Цифровой измеритель длительности периода

Цифровой измеритель длительности периода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Colo 3 Советск ни

Соцмапнстнческнк

Республик ()!)1004955 (6! ) Доп ълнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 01.06.81 (2! ) 3295005/18-21 с присоединением заявки рк(23) П риоритет

Опубликовано 15.03.83. Бюллетень Лв 10

Дата опубликования описания 15.03.83 (51),М. Кд. 04 F 10/04

Гесударстввиай квмитвт ссйр (53) УДК 681.325..3 (088.8) яе делая рзебретеинй и етирктий

»4

Г (72) Автор изобретения

В. А. Карелин

Ф

I (7l ) Заявитель (54) 1!ИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ

ПЕРИОДА

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть . использовано прн построении прецнзион« ных частотомеров.

Известно устройство, содержащее . опорный генератор, формирователь квантующих импульсов, формирователь импульcos измеряемой частоты, счетчик импульсов, счетчик импульсов измеряемой частоты, ключ flj . ! о

Недостатком данного устройства является его невысокая точность, которая ограничена, стабильностью частоты счетных импульсов, ошибкой дискретности и наличием шумов во входном сигнале.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению явпяется пифровой измеритель длительности периода, содержашнй опорный генератор, формирователи кван- ро туюших импульсов и импульсов измеряьмой частоты, сумматор, счетчик импульсов, счетчик импульсов измеряемой частоты, ключи. Выход опорного генерато2 ра через формирователь квантуюших импульсов и ключ соединен с входом счетчика импульсов, вход устройства через формирователь импульсов измеряемой частоты соединен с входом счет чика импульсов измеряемой частоты и с входами синхронизации ключей. Первый выход счетчика импульсов измеряемой частоты соединен с .управляющим вхо дом ключа, а второй его выход подклто чен к управляющим входам ключей. Выходы счетчика импульсов через ключи соединен с" входами сумматора накапливающего типа $2) .

Недостатками данного устройства являются сравнительно низкая надежность его работы, что обусловлено наличием большого количества триггерных элементов в счетных и регистровых схемах и вентилей в схемах ключей, низкая точность измерений устройства обусловлена синхронизацией процесса суммирования импульсами измеряемой

1004955

1$ частоты,, что может привести к суммированию ложной информации в момент совпадения во времени квантуюшего импульса и импульса измеряемой час тоты, а также тем, что алгоритм измерения, который реализуется в известном устройстве, не позволяет получить предельную точность, обеспечиваемую весовой обработкой сигнала, так как при формировании конечного результата не участвует первый период измеряемого сигнала.

Цель изобретения - повышение надежности и повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее опорный

I генератор, выход которого соединен с входом формирователя счетных импульсов, формирователь импульсов измеряе мой частоты, выход которого соединен с входом счетчика импульсов измеряемой частоты и первыми входами двух ключей, BT oðûå входы которых соединены с первым и вторым выходами счетчика импульсов измеряемой частоты, соответственно, сумматор и счетчик с импульсов, введены регистр памяти, реверсивный счетчик и два, ) - тригге .ра, . - входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, (; входы объединены и подключены к выходу формирователя счетных импульсов н к входу синхронизации регистра памя- ти, а .1) -входы соединены с шиной сигнала логической 1, инверсные выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с суммирующим и,вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с лервым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом регистра памяти, вход которого подключен к выходу сумматора, выход сигнала переноса которого соединен с входом счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с шиной начальной установки и с входами сброса реверсивного счетчика, регистра памяти и счетчика импульсов измеряемой частоты.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие, принцип его работы.

Устройство содержит опорный генератор 1, формирователь 2 счетных импульсов, формирователь 3 импульсов измеряемой частоты, ключи 4 и 5, напрИмер двухвходовые элементы И, счетчик 6 импульсов измеряемой частоты, Q-триггеры 7 и 8, выполняющие функции формирования сигналов суммирования и вычитания, реверсивный счеч чик 9, сумматор 10, регистр 11 памяти, счетчик 12 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом цикла измерения реверсивный счетчик 9, регистр 11 памяти и счетчик 12 импульсов устанавливаются в нулевое состояние при помощи сигнала начальной установки. На информационные входы Q ) -триггеров

7 и ы сигналов суммирования и вычитания подается постоянный уровень логической 1", например, от источника питания устройства, который под дейст» вием квантующих импульсов с выхода генератора 1 (фиг. 2б), действующих на С- входах синхронизации Z) — триггеров устанавливает последние в состояние "1", т.е. на инверсных выходах 9 --триггеров присутствует нулевой уровень (фиг. 2 д,8 ). Проход сигналов через ключ 4 размещен сигналом единичного уровня с выхода счетчика 6 импульсов измеряемой частоты (фиг. 2 в), ЗЕ а проход сигналов через ключ 5 запрещен сигналом нулевого уровня с выхьда счетчика 6 импульсов измеряемой частоты (фиг. 2 r) который содержит дешифратор состояния счетчика. Й входам сумматора 10 с выходов реверсивного счетчика 9 и регистра 11 памяти поступают коды нулей, и результат суммирования, также нулевой, по каждому квантующему импульсу на входе

4 синхронизации регистра 11 памяти переписывается в последний и снова пос"-, тупает на второй сумматор 10. При этом сигнала переноса на выходе сумматора 10 не возникает и устройство продолжает находиться в исходном состоя4$ нкк, Первый импульс измеряемой частоты с выхода формирователя 3 импульсов измеряемой частоты (на фиг. 2а — импульс с номером 1, проходит на выход ключа 4 и с его выхода - на К -вход

1) -триггера 7, устанавливая тем самым на инверсном выходе триггера 7 единичный уровень и блокируя действие квантующих импульсов на входе синхрс низации g- триггера 7 (фиг. 2 д).

После окончания действия импульса измеряемой частоты на R, -входе 1)5 1004 . триггера 7 сигналов суммирования первый, следующий за ним квантующнй импульс, поступая на C-вход В -триггера 7, устанавливает последний в единичное состояние (фиг. 2 д).. S

Таким образом, на выходе ) -триг,гера 7 формируется импульс (фиг. 2 д), передний фронт которого определяется передним фронтом импульса измеряемой частоты, а задний фронт - задним фронтом квантуюшего импульса (срабатывание 3 -триггера 7 происходит по переднему фронту сигнала на К -входе и по заднему фронту сигнала, действую=. щего на С-входе), что позволяет синхронизировать процессы суммирования в сумматоре 10 и формирования кода на выходе реверсивного счетчика 9. Этот импульс поступает на суммируюший вход реверсивного счетчика 9 и устанав- 2@ ливает на его выходе двоичный код "l который поступает на первый вход сумматора 10. Результат суммирования по каждому квантуюшему импульсу переписывается в регистр 11 памяти и с его выхода прикладывается к второму входу сумматора 10. Т. е. по каждому квантуюшему импульсу происходит увеличение содержимого регистра 11 памяти на единицу, Сумматор 10 сумми- 30 рует числа по модулю Я, а импульсы с выхода сигнала переноса фиксируются в счетчике 12 импульсов. Второй импульс (фиг. 2 а) измеряемой частоты проходит на R,--вход D-триггера 7, и, аналогично первому импульсу, совместно с первым, следующим за ним квантующим импульсом, формирует на инверсном выходе З-триггера 7 сигнал, который поступает на суммируюший о вход реверсивного счетчика 9 и устанавливает на его выходе двоичный код числа "2 . Теперь в течение интервала времени Т (фиг. 2, а) происходит увеличение содержимого регистра 11 па45 мяти и счетчика 12 импульсов на два по каждому квантуюшему импульсу. Так, происходит до -ro импульса измеряемой ! частоты (К- при четном и, где

h -число измеряемых импульсов, 1

И+1 а при нечетном и ), который устанавливает на выходе реверсивного счетчика 9 код числа К и, поступая на вход счетчика 6 импульсов измеряемой частоты, снимает сигнал единичного уровня с входа ключа 4. Теперь в течение интервала времени от К-го импульса до (И- К)»го импульса измеряемой частоты изменения

985 6 состояния реверсивного счетчика 9 не происходит и по каждому квантуюшему импульсу осуществляется увеличение содержимого регистра 11 памяти и счетчика 12 импульсов на К. (3}-К-1) импульс измеряемой частоты, поступая на вход счетчика 6 импульсов измеряемой частоты, устанавливает на входе ключа 5 сигнал единичного уровня. Поэтому (И-К) импульс измеряемой частоты проходит на выход ключа 5 и, следовательно, на 9 -вход Q -трит гера 8, формируя совместно с первым, следующим на ним, квантующим импульсом на выходе 3) -триггера 8 сигнал (фиг. 2 е), который поступает иа вычитаюший вход реверсивного счетчика 9.

При этом на выходе реверсивного счет чика 9 устанавливается код числа (К-l), на которое происходит увеличе ние содержимого регистра 11 памяти и счетчика 12 импульсов по каждом квантуюшему импульсу в течение (й-К)-ro периода измеряемой частоты. (И-К+1)-й импульс измеряемой частоты устанавливает на выходе реверсивного счетчика

9 код числа (K-2), и т.д. до и- ого импульса измеряемой частоты, который устанавливает на выходе реверсивного . счетчика 9 код нуля. При этом увеличение содержимого регистра 11 памяти и счетчика 12. импульсов, "в которых фиксируетс число, пропорциональное длительности периода измеряемого сиг нала, прекращается до начала следующего цикла измерения.

В соответствии с описанным алгоритмом результат, зарегистрированный в регистре 11 памяти и счетчике 12 импульсов, выражается следующим образом

T =Т -Т1+ЗТ+. - 1-КТ +КТ

Ъ к+ в-к+

+ (K.- )Т +...+Ти где Тг - длительность измеряемого периода;

K- длительности интервалов между соседними импульсами.

При сравнении точности измерения известного и данного устройство по отношению среднеквадратических погрешнос тей получаем при К = — увеличение точи

2 ности измерения.

Кроме того, устройство содержит в ОД; ИТ до, /ZToðàç, где Т - максимальль и измеряемый период;

То- период импульсов опорного генератора, меньшее количество венти-.Формула изобретения

Цифровой измеритель длительности периода, содержащий опорный генератор, выход которого соединен с входом формирователя счетных импульсов, формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен с входож счетчика импульсов измеряемой частоты и первыми входами двух ключей, вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами счетчика импульсов измеряемой частоты соответственно, сумматор и счетчик импульсов, 25

7 Ы04 лей по сравнению с известным устройся вом.

Благодаря тому, что задний фронт импульсов на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счеФчика 9 S формируется квантующими импульсами и процессы суммирования и формирования кода на выходе реверсивного счет чика 9 синхронизированы, исключены сбои в работе устройства при совпадении во времени импульсов измеряемой частоты и квантуюших импульсов.

Таким образом, введение новых элементов и связей между ними позволяет существенно повысить надежность ра«« боты устройства и точность измерения.

МВ 8 отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и повышения точности измерений, в него введены регистр памяти, реверсивный сче вчик и два Э -трйггера, % - входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, .С входы объединены и подключены к выходу формирователя счетных импульсов и к входу синхронизации регистра памяти, а, )-входы соединены с шиной сигнала логической.

1", инверсные выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом регистра памяти, вход которого подключен к выходу сумматора,а выход сигнала переноса которого соединен с входом счетчика импульсов, вход сброса которого соединен с шиной. начальной установки и с входами сброса реверсивного счетчика, регистра памяти и счетчика импульсов измеряемой частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1..Орнатский П. П.. Автоматические измерения и приборы. Киев, Вища школа, 1980, с. 373.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 661382, tuI, 5 04 % - 10/04, 1979 °

1004965

Заказ 1891/59 Тираж 409 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х(-35, Раушская наб., д. 4/5

Проектная, 4

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул.

Составитель Л. Плетнева

Редактор Н. Воловик Техред Т Маточка Корректор С. Шекмар