Устройство для измерения отношения частот

166 1664 носительной погрешности, Поставленнаяцель в устройстве для измерения отношения частот достигается тем, чтов него введены элемент И 5, триггеры 9, 10, коммутатор 14, многоразрядный селектор-мультиплексор 16,многоразрядный элемент И 18, элементИЛИ 19, элементы И 20, 21, 23, КромеИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной дляавтоматического измерения отношениясредних частот следования импульсов,Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых отношений частотпри сохранении постоянной относительной погрешности измерения.На чертеже приведена структурнаясхема устройства для измерения отношения частот.Устройство для измерения отноше",ния частот содержит временной селектор 1, десятичный счетчик 2, триггер 3, дешифратор 4, элемент И 5,триггер 6, селекторы-мультиплексоры7 и 8, триггеры 9 - 11, ксммутаторы 12-14, декадный делитель 15 частоты, селектор-мультиплексор 16, десятичный счетчик 17 импульсов, элемент И 18, элемент ИЛИ 19, элементы И 20 и 21, формирователь 22 импульсов, элемент И 23, блск 24 вывода, шину 25 индикации, входныешины 26 и 27,40Входная шина 26, на которую поступает частота Г 1 (делимое), соединенас первым входом временного селектора 1, выход которого соединен с счетным входом счетчика 2, выход которого соединен с входом триггера 3, прямой выход которого соединен с соответствующим входом блока 24 вывода,второй вход которого соединен с выходом многоразрядного селектора-муль 50типлексора 16, информационные входыкоторого соединены с выходами разрядов счетчика. 2, разрядные выходы(ш)-й и ш-й декад которого соединены с входами дешифратора 4, .выходкоторого соединен с первым входом55элемента И 5, выход которсго соеди, нен с информационным входсм триггера6, прямой выход которого соединен с того, устройство содержит временнойселектор 1, многодекадный десятичныйсчетчик 2, триггер 3, дешифратор 4,триггер 6, селекторы-мультиплексоры7, 8, триггер 11, коммутаторы 12, 13,декадный делитель 13 частоты, счетчик 17 импульсов, формирователь 22,блок 24 вывода. 1 ил. первым входом коммутатора 13, выходкоторого соединен с информационнымвходом триггера 11, прямой выход которого соединен с соответствующимивходами коммутаторов 12-14, вторымвходом временного селектора 1 и первым входом формирователя 22, первыйвыход которого соединен с входами обнуления счетчика 2, триггеров 3 и 6,счетчика 17, разрядные. выходы которого соединены с управляющими входами селекторов-мультиплексоров 7и 8, с соответствующими входами блока24 вывода и элемента И 18, второйвход которого соединен с соответствующими входами коммутаторов 13 и 14,блока 24 вывода и прямым выходом триггера 10, инверсный выход которогосоединен с вторым вхбдом элемента И 5и соответствующим входом коммутатора14, выход которого соединен со счетным входом счетчика 17, выход селектора-мультиплексора 8 соединен с .соответствующими входами коммутаторов13 и 14, выход селектора-мультиплексора 7 соединен с соответствующимвходом коммутатора 14, шина 25 индикации и входная шина 27, на которуюпоступает частота Г (делитель) соединены с соответствующими входамикоммутатора 12, выход которого соединен с входом декадного делителя 15,выход соответствующего разряда которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 19 и первым входом элемента И 21, второй вход которого соединен с прямым выходом триггера 9 ивторым входом элемента И 20, первыйвход которого соединен с соответствующим выходом счетчика 2 и вторымвходом элемента ИЛИ 19, выход которого соединен с К-входом триггера 9,Б-вход которого соединен с входамиобнуления декад делителя 15 и вторым выходом формирователя 22, второй30 некоторого переходного процесса устройство автоматически приходит в исходное состояние, заключающееся внахождении триггеров 10 и 11 в единичном состоянии, а триггеров 3 и 6 -в нулевом. При этом счетчик 2 и делитель 15 также обнуляются и начинается режим "Счет". Проиллюстрируемэто примерами,Триггер 11 находится в нулевомсостоянии (режим "Индикация" ), Еслитриггер 10 находится также в нулевомсостоянии, то триггер 11 установится в единичное состояние после прихода импульса на вход элемента И 23,т,е, не позже, чем через 10 имкпуЛьсов, поступивших на шину 25. Если триггер 10 находится в единичномсостоянии и 1 ) щ, то установка триг .гера 11 в единичное состояние осу 404550 вход которого соединен с соответствующим входом коммутатора 12, первым входом элемента И 23 и инверснымвыходом триггера 11, Я-вход которого соединен с выходом элемента И523, второй вход которого соединен ссоответствующим выходом делителя 15,выходы декад которого соединены ссоответствующими информационными входами селектора-мультиплексора 8, выход элемента И 18 соединен с управляющим входом селектора-мультиплексора 16, выходы элементов И 20 и 21соединены соответственно с Я- и Б. -входами триггера 10, щ-е, (щ+1)-е,М-е выходы декад десятичного счетчика 2 соединены с соответствующимиинформационными входами селекторамультиплексора 7. М - общее количество декад в счетчике 2 (М )щ),В качестве блока 24 вывода можетиспользоваться цифропечатающее устройство, устройство индикации. с цифровым табло и т,д. При выводе мантиссы результата измерения в виде щдесятичных цифр выход селектора-мультиплексора 16 является многоразряд-,ным и имеет щ десятичных разрядов(или 4 щ двоично-десятичных).При этом на выход селектора-мультиплексора 16 поступают сигналы с выходов щ включенных подряд декад счетчика 2 Номера декад определяютсякодом сигнала, присутствующего на35управляющем входе селектора 16.При первоначальном включении устройство может находиться в произвольном состоянии. После окончания ществится не позже, чем через 10 импульсов, поступивших на шину 25, импульсом, поступившим на вход С триггера 11 через коммутатор 13. На этом оканчивается переходной процесТриггер 11 находится в единичном состоянии (режим "Счет" ). Если триггер 10 находится в единичном состоянии, а триггер 9 в нулевом, то импульсом, поступившим на вход делителя 15 с выхода щ-й декады делителя 15, триггер 11 установится в режим "Индикация" и далее процесс будет протекать как описано выше. Если триггер 9 будет находиться в единичном состоянии, то через и импульсов, пришедших на шину 26 или шину 27, триггер 10 изменит свое состояние или останется в единичном состоянии, Если триггер 10 находится в нулевом состоянии, то триггер 6 через определенное количество импульсов, пришедших на шину 26, установится сигналом с выхода дешифратора 4 в единичное состояние и импульсом, поступившим с выхода мультиплексора 8, триггер 11 изменит свое состояние на режим Индикация , При этом после окончания режима "Индикация" переходной процесс завершается.Результат измерения, полученный в переходной период будет неверным и он не принимается во внимание потребителем. После окончания же переходного процесса (переход из режима "Индикация" в режим "Счет) устройство сигналом, вырабатываемым формирователем 22, устанавливается в исходное состояние и дальнейшие измерения будут достоверны.Режим работы устройства зависит от соотношения частот 11 и Г, Пусть Е ( Г, тогда через и периодов сигнала, поступающего на шину 27, триггер 10 установится в нулевое положение, Выбор числа и (1и (10) зависит от регулярности входного сигнала и определяет номер разрядов счетчика 2 и делителя 15, к выходам которых подключены входы элемента ИЛИ 19. Типичное значение и = 8, Элемент ИЛИ 19, триггер 9 и элементы И 20 и 21 разрешают установку триггера 10 только первым импульсом, сформированным на выходе младшего разряда делителя 15, После установки триггера 10 в нулевое положение элемент И 5 открывается, коммутатор 14 подключает к вхо 166166451 О 20 25 30 35 40 45 50 55 ду счетчика 17 выход селектора-муль - типлексора 8, а коммутатор 13 разрешает подключение к входу триггера 1 выход селектора-мультиплексора 8, После прихода десяти импульсов на шину 27 на выходе коммутатора 14 формируется импульс, который переводит счетчик 17 в следующее состояние. При этом селектор-мультиплексор 8 подключает вход коммутатора 14 к выходу второй,цекады делителя 15, Следующее переключение счетчика 17 осуществляется после прихода на шину 27"ста Импульсов и т,д. Таким образом в счетчик 17 записывается число, определяющее порядок числа импульсов, приходящих на шину 27. Многоразрядный элемент И 18 закрыт нулевым уровнем, присутствующим на выходе триггера 10, т.е. на управляющем входе селектора мультиплексора 16 присутствует код числа 0 , что соответствует подключению к входам блока 24 вЫвода выходов разрядов первых щ декад счетчика 2. Число щ определяеТся требуемой погрешностью измерения. Типичное значение щ=,2,,8,Дешифратор 4 вырабатывает на своем выходе импульс при записи в десятичный счетчик 2 такого числа, при котором в (щ)-х первых декадах счетчика 2 записаны состояния "0", а в (щ)-й и щ-й декадах записано определенное число 11. Выбор чИсла М при реализации устройства опрЕделяется регулярностью входных сигналов (О С М Й 19). Для регулярных сйгналов И = 9. После этого триггер б меняет свое состояние и подключает выход селектора-мультиплексора 8 к входу триггера 11 через коммутатор 13. После прихода на вход 27 10 импульсов где К - математический порядок результата измерения отношения частот, триггер 11 переходит в состояние "Индикация", Таким образом за время, равное длительности 1 О импульсов, приходящих на шину 27, счетчик 2 насчитывает Е импульсов.После переключения триггера 11 в положение "Индикация" выключается временной селектор 1, переключается коммутатор 12, включается элемент И 23, через коммутатор 12 поступают импульсы с шины 25, куда приходит сигнал индикации, на вход делителя 15, После прихода на шину 25 10М импульсов, где 1 - номер декады делителя 15, выход которой подключен к входу элемента И 23, триггер 11 вновь устанавливается в режим "Счет" формирователь 22 вырабатывает им) пульсы обнуления счетчиков 2 и 17, триггеров 3 и 6, делителя 15 и установки в единичное состояние триггера 9 и процесс измерения повторяется, Число "1 с" определяется требуемым временем индикации и частотой следования импульсов, приходящих на шину 25. Рассмотрим случай Е1 (триггер 11 находится в положении "Счет" ), Тогда через п периодов сигнала, поступающего на шину 26, триггер 10 устанавливается в единичное положение. При этом к входу счетчика 17 через коммутатор 14 подключается выход селектора-мультиплексора 7, элемент И 5 закрывается и к входу триггера 11 через коммутатор 13 подключается выход (щ)-й декады делителя 15. После поступления на шину 26 10 импульсов на выходе селектора-мультиплексора 7 формируется импульс, который переводит счетчик 17 в следующее состояние, При этом селектор- мультиплексор 7 подключает вход ком- мутатора 14 к выходу (щ+1)-й декады счетчика 2. Следующее переключение счетчика 17 произойдет после прихода на шину 26 10 импульсов и т.д. Таей+ 1ким образом в счетчик 17 записывается число, определяющее порядок числа импульсов, приходящих на шину 26. Разрядные выходы счетчика 17 через открытый элемент И 18 подключены к управляющему входу селектора-мультиплексора 16, Поэтому, если в счетчик 17 записано число Б, то к соответствующему входу блока 24 вывода через селектор-мультиплексор 16 подключаются разрядные выходы (Б+1)-й(Б+щ)-й декад счетчика 2. После прихода 10 импульсов на шину 27й на выходе (щ) -й декады делителя 15 формируется импульс, который через открытый коммутатор 13 поступает на вход триггера 11, переводя его в положение "Индикация", Таким образом за время, равное длительности 10 ф импульсов, приходящих на шину 27,счетчик 2 насчитывает 1. импульсов.Работа устройства в режиме "Инди 11кация аналогична описанному выше процессу.50 Работу блока 24 вывода можно пояснить на примере выполнения его,в видеустройства индикации с цифровым табло. В этом случае блок 24 вывода состоит иэ набора дешифраторов и наборацифровых индикаторов, которые могутбыть светодиодными или жидкокристаллическими матрицами или газонаполненными лампами. Каждый из выходов де кад селектора-мультиплексора 16 исчетчика 17 подключен к входам соответствующего дешифратора, выход которого подключен к цифровому индикаТОРУ При этОм кажДый из ВыхОДОВ 15указанных декад представляет собойдвоичный код десятичного разряда,высвечиваемого цифровым индикатором,Результат измерения отсчитывается после переключения триггера 11 в положение "Индикация" и представляется вдесятичной форме а 10 Ь, где а - число, записанное в щ декадах счетчика2, выводимых в блоке 24 вывода(старшие разряды числа Т, или число 1 ), Ь - число, записанное в,счетчик 17, Знак порядка, стоящий передчислом Ь, определяется положениемтриггера 10, При нулевом положениитриггера 10 выводится знак "минус",От положения триггера 10 может изменяться и положение децимальной запятой числа а. При переполнении счетчика 2 триггер 3 опрокидывается впротивоположное состояние и в блоке24 вывода включается индикатор "Переполнение",По сравнению с известным предлагаемое устройство обладает большимдиапазоном измеряемых отношений частот. Действительно, если в известномустройстве первый десятичный счетчиксодержит щ декад, а делитель частотыимеет О декад, то нижняя граница измеряемого отношения частот равна45Г 1/Г 10, а верхняя 6 /Г с 10При этом предполагается, что выходывсех щ декад первого счетчика импульсов подключены к блоку вывода,и числа, записанные в этих щ декадах, выводятся на цифровом табло(блоке вывода). Уменьшение количества выводимых на цифровое таблодекад (меньше щ) приводит к увеличению нижней границы измеряемогоотношения. Для предлагаемого устройства нижняя граница измеряемогоотношения также составляет Г 1/Г ))10, а верхняя граница при выводе на цифровое табло также щ десятичных разрядов равна Й/Г(М-щС 10 . Таким образом выигрыш в расширении диапазона измеряемых отношений частот равен 10раз, В частности при щ = 3 и М8 выигрыш составляет четыре десятичных порядка (10 раз).Формула изобретенияУстройство для измерения отношения частот, содержащее временной селектор, два десятичных счетчика, три триггера, декадный делитель частоты, два селектора-мультиплексора, два коммутатора, блок вывода, дешифратор, две входных шины, шину индикации, формирователь, первый выход которого соединен с .обнуляющими входами первого и второго десятичных счетчиков, первого и третьего триггеров, второй выход формирователя соединен с обнуляющим входом декадного делителя частоты, выходы декад которого соединены с информационными входами первого селектора-мультиплексора, вход управления которого соединен с разрядными выходами второго десятичного счетчика, входом управления второго селектора-мультиплексора и соответствующими входами блока вывода, первый вход которого через последовательно соединенные первый триггер, первый десятичный счетчик, временной селектор соединен с первой входной шиной устройства, вторая входная шина и шина индикации которого соединена с соответствующими информационными входами первого коммутатора, выход которого соединен со счетным входом декадного делителя частоты, выход (щ)-й декады которого соединен с соответствующим входом второго коммутатора, прямой выход второго триггера соединен с вторым входом временного селектора, соответствующими входами первого и второго коммутаторов и первым входом формирователя, второй вход которого соединен с соответствующим входом первого коммутатора и с инверсным выходом второго триггера, информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, разрядные выходы (щ)-й, щ-й декад первого десятичного счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора,1661664 12 Составитель В,КотовРедактор Е,Папп Техред С,Мигунова Корректор Н,Ревская Заказ 2120 Тираж ПодписноеВНИКЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина,101выход первого селектора-мультиплексора соединен с соответствующим входом второго коммутатора, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона отношения измеряемых частот, в него введены два триггера, четыре элемента И, третий коммутатор, элемент ИЛИ, многораз ядный элемент И, многоразрядный сеектор-мультиплексор, информационные ходы которого соединены с соответствующими разрядными выходами первоо десятичного счетчика, соотвЬтстующие входы блока вывода соединенывыходными шинами многоразрядного селектора-мультиплексора, шины управления которого соединены с выходом многоразрядного элемента И, второй вход которого соединен с соответ 4 твующими входами блока вывода, втоДого и третьего коммутаторов и прямым выходом пятого триггера, инверсный выход которого соединен с соответствующим входом третьего коммута тора и вторым входом первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом дешифратора, выход первого элемента И соединен с информационным входом третьего триггера, прямой вы ход которого соединен с соответствующим входом второго коммутатора, выход соответствующего младшего разряда декадного делителя частоты сое-, пинен с первым входом элемента ИЛИ и Первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом четвертого триггера ивторым входом второго элемента И,первый вход которого соединен с выходом соответствующего младшего разряда первого десятичного счетчика ивторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с обнуляющим входомчетвертого триггера, вход установкив "1" которого соединен с вторымвыходом формирователя, второй входкоторого соединен с первым входомчетвертого элемента И, второй входкоторого соединен с выходом соответствующей декады декадного делителячастоты, вход установки в "1" второго триггера соединен с выходомчетвертого элемента И, выходы вто-.рого и третьего элементов И соединены соответственно с входами установки в "1" и в "0" пятого триггера,соответствующие выходы декад первогодесятичного счетчика соединены синформационными входами второго селектора-мультиплексора, выход которого соединен с соответствующимвходом третьего коммутатора, выходкоторого соединен со счетным входомвторого счетчика, разрядные выходыкоторого соединены с соответствующимивходами многоразрядного элемента И,выход первого селектора-мультиплексора соединен с соответствующим входом третьего коммутатора, третий управляющий вход которого соединен спрямым выходом второго триггера.