Цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов

(56) 1. Авторское свидетельство СССР шКф 773514, кл. С 01 К 23/10, 1978.т2. Авторское свидетельство СССР рР 938190, кл. С 01 К 23/10, 1980с(54) (57) ЦИФРОВОЙ ИЗМ РИТЕЛЬ ЧАСТОТЫЗАПОЛНЕНИЯ РАДИОИИПУЛЬСОВ, содержащий генератор тактовых импульсов,имформирователь, соединенный с входомизмерителя, первый триггер, первый,свторой элементы И, счетчик измеряемой частоты, счетчик тактовых импульсов, дополнительный счетчик и первыйэделитель, установочные, входы которотго соединены с выходами дополнительтного счетчика, выход первого делителя соединен с Ц -входом первогостриггера, 8 -вход которого соединен .с выходом формирователя и черезэлемент задержки соединен с устанотвочным входом дополнительного счетсчика, прямой выход первого триггерасоединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен со Рсчетным входом первого делителя,но т л и ч а ю щ и й с я тем, что, вхс целью повышения точности измерений, вхв него введены второй делитель час- , вттоти, второй триггер, третий эле- трмент И, элемент З-ЗИ-ИЛИ, первый,мвторой регистры памяти, шифратор, рнакапливающий сумматор и линия за- дедержки, вход которой соединен с вы- соходом генератора тактовых импульсов, рвыходы линии задержки соединеныта СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 -входами первого и второго регистов и с первыми входами элемена,З-ЗИ-ИЛИ, вторые входы которого оединены с выходами первого региста памяти и первой группой входов ифратора, вторая группа входов коорого соединена с выходами второго егистра памяти, выходы шифратора оединены с входами накапливающего умматора, выходы которого соединены установочными входами второго делиеля, управляющий вход которого соеинен с выходом счетчика тактовых пульсов, счетный вход второго деителя соединен со счетными входами четчика тактовых импульсов и дополительного счетчика, с вторым вхоом второго элемента И и выходом лемента З-ЗИ-ИЛИ, третьи входы коорого соединены с выходом второго риггера,1( -вход которого соединен дополнительным выходом дополнителього счетчика, 5 -вход соединенуправляющими входами счетчика таковых импульсов и дополнительного четчика, с первым входом третьего лемента И и с прямым выходом перого триггера, инверсный выход котоого соединен с управляющим входом акапливающего сумматора и с первымодом первого элемента И, второйод которого соединен с С-входоморого регистра, с вторым входометьего элемента И и выходом форирователя, блокировочный вход котоого соединен с выходом второголителя, выход первого элемента Иединен с С-входом первого региста памяти, выход третьего элеменИ соединен со счетным входом счет.1161892чика измеряемой частоты и входом за- щий вход счетчика тактовых импульписи первого делителя, а управляю- сов соединен с его инверсным выходом.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты заполнения радиоимпульсов.Известно устройство, содержащее 5опорный генератор, временные селекторы, детектор, формирователь,триггер, счетчик и формирователь.временного интервала, состоящий изсчетчика, сумматора кодов и элемента 10памяти, осуществляющий формированиевременного интервала из отрезковвидеоимпульсов, длительность которыхкратна периоду повторения измеряемыхимпульсов 1. 15Недостаток данного устройства -низкая точность.Наиболее близким по техническойсущности к препагаемому являетсяустройство для измерения частоты 20заполнения радиоимпульсов, содержащее элемент И, счетчик опорной частоты, счетчик измеряемой частоты,формирователь, триггер, генераторопорной частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И,второй вход которого соединен с выходом триггера, 8 -вход которого под включен к выходу формирователя, первыйвход которого соединен с входной 30шиной устройства, а также содержащееэлемент задержки (одновибратор),дополнительный элемент И, дополнительный счетчик и делитель, счетный входкоторого соединен с первым входомдополнительного элемента И, со счетным входом дополнительного счетчикаи с выходом элемента И, вход записиделителя соединен с установочнымвходом дополнительного счетчика, 4 Осо счетным входом счетчика измеряемой частоты и с выходом формирователя, выход делителя соединенс 8 -входом триггера, выход которогосоединен с входом элемента задержки, 4выход которого подключен ко второмувходу дополнительного элемента И,выход которого соединен со счетчиком опорных импульсов, выход которого соединен со вторым входом формирователя, при этом выходы дополнительного счетчика соединены с дополнительными входами делителя 21,Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, в случае, когда измеряемая частота является соизмеримой с частотой тактового генератора, так как отсутствует синхронизация между измеряемыми импульсами и тактовыми импульсами, Это приводит к тому, что на отрезке между первым и последним измеряемыми импульсами пачки ошибка в подсчете тактовых импульсов в зависимости от фазировки может быть +1 тактовый импульс, а при составлении временного интервала из й пачек радиоимпульсов ошибка может достичь величины +- Я То, поэтому фактичес-, кий временной интервал Т и оказывается равным Т + И То, где Т - период тактовых импульсов, причем величина формируемого временного интервала является случайной и подчиняется нормальному закону, Если измеряемая несущая частота соизмерима с тактовой частотой, то ошибка измерения также оказывается значительнойЦель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, формирователь, соединенный с входом измерителя, первый триггер, первый, второй элементы И, счетчик измеряемой частоты, счетчик тактовых импульсов, дополнительный счетчик и первый делитель, установочные входы которого соединены с выходами дополнительного счетчика, выход первого делителя соединен с 1 -входом первого триггера, 5 -вход которого соединен с выходом формирователяи через элемент задержки соединен с установочным входом дополнительного счетчика, прямой выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого делителя, введены второй делитель частоты, второй триггер, третий элемент И, элемент З-ЗИ-ИЛИ, первый, второй регистры памяти, шифратор, 10 накапливающий сумматор и линия задержки, вход которой соединен с вы-ходом генератора тактовых импульсов, выходы линии задержки соединены с 3 -входами первого и второго регист ров и с первыми входами элемента З-ЗИ-ИЛИ, вторые входы которого соединены с выходами первого регистра памяти и первой группой входов шифратора, вторая группа входов 20 которого соединена с выходами второго регистра памяти, выходы шифратора соединены с вхопами накапливающего сумматора, выходы которого соединены с установочными входами второ го делителя, управляющий вход которого соединен с выходом счетчика тактовых импульсов, счетный входвторого делителя соединен со счет-. ными входами счетчика тактовых им- . 30 пульсов и дополнительного счетчика, с вторым входом второго элемента И и выходом элемента З-ЗИ-ИЛИ, третьи входы которого соединены с выходомвторого триггера, к -вход которого Зсоединен с дополнительным выходом дополнительного счетчика,б -входсоединен с управляющими входамисчетчика тактовых импульсов и дополнительного счетчика, с первым входом 40третьего элемента И и с прямым выходом первого триггера, инверсныйвыход которого соединен с управляющим входом накапливающего сумматораи с первым входом первого элемента И,45 второй вход которого соединен с С-входом второго регистра,. с вторым входом третьего элемента И и выходом формирователя, блокировочный вход которого соединен с выходом второго. 50 делителя, выход первого элемента И соединен с С-входом записи первого регистра памяти, выход третьего элемента И соединен со счетным входом счетчика измеряемой частоты и вхо- , 5 дом записипервого делителя,а управ. ляющий вход счетчика тактовых импульсов соединен с его инверсным выходом. На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового измерителя частоты заполнения радиоимпульсов; на фиг. 2 в .диаграммы, иллюстрирующие его работу.Цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов содержит генератор 1 тактовых импульсов, линию 2 задержки, первый регистр 3 памяти, в котором в соответствии с тре-. бованиями ЕСКД информационные входы названы Э-входами, а вход записи - С-входом; элемент 3-ЗИ-ИЛИ 4, счетчик 5 тактовых импульсов, первый делитель 6, формирователь 7, первый триггер 8, первый элемент И 9, первый элемент И 10, счетчик 11 измеряемой частоты, элемент 12 задержки, дополнительный счетчик 13, второй элемент И 14, второй делитель 15, второй триггер 16, второй регистр 17 памяти, шифратор 18, накапливающий сумматор 19.Выход генератора 1 соединен с вхо-. дом линии 2, выходы которой подключены к информационным входам регистров 3, 17 и к первой группе входов элемента 4, вторая группа входов которого соединена с первой группой входов шифратора 18 и соединена с выходами регистра 3, элемент 4 соединен с вторым входом элемента И 14, со счетными входами счетчиков 5, 13 и делителя 15, управляющий вход которого соединен с выходом счетчика 5, инверсный выход которого подключен к управляющему входу данного счетчика. Выход делителя 15 подключен к блокировочному входу формирователя 7, вход которого соединен с входом измерителя, а выход формирователя 7 соединен с первыми. входами элементов И 9 и 10, сб -входом триггера 8, с входом записи регистра 17 и через элемент 12 - с установочным входом счетчика 3. Выход триггера 8 соединен с вторыми входами элементов И 10, 14, с 8 -входом триггера 16 и с управляющими входами счетчиков 5, 13, инверсный выход триггера 8 соединен с управляющим входом накапливающего сумматора 19 и с вторым входом элемента И 9,выход которого подключен к входузаписи регистра 3. Выход.элемента И 10 соединен со счетным входомсчетчика 11, с входом записи делителя 6, счетный вход которого соединен1161892бТо /и, где 11 - число выходов линии 2 задержки. Пачки радиоимпульсов 22 поступают на вход формирователя 7, который открыт по управляющему входу в течение заданного ин 1 ервала измерения и формирует короткие положительные импульсы 28. с выходом временного селектора 14,установочные входы делителя 6 соединены с выходами счетчика 13, а выходделителя 6 подключен к-входу триггера 8,Дополнительный выход счетчика 13соединен с-входом триггера 16,выход которого подключен к управляющему входу элемента 4, а выходы регистра 17 соединены с второй группой входов шифратора 18, выходы которого подключены к входам накапливающего сумматора 19, выходы которогоподключены к установочным входамделителя 15. 15На фиг. 2 приведены следующиевременные диаграммы: 20 - импульсына выходе генератора 1; 21 - импульсы на выходах линии 2; 22 - сигнална входе измерителя; 23 - импульсы 20на выходе формирователя 7; 24 - сигнал на выходе триггера 8; 25 - импульсы на выходе элемента И 9;26 - импульсы на выходе элемента И 10; 27 - импульсы на счетном 25входе делителя 6; 28 - сигнал на выходе триггера 16; 29 - импульсына выходе элемента 4; 30 - сигнална выходе счетчика 5 (также показанофактическое число подсчитанных счет- ЗОчиком 5 импульсов на интервале однойпачки входных радиоимпульсов); 31сигнал на выходе делителя 15 (такжепоказано число импульсов То, соответствующее коду на установочных входахделителя 15, формируемому сумматором 19 путем суммирования впаузахкодов с выходов шифратора 18, соответствующих интервалу между последними тактовым и измеряемым импульса- рми каждой пачки); 32 - сформированныйвременной интервал. Цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов работает следующим образом.43В начальный момент измерения производится установка триггеров 8, 16, регистров 3, 17 памяти, счетчиков 5, 11 и 13, делителей 6 и 15 в нулевое состояние (цепи установки ф на схеме не показаны), В результате этого на инверсных выхрдах счетчика. 5 и делителя 15 формируется единичный потенциал.Импульсы 20 с выхода генератора 1 поступают на линию 2, с выходов которой снимаются импульсы 21, сдвинутые друг относительно друга на величину Первый в.ч. импульс 23 первой пачки через элемент И 9 осуществляет установку в единичное состояние того разряда регистра 3 памяти, у которого на информационном входе в этот мо в . мент имеет место единичный потенциал, Единичный потенциал, зафиксированный в соответствующем разряде регистра 3 памяти в момент прихода первого в.ч, импульса первой пачки, разрешает в течение всей первой пачки входных радиоимпульсов прохождение тактовых импульсов 21 через элемент 4 на вход счетчика 5 тактовых импульсов, формирующего временной интервал, с того выхода линии 2 задержки, на котором имел место тактовый импульс в момент прихода первого в,ч. импульса пачки. Таким образом, осуществляется синхронизация первого в.ч.импульса 23 пачки радиоимпульсов и тактовых импульсов 21. Кроме того, первым в,ч, импульсом 25 первой пачки счетчик 13 устанавливается в состояние, соответствующее коду некоторого числа К (например,К =2 или 3), триггер 8 устанавливается в единичное состояние, открывает элементы И 10 и 14, устанавливает счетчикам 5 и 13 режим сложения и переводит триггер 16 в единичное состояние, в результате чего открывается элемент 4 и на входы счетчиков 5, 13 и делителя 6 начинают поступать тактовые импульсы 29, однако на интервале между первым и вторым в,ч. импульсами 23 первой. пачки делитель 6 не счит"ет актовые импульсы 29, так как на его установочных .входах записан нулевой код.С приходом второго в.ч. импульса 23 первой пачки в регистре 17 памяти осчпествляется Фиксация состояний линии 2 задержки в момент прихода, второго в.ч. импульса и записьна установочные входы делителя 6 кода числа тактовых импульсов, подсчитанных счетчиком 13 на интервале меж"ду первым и вторым в.ч. импульсамис учетом начальной установки счетчика 13. Этим же импульсом, несколь7 1161 ко задержанным, производится установка счетчика 13 в исходное состояние, соответствующее коду некоторого числа 1, На интервале между вторым и третьим в.ч. импульсами первой пачки, а также между последующими в.ч. импульсами данной пачки счетчик 5 подсчитывает тактовые импульсы 29 для формирования временного интервала 30, счетчик 13 подсчитыва- Ц 1 ет тактовые импульсы 29 с учетом начальной установки, а делитель 6 - с учетом установленного коэффициента деления по установочным входам,При этом переполнения делителя 6 не 1 происходит, так как число тактовых импульсов, поступивших на его счетный вход между в.ч. импульсами 23, меньше на величину К числа, записанного по установочным входам. 2 О Каждым в.ч. импульсом 23 первой пачки в регистре 17 памяти осуществляется фиксация состояний линии 2 задержки в момент прихода входных в.ч. импульсов. Шифратор 18 осуществляет д кодирование состояний регистров 3 и 17 памяти, причем на в 1 холе шиФратора 18 Формируется двоичный код разности номеров единичных разрядов регистров 3 и 17 памяти. В момент поступления последнего в.ч. импульса 23 первой пачки на выходе шифра- тора 18 Формируется двоичных код разности единичных разрядов регистров 3 и 17, Фиксирующих состояние линии 2 задержки в момент первого и последнего в.ч. импульсов 23 первой пачки. Данный код соответствует разности между периодом тактовых импульсов Т и интервалом между 40опоследним тактовым импульсом 29 перед .приходом последнего в.ч. импульса первой пачки и последним в.ч,импульсом 23, если период То выразить двоичным кодом числа и, равно-. 4 Зго числу выводов линии 2 задержки,а интервал между последними тактовыми в.ч, импульсами выразить двоичнымкодом единичного разряда линии 2задержки. Максимальное число, которое Яможет быть на выходах шифратора,равно числу П и формируется присовпадении во времени тактовогоимпульса с последним вч. импульсом,Например, при единичном состоянии Итретьего разряда четырехразрядногорегистра 3 памяти и при единичномсостоянии третьего (четвертого,892 8первого, второго) разряда четырех- разрядного регистра 17 памяти на, выходах шифратора 18 формируется код 100 (011, 010, 001).Накапливающий сумматор 19 в паузе между первой и второй пачкой 23 суммирует данный код с нулевым кодом, который был на выходе шифратора 18 до начала измерения. После прихода последнего в,ч. импульса первой пачки на выходе делителя 6 при подсчете числа тактовых импульсов 27, равного установленному коэффициенту деления, формируется перепад, устанавливающий триггер 8 в нулевое состояние. При этом поступление тактовых импульсов 27 через временной селектор 14 прекращается.В момент установки триггера 8 в нулевое состояние импульсом с выхо- да делителя 6 в счетчике 11 подсчитано число в.ч. импульсов 26 первой пачки (кроме первого импульса пачки), в счетчике 13 подсчитано число тактовых импульсов 29, поступивших на счетный вход на интервале между последним в.ч. импульсом первой начки и задним фронтом импульса 24, а в счетчике 5 число тактовых импульсов 29, поступивших на счетный вход на интервале между первым и последним в.ч. импульсами и между последним в.ч. импульсом и задним Фронтом импульса 24. В паузе между первой и второй пачками радиоимпульсов триггер 8 находится в нулевом состоянии и блокирует временные селекторы 10 и 14, а счетчики 5 и 13 .работают в режиме вычитания. При подсчете счетчиком 13 числа тактовых импульсов 29, зафиксированных в счетчике 13 в момент переключения реверса, на выходе заема счетчика 13 формируется перепад, устанавливающий триг". гер 16 в нулевое состояние. При этом элемент 4 закрывается по управляющему входу и поступление тактовых импульсов 29 на входы счетчиков 5 и 13 прекращается. Таким образом, на интервале первой пачки радиоимпульсов счетчик 5 подсчитал тактовые импульсы только на интервале между первым и последним в. ч. импульсом пачки (см. эпюра 30), причем первый тактовый импульс синхронизирован с первым в.ч. импульсом, а в накап ливающем сумматоре 19 зафиксирован код, определяющий интервал, равный9 11618 разности между периодом То тактовых импульсов и интервалом между последним подсчитанным тактовым импульсом и последним в. ч. импульсом первой пачки, С приходом первого в.ч. импульса второй пачки через временной селектор 9 в регистре 3 памяти осуществляется фиксация выходов линии 2 задержки в момент прихода первого н.ч. импульса второй пачки и устанон.0 ка триггера 8 в единичное состояние. При этом аналогично, как и в первой пачке импульсов, счетчики 5 и 13 переводятся в режим сложения, открывается элемент И 10, триггер 16 15 устанавливается в единичное состояние, счетчик 13 устанавливается в состояние,- соответствующее коду некоторого числа 1, открывается элемент 4, на входы счетчиков 5 и 13 р 0 и делителя 6 начинают поступать тактовые импульсы 29, синхронизированные с первым в.ч, импульсом второй пачки, а наустановочных входах делителя 6 записан код, равный числу 25 тактовых импульсов, подсчитанных счетчиком 13 на интервале между предпоследним и последним в.ч. импульсами первой пачки. За время действия второй и после- З 0 дующих пачек радиоимпульсов осуществляется аналогичный подсчет измеряемых импульсов 26 счетчиком 11, тактовых импульсов 28 счетчиком 5 и формиро- . вание управляющих импульсов 24, 28 35 с помощью счетчика 13, делителя 6, триггеров 8 и 16. Фактический интервал между последним тактовым импульсом, подсчитанным счетчиком 5 но время действия предыдущего радиоим пульса и первым тактовым импульсом, синхронизированным первым в.ч. импуль сом следующей пачки радиоимпульсов и подсчитанным счетчиком 5, всегда оказывается меньше периода Т такто0 вых импульсов и при совпадении последнего тактового импульса с последним импульсом предыдущей пачки равен нулю, В этом случае в паузе на выходах шифратора 18 формируется 50 максимальное число, равное п, так как при этом фактический интервал между последним тактовым импульсом предыдущей пачки и первым тактовым импульсом последующей пачки равен нулю.В накапливающем сумматоре 19 в каж дой 1 паузе между импульсами 24 осу 92 . 10ществляется суммирование кодов с выхода шифратора 18 с кодами, которыеимели место на выходах шифратора вовремя 1+(-1) пауз, и формированиекодов вниде целого числа импульсов Тр,При подсчете счетчиком 5 числа тактовых импульсов 29, соответствующего выбранному интервалу измерения, на выходе счетчика 5 формируется единичный потенциал, который разрешает поступление тактовых импульсов 29 на счетный вход делителя 15 и блокирует инверсным нулевым сигналом поступление тактовых импульсов на вход счетчика 5. Однако сформированный временной интервал 30 на выходе счетчика 5 оказывается меныпе необходимого временного интервала 32 на число периодов То тактовых импульсов, равное двоичному коду на выходе накапливающего сумматора в момент формирования единичного перепада на выходе счетчика 5. Данный код с выходом накапливающего сумматора 19 подается на установочные входы делителя 15 и при подсчете данным делителем числа тактовых импульсов 31, равного числу на установочных входах, на инверсном выходе делителя 15 формируется нуле-. вой потенциал, блокирующий формирователь 7. При этом поступление измеряемых в.ч. импульсов на вход счетчика 11 прекращается. После прохождения последнего измеряемого импульса через формирователь 7 на выходе делителя 6 при подсчете числа тактовых импульсов, равного установленному коэффициенту деления, сформируется импульс, устанавливающий триггер 8 в нулевое состояние. Счетчик 13 переводится н режим вычитания, и в момент формирования перепада на выходе счетчика 13 триггер 16 устанавливается в нулевое состояние и блокирует поступление тактовых импульсов через временной селектор 4.Точность в изобретении повьппается за счет синхронизации в каждой пачке радиоимпульсов первого тактового и в.ч, импульсов и учета интервала между последним в.ч. импульсом пачки и предшествующим ему тактовым импульсом, что исключает ошибку при формировании временного интервала, связанную с дискретностью тактовой частоты,Повышение точности формирования временного интервала позноляет производить измерение частоты заполне11 116892 12ния радиоимпульсов, близкой к частоте нератора и тем самым повысить эффектактового генератора, что позволяет тивность использования цифрового иэувеличить диапазон измеряемых частот мерителя в более широком частотном без увеличения частоты тактового ге- диапазоне входных сигналов.1161892гг Составитель В,ЛатышевРедактор М.Бандура Техред А.Кикемезей Корректор А.Тяско Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,2 Е 2 Е И 27 и гз Заказ 3966/48 Тираж 748 ВНИИПИ Государственног по делам изобрет 113035, Москва, Ж, РаушПодписно комитета СССР ний и открытий кая наб., д. 4/5