстродействия.На фиг.1 приведена функциональнаясхема следящего частотомера; нафиг.2 приведены эпюры, поясняющие работу устройства при различных значениях измеряемых частот,Следящий частотомер содержит генератор 1 эталонной частоты, делитель 2 частоты, формирователь 3 импульсов, управляемый делитель 4 чассоты, первый 5 и второй 6 регистры,сумматор 7 кодов, третий регистр 8 иэлемент 9 задержки.20Выход генератора 1 эталонной частоты соединен с входом делителя 2частоты, выход которого .соединен стретьим входом формирователя 3 импульсов, первый вход которого является входом устройства, второй входформирователя 3 импульсов соединенс первым выходом управляемого делителя 4 частоты, вход сброса которого соединен с третьим выходом формирователя 3 импульсов, первый выходкоторого соединен через элемент 9 задержки с тактовыми входами регистров 5 и 6, Выходы регистра 5 являются выходом устройства и соединенысоответственно с информационными вхофдами управляемого делителя 4 частоты,второй выход которого соединен с ин, формационными входами второго регистра 6, вход сброса которого соединен с первым выходом управляемогоделителя 4 частоты, Выход регистра6 соединен с первым входом сумматора7"кодов, второй вход которого соединен с выходом регистра 8, выходы 5сумматора 7 кодов соединены с информационными входами регистра 5.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии код на выходе регистра 5 М = 000. Двоичный код на выходах регистра 6 в исходном состоянии Б =0111. На втором выходе управляемого делителя 4частоты код 1=000. В третьем ре-;55гистре 8 записан двоичный код М, десятичный эквивалент которого М=(2 +1), где К - разрядность регистра 5. Так при К = 3; 4; 5 числовоезначение двоичного кода М = 9; 17;31. Сумматор 7 кодов суммирует двадвоичных кода И, и М, в результате висходном состоянии на его выходахсформирован код М . Данный сигналпоступает на вход переноса в младшем разряде первого слагаемого сумматора 7 кодов, Когда К 3, значениекода М = Б, (+) М=О 111+1001=0001,где Щ - означает операцию суммирования двоичных кодов.Генератор 1 эталонной частотыформирует последовательность импульсов высокостабильной эталоннойчастоты Йз., которая поступает навход делителя 2 частоты (фиг.2 а),1Частота .Гэт на выходе делителя 2 частоты соответствует номинальному зна-.чению измеряемой частоты Г последовательности импульсов, поступающих на вход устройства, Последовательность импульсов частоты следования Г, (фиг.2 а) с выхода делителя 2частоты поступает на третий вход формирователя 3 импульсов, который доприхода первого импульса измеряемойчастоты Г блокирует прохождениеимпульсов частоты Й на его второйвыход и далее на счетный вход управляемого делителя 4 частоты. При этомна Э-входы управляемого делителя 4частоты подан двоичный код Я Мс выходов регистра 5. Управляемййделитель 4 частоты с переменным коэффициентом деления выполняет функ 1цию деления частоты Г следованияимпульсов, поступающих на его тактовый вход (фиг.2 в,е,и), а двоичныйкод на его втором выходе характеризует текущее значение отношения двух1частот Е. и йв момент прихода импульсного сигнала на вход установки в "0" управляемого делителя 4 частоты. В фиксированные моменты времени коэффициент деления .К управляемого делителя 4 частоты определяется его разрядностью и двоичным хором на его П-входах, К;=2- Ж .где и - разрядность управляемого. делителя 4 частоты; Н; - двоичный код на В-входах; =1,2(2 -1) номер периода Т измеряемой частоты хПри поступлении первого импульса 1 измеряемой частоты Й в момент времени й (фиг,2 б,д,з) формирователь1465804 С поступлением на вход устройства второго импульса последовательности измеряемой частоты Г в момент(Фиг,2 г,ж,к) по импульсному сиг" налу с первого выхода формирователя 3 импульсов, поступающему на тактовый вход регистра 6, двоичный кодс второго выхода управляемого делителя 4 частоты устанавливается во втором регистре 6, а по импульсному сигналу, поступающему с третьего выхода Формирователя 3 импульсов с задержкой на вход установки в состояние "0" управляемого делителя 4 частоты, происходит установка в исходное состояние управляемого делителя 4 частоты. Десятичньй эквивалент двоичного кода 1., определяет ,отношение частот Г и Г двух импульсный последовательностей, т.е. Ь, =/Г, откуда следует, что значение измеряемой частоты Г может быть выражено какк = эт /1 (2) 3 импульсов на первом и третьем выходах Формирует импульсные сигналы заданной длительности. Снимается запрет на прохождение импульсной по 5 следовательности с третьего входа на второй выход формирователя 3 импульсов. Импульсный сигнал с первого выхода поступает на вход элемента 9 задержки. и на тактовый вход второго О регистра 6, в котором записывается двоичный код 1. с вторых выходов управляемого делителя 4 частоты. При этом значение двоичного кода Н на выходах регистра 6 не изменяется, 15 так как значение двоичного кода 1., на входах регистра 6 соответствует его исходному состоянию. Через временной интервал Г , равный времени формирования результата суммирования . 20 кодов в сумматоре 7 кодов, импульсный сигнал с выхода элемента 9 задержки поступает на тактовый вход регистра 5, в котором устанавливается двоичный код М с выходов суммаз.отора 7 кодов. Импульсный сигнал с третьего выхода Формирователя 3 импульсов поступает на вход установки в "0" управляемого делителя 4 частоты, который находится в исходном ЭО состоянии, Последовательность импульсов частоты следования. Г поступает на тактовый вход управляемого делителя 4 частоты, на Э-входы которого подается двоичный код 11,=М =0001. 35 На первом выходе управляемого делителя 4 частоты формируются импульсные сигналы, частота следования которых Й определяется выражениемН,/2". Если значение измеря емой частоты Е входной импульсной последовательности больше значения частоты следования импульсов Г , то " момент прихода очередного импульса частоты 1 на первый вход формирова теля 3 импульсов наступит раньше,чем момент появления импульсного сигнала иа первом выходе управляемого делителя 4 частоты. В этом случае с мо- . мента прихода первого импульса из .меряемой частоты Й управляемый де.литель 4 частоты подсчитывает число периодов следования импульсов частоты 1 за первый период Т следования импульсов частоты Й, т.е. Т = 551= К,Т ., где Ю, - число импульсов частоты Е, подсчитанное за период Т 1 Т - период следования импульсов на . втором выходе формирователя 3. импульсов, Число Ю также характеризует отношение двух частот следования импульсов Й, и Г т е, М, Г, /1.Так как изменение состояния управляемого делителя 4 частоты происхо"дит при начальном значении коэффициента деления К 1, а не при К = О,то выражение коэффициента деления управляемого делителя 4 частоты К -1 щ= М - Боили. ФК = (М +1)-Б 1 К М,где И - десятичный эквивалент текущего значения двоичного кода на выходах регистра 5;М,:= 1., - емкость регистра 5 илиуправляемого делителя 4 частоты,М о . ф1. =2К = и;,К - разрядность управляемого делителя 4 частоты и регистра 5 соответственно,Десятичный эквивалент двоичного кода Ь на выходах первого регистра5 соответствует измеряемой частоте только в том случае, когда выполняется равенство измеряемой частотывходной последовательности и частоты следования импульсов Г с первого выхода управляемого делителя 4, частоты, При этом значение частоты Е следования импульсов может быть определено как Й Е . /Ку где Кх " установленный коэффициент деления управляемого делителя 4 частоты в случае равенства Гх =2 . Учитывая выражение (1) коэффициент деления К может быть Выражен как КЗ = М- Ыхх а значение частоты Йследования импульсов на первом выходе управляемого делителя 4 частоты какУчитывая условие, прч котором Г =% =й из выражений (2) и (3)В,ът у (М 1 ее хОткудаки х (М т 1) , (4)Из выражения (4) следует, что дляустановки соответствия между значением измеряемой частоты йх входной ймпульсной последовательности и значением двоичного кода Бх на выходах регистра 5 необходимо за период измеряемой частоты йх определить значение двоичного кода Е, и полученное значение вычесть из значения двоичного кода М, В устройстве операция вычитания заменена операцией сложения прямого кода М установленного постоянно в регистре 8 значение которого определяется выбранной для устройства разрядностью регистра 5, и обратного кода 1., поступающего на сумматор 7 кодов с инверсных выходов триггеров, входящих в состав регистра 6. Суммирование кодов в сумматоре 7 кодов производится с учетом сигнала переполнения результата суммирования. Сигнал переполнения поступает на вход переноса в младшем разряде первого слагаемого сумматора 7 кодов. Двоичный код на выходе сумматора кодов 7 равени=м -м,Х,, Через временной интервал, свисс , свыхода элемента 9 задержки импульсный сигнал поступает на тактовыйвход первого регистра 5 и последний ; устанавливается в состояние, при котором на его выходах устанавливает-.ся двоичный код Мх, значение которого соответствует измеряемой частоте Е входной импульсной послехдовательности.10 20 25 40 Если значение измеряемой частотывходной последовательности окахжется меньше частоты следования1импульсных сигналов на первом выходе управляемого делителя 4 частоты,т.е, Гх ( Г н момент времени(фиг.2 з-к), то на второй вход формирователя 3 импульсон импульсныйсигнал поступает реньше, чем очередной импульсный сигнал на первом входе формирователя 3 импульсов. В этомслучае импульсный сигнал с первоговыхода управляемого делителя 4 частоты поступает на нход установки в со"стояние "О" регистра 6 и устанавливает его в исходное состояние. Одновременно с этим данный импульсныйсигнал поступает на второй вход формирователя 3 импульсон, н которомпри этом запрещается прохождение импульсов последовательности частотый ,на второй выход формирователя 3этимпульсов, В момент формирования импульсного сигнала на первом выходеуправляемого делителя 4 частоты значение двоичного кода Ь, на его вторых выходах равно нулю, т,е. Ь, == ООО. В результате этого до прихода очередного импульса измеряемойчастоты Г значение дноичного кодахна выходах регистра б, а следовательно, и на 0-входах первого регистра 5 соответствует исходномусостоянию. Первый импульс последовательности измеряемой частоты Г,момент времени(фиг.2 з-к), с перваго выхода формйрователя 3 импульсов поступает на тактовый вход второго регистра б и на вход элемента9 задержки. Одновременно с этим импульсный сигнал с третьего выходаформирователя 3 импульсов подтверждает исходное состояние управляемого делителя 4 частоты, Через сзначение двоичного кода на выходахсумматора кодов 7 устанавливается впервом регистре 5. При этом и формирователе 3 импульсов снимается запрет на поступление импульсов последовательности частоты Е на еговторой выход и далее на тактовыйвход управляемого делителя 4 частоты, Управляемый делитель 4 частоты, Бкак и в предыдущем случае, подсчитывает число периодов Тпоследовательности импульсон частоты Х домомента .прихода очередного импульса1 14658 последовательности Г, по которому двоичный код с вторым выходов управ- ляемого делителя 4 частоты устанавливается во втором регистре 6 вБ момент времени-(фиг,2 и), В .результате суммирования с учетом сигнала переполнения на выходах сумматора кодов 7 устанавливается двоичный код Б, характеризующий величи ну измеряемой частоты Г. Двоичный код в регистре 5 определяет коэффициент деления управляемого делителя 4 частоты, при котором выполняется условие Г = Е (момент времени 15фиг,2 к). Таким образом, в обоих случаях за период входного сигнала определяется отношение между опорной и изме .20 ряемой частотами, а повышение быстродействия обусловлено тем, что общее время переходного процесса до вхож- . дения в режим слежения не превышает двух периодов входного сигнала. 25 Формула и э о б р е т е н и я Следящий частотомер, содержащийгенератор эталонной частоты, выходкоторого соединен с входом делителячастоты, формирователь импульсов,первый вход которого является входомследящего частотомера, второй вход/ 04 8формирователя импульсов соединен спервым выходом управляемого делителячастоты, а третий выход соединен свходом сброса управляемого делителячастоты, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены первый и второй регистры, сумматор кодов, третий регистр.и элементзадержки, вход которого .соединен спервым выходом формирователя импульсов, а выход - с тактоввк входом первого регистра, выходы которого являются выходом устройства н соединенысоответственно с информационными входами управляемого делителя частоты,второй выход которого соединен с информационными входами второго ре. гистра, тактовый вход и вход сбросакоторого соединены с первым выходомформирователя импульсов и первым выходом управляемого делителя частоты,при этом выход второго регистра соединен с первым входом сумматора кодов, второй вход которого соединен свыходом третьего регистра, а выходы. . сумматора кодов соединены с информационными входами первого регистра, 30 причем выход делителя частоты соединен с третьим входщн формирователяимпуЛьсов, второй выход которогосоединен с тактовым входом управляемого делителя частоты.1465804 2 Корректор С,Черн Ред чолинс то 1 одписно Заказ 941/4 ГКНТ ССС ьский комбинат "Патент" г. Уагород, ул, Гагарина, 10 иэводственно-и П Г 1 ИИПИ 1 осударственног 1 1 3035оставитель Е.Минкинехред А. Кравчук Тираж 711 омитета по изобрете Москва, Ж, Раушск м и открытиям иаб., д. 4/5