Устройство для измерения частоты

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1083335, кл. Н 03 0 13/00, 1984.Авторское свидетельство СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ С 51) 4 С 01 К 23/02, Н 02 Р 5/06(57) Изобретение относится к импульсной технике. Устройство для измерения частоты содержит триггеры 1-4,элементы И 5,6, дешифратор 7, элементы И-НЕ 8, 9, элемент ИЛИ 10, реверсивный асинхронный делитель 11частоты, мультиплексор 12, интегрирующую цепочку 13, входные шины (Ш)14- 18, выходные Ш 19, 20. Изобретение расширяет функциональные возможности устройства, улучшает его динамические свойства и увеличиваеткоэффициент преобразования, 6 ил.113722Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системе автоматического уп 43 20 Твым То ф Тв,) Т ВыполнЯются соотношения; равления.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, улучшение динамических свойств и увеличение коэффициента преобразования. 10На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие принцип умножения разности частот при ГФ, ; на фиг. 3 - то же, 15 при Г ъ Г ; на фиг.4 - принципиальная схема и эпюры напряжения реверсивного асинхронного делителя частоты; на фиг. 5 - эпюры напряжения устройства при Г ) Г ; на фиг.6 - то же при Г1Устройство содержит триггеры 1-4, первый 5 и второй 6 элементы И, дешифратор 7, первый 8 и второй 9 элементы И-НЕ, элемент ИЛИ 10, реверсив ный асинхронный делитель 11 частоты, мультиплексор 12, интегрирующую цепочку 13, первую входную шину 14, втовторую 15, третью 16, четвертую 17 и пятую 18 входные шины, первую 19 30 и вторую 20 выходные шины.Выходы триггеров 1-3 соединены с соответствующими входами дешифратора 7, первый и второй выходы которого соединены, соответственно,с первым и вторым входами первого 5 и второго 6 элементов И. Первый выход дешифратора 7 соединен одновременно с К-входом четвертого триггера второй вьГход - с 8-входом четвертого 40 триггера 4. Третий выход дешифратора 7 соединен с третьим входом второго элемента И 6 и К-входом третьего триггера 3. Четвертый выход дешифратора 7 соединен с третьим Вхо дом первого элемента И 5 и Б-входом третьего триггера 3.Выходы первого 5 и второго 6 элементов соединены соответственно с К-входами первого 1 и второго 2 триг геров. Счетный вход второго триггера 2 являющийся первой входной шиной 14, и его выход соединены с соответствующими входами первого элемента И-НЕ 8, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 1 О, иыход которого является первой выходной шиной 19 устройства и соединен с входом реверсивного асинхронного делителя 11 частоты, входы"Запись" и "Считывание" которого соединены соответственно с инверсным ипрямым выходами четвертого триггера 4,Первый и второй выходы реверсивного асинхронного делителя 11 частотысоединены соответственно с первыми вторым входами управления мультиплексора 12, инверсный выход которого через интегрирующую цепочку 13соединен со счетным входом первоготриггера 1. Прямой выход мультиплексора 12 и выход триггера 1 соединеныс соответствующими входами второгоэлемента И-НЕ 9, выход которого соединен с вторым входом элементаИЛИ 10 и является второй выходнойшиной 20 устройства.Информационные входы мультиплексора 12 соединены соответственно свходными шинами 15-18.1-входы первого 1 и второго 2триггеров соединены с потенциаломлогического "1", а К-входы - с потенциалом логического "0".Принцип работы устрОйства приГв ъ Г поясняется эпюрами фиг.2 б,На фиг. 2 а для сравнения приведеныэпюры на входах и выходе схемы обычного вычитателя частоты без умножения разности выходных частот. На информационные входы мультиплексора(фиг.1) подаются четыре последовательности импульсов Г, -Г , сдвинутые друг относительно друга на интервал времени Т -Т, /К. При Г ) Г навыходе схемы формируются импульсыразностной частоты.Принцип умножения заключается втом, что при формировании очередного входного импульса этим же импульсом запускается асинхронный делитель частоты, который с приходомкаждого выходного импульса вычитателя меняет свои состояния в соответствии с прямым кодом и,управляя этими импульсами работой мультиплексора, подключает на выход мультиплексора инвертированные сигналы сн 9 цз оФ о 1 о 1При выбранном законе. переключения опорных частот и соотношениях между периодами частот (фиг.2) Г ( ), ,(Т):Тгде п - число периодов частоты Гмежду двумя импульсами частоты ЕвыИз выражений (1) и (2) следует:= КИ - г,)Из выражения (3) следует, что коэффициент умножения разности частот Г и Г, равен числу последовательностей переключаемых опорных частот К с временным интервалом между последовательностями (Т, - Т, /К).В основу работы умножителя разности частот при Г,1, положен принцип переключения опорных частот в соответствии с эпюрами фиг. Зб. На фиг. За для сравнения приведены эпюры на входах и выходе схемы обычного вычитателя частоты без умножения частоты выходного сигнала.Принцип умножения заключается в том, что при формировании очередного выходного импульса вычитателя этим же импульсом запускается асинхронный делитель частоты, который при ГоГ с приходоь, каждого импульса меняет состояние в соответствии с обратным ходом и йоочередно подключает на выход мультиплексора инвертированные сигналы 1 1, Гов х а х оВ соответствии с фиг. Зб при ГоГ выбран закон переключения опорных частот со сдвигом относительно друг друга на интервал времени То/К. При соотношении между периодами частот Г Е, Г : ТТ Т Т, Т, Твыполняются соВых о х ььхотношения:Т,, (6)Анализ формул (3) и (6) показывает, что при переключении асинхронного делителя частоты выходными импуль сами вычитателя при Г,Г в прямомкоде, а при ГГв обратном кооде, можно осуществлять функцию умножения разности частот как при Г Гь,так и при ЕогиДля изменения режимов работы устройства при Г ) Г и Г с Г в качестве делителя частоты используетсяреверсивный асинхронный делитель 11частоты, в котором в зависимости отЗ 0 потенциалов по входам "Запись" ио оСчитывание с приходом входных импульсов потенциалы на выходе могутменяться как в прямом,так и в обратном коде (фиг,4 а,б.в).35Устройство для измерения частотыпредставляет собой измерительныйпреобразователь, который формируетимпульсные выходные сигналы, час тота которых пропорциональна разности измеряемой Г и эталоннойчастот Е, с учетом знака разностичастот Г и Г . Устройство имеети ьодин вход измеряемой частоты (пер вая входная шина 14), четыре входаэталонных частот (входные шины 1518), сдвинуты друг относительно друга на фиксированный угол, и два выхода (выход 1 и выход 2). При Еи ъ Е,на первой выходной шине 19 формируются импульсы пропорциональные раЗности частот Г и Г на второй выходной шине 20 в этом режиме работыимпульсы отсутствуют, При Е ) Г навторой выходной шине 20 формируютсяимпульсы, пропорциональные разностичастот Г и Г , на первой выходнойнхшине 19 в этом режиме импульсы отсутствуют. При Гв = Г импульсы по40 45 50 55 обеим выходным шинам 19 и 20 отсутствуют.Устройство для измерения частот (фиг,4) является одновременно и компаратором частоты, формирующим свой выходной сигнал на выходе четвертого триггера 4: при ГГо на выходе четвертого триггера 4 формируется потенциал, соответствующий "1",при Ги е Г на выходе формируется потенциал, соответствующий "0" (эпюры фиг.5 и 6).Смена режимов работы устройства определяется выходными потенциалами четвертого триггера 4, по сигналам которого меняются режим работы реверсивного асинхронного делителя 11 частоты.При ГГ (эпюры фиг.5) на прямом и инверсном выходах четвертого триггера 4 соответственно "1" и "О". Согласно построению схемы реверсивного асинхронного делителя 11 частоты на его "Считывание" поступает сигнал, соответствующий "1", на его вход Запись" - сигнал, соответствующий "О".При таких потенциалах по входам Запись" и Считывание" потенциалы по выходам реверсивного асинхронного делителя 11 частоты меняются в прямом коде. Согласно эпюрам (фиг.5) в этом режиме работы формируются сигналы по первой выходной шине 19,При Г,Г (эпюры фиг.6) на прямом инверсном выходе триггера 4 соответственно "0" и " 1". При этом на вход Считывание" поступает сигнал, соответствующий "0", на вход "Запись" - сигнал, соответствующий "1",При таких потенциалах по входам "Запись" и "Считывание" потенциалы по выходам реверсивного асинхронного делителя 11 частоты меняются в обратном коде. Согласно эпюрам (фиг.6) в этом режиме работы формируются сигналы по второй выходной шине 20.В первый момент после подачи напряжения питания все триггеры устройства могут устанавливаться в произвольное положение. По мере прихода входных импульсов Г и Г состоя ние отдельных элементов устройства меняются и через промежуток времени, определяемый временем переходного процесса схемы, все элементы устанавливаются в рабочее состояние, определяемое чередованием импульсов 10 15 20 25 30 35 Г, и Г, соответствующее одному изсостояний эпюр (фиг.5 и 6). Формула изобретения Устройство для измерения частоты,содержащее первую - пятую входныешины, выходную шину, первый - третий триггеры, первый, второй элементы И, первый элемент И-НЕ,деши"фратор, мультиплексор и интегрирующую цепочку, вход которой соединенс инверсным выходом мультиплексора,а выход - со счетным входом первого триггера, 1-вход которого соединен с 1-входом второго триггера ипотенциалом логической единицы, аК-входы первого и второго триггеров -с потенциалом логического нуля, выходы первого - третьего триггеровсоединены с соответствующими входами дешифратора, причем выход второго триггера дополнительно соединенс первым входом первого элементаИ-НЕ, второй вход которого соединен со счетным входом второго триггера и является первой входной шиной, а выход - первой выходной шиной устройства, вторая - пятаявходные шины которого соединены ссоответствующими входами мультиплексора, первый выход дешифратора соединен с первыми входами первого ивторого элементов И, выходы которыхсоединены соответственно с К-входами первого и второго триггеров, второй выход дешифратора соединен свторыми входами первого и второгоэлементов И,третий выход дешифратора соединен с третьим входом второгоэлемента И и К-входом третьего триггера, четвертый выход дешифраторасоединен с третьим входом первогоэлемента И и Б-входом третьего триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных воэможностей, улучшения динамических свойств и увеличения коэффициента преобразования, в него введены реверсивный асинхронный делитель частоты, четвертый триггер,второй элемент И-НЕ и элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходомвторого элемента И-НЕ и соединен свторой выходной шиной, второй входс выходом первого элемента И-НЕ, авыход - с входом реверсивного асинхронного делителя частоты, первый и1 С Ю Ю Ю а ж к ч Я а г рю рр Ю г Л ю м г у гг гу гх г ру л п 4 4/с айаг 1 второй выходы которого соединенысоответственно с первым и вторымвходами управления мультиплексора,выход которого соединен с вторымвходом элемента И-НЕ, первый входкоторого соединен с выходами первого триггера, причем К- и Я-входы чет 372243 8вертого триггера соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, а выход и инверсный выход четвертого триггера -5соответственно с входами считывания и эаписи реверсивного асинхронного делителя частоты.1372243 Режим роРниробонця обратного лоФааоуСчитыбанце "-.О; ло бщдудалось"-г" Режом цюрмцробанцйо 0 уСчцтыбанце юю/уоГ Р,"лаг1372243 фф Ф % Ф с С Я ф ъ м ь ЦМ Я сей Редактор Н. Тупица Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Е. СоловьевТехред А.Кравчук Корректор В. Бутягас Заказ 477/37 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5