Цифровой измеритель скважности прямоугольных импульсов

Цифровой измеритель скважности прямоугольных импульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е пп 550589

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.10.75 (21) 2177968/21 с присоединением заявки № (51) М. Кл 2 G 01 23/00

Государственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.761 (088.8) Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 07.04.77

Г

k1 (72) Автор изобретения

А. А. Самусь (71) Заявитель

Северо-Западный заочный политехнический ин (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СКВАЖНОСТИ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для отсчета скважности непосредственно в единицах скважности.

Известно устройство для измерения скважности последовательности прямоугольных импульсов, содержащее замкнутые контакты, переключатель, схему нормирования импульсов по амплитуде, регулятор напряжения, вольтметр и триггер (1).

Однако известное устройство имеет недостаточную точность измерения скважности прямоугольных импульсов.

Из известных цифровых измерителей скважности с непосредственным отсчетом наиболее близким по технической сущности является цифровой измеритель, который содержит генератор импульсов эталонной частоты, первый и второй ключи, делитель частоты следования импульсов, триггер и счетчик импульсов (2).

Недостатком известного цифрового измерителя является недостаточная точность измерения скважности прямоугольных импульсов, так как начало измерения, задаваемое пусковым импульсом, поступающим на один из входов триггера, осуществляется в любой (случайный) момент времени по отношению моментам поступления импульсов измеряемой последовательности, а момент окончания измерения всегда совпадает с присутствием импульса на входе измерителя. Последнее следует из того, что длительность цикла измерения задается коэффициентом пересчета N делителя частоты следования импульсов, на

5 вход которого через ключ поступают счетные импульсы эталонной частоты только в тот момент, когда на входе измерителя присутствуют импульсы измеряемой последовательности.

При определении максимальной погрешно10 сти измерения скважности в известном устройстве наихудшим случаем является такой, когда момент запуска измерителя совпадает с передним фронтом первого входного импульса, а момент окончания измерения совпадает с задним фронтом mi-го импульса, при этом на вход делителя частоты поступает

Ч: ттт fo импульсов, 20 где fo — частота следования импульсов эталонной частоты; т †длительнос импульса измеряемой последовательности.

Одновременно на вход счетчика импульсов поступает

S,=((т,— 1)Т+ -Jf, импульсов, где Т вЂ” период следования измеряемой по30 следовательности.

Тогда ИзМеренная скважность Qr равна ! (т,— 1) т+-.)У, (,— 1) д+!

Q,=

mIfp< mI

Т где Q = — — действительное значе« ние скважности импульсов измеряемой последовательности.

Нормированная максимальная погрешность измерения известного измерителя скважности равна

З,= — =- (1 . (1)

Q mI Q

С целью повышения точности измерения предлагаемый цифровой измеритель снабжен элементом И, вторым триггером, последовательно соединенными элементом НЕ, третьим триггером и третьим ключом, а также последовательно соединенными четвертым ключом и вторым делителем частоты, выход которого связан с выходом третьего ключа и входом второго ключа, выход второго триггера подключен к входам элемента И и третьего триггера, выход последнего соединен с входом четвертого ключа, выход генератора эталонных импульсов связан с вторыми входами третьего и четвертого ключей, выход элемента И подключен к второму входу второго ключа, 2 ее второй вход связан с выходом первого триггера.

На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя скважности прямоугольных импульсов.

Измеритель содержит генератор 1 эталонных импульсов, ключи 2 — 5, делительбчастоты следования импульсов, триггеры 7 — 9, делитель 10 частоты па два, лог11ческпй элемент

И 11, логический элемент НЕ 12 и счетчик 13 импульсов, Входная шина 14 (вход) измер теля через ключ 4 и делитель б под.:<люче11а к нулевому входу триггера /, через элемент НЕ

12 — к единичному входу триггера 8, кроме того, она непосредственно подключена к единичному входу триггера 9. Выход генера" îðà импульсов через ключи 2 и 3 и делитель 10 частоты на два соединен с сигнальным входом ключа 5, выход которого подключен к управляющему входу ключа 4 и к входу счетчика

13. Управляющий вход ключа 5 подключен к выходу элемента И 11, первый вход которого подключен к единичному выходу триггера 7, а второй вход соединен с единичным выходом триггера 9 и с нулевым входом триггера 8, УIIpaBJI51IoIIIHH ВхОд ключ2 2 подключен к единичному выходу триггера 8, а управляющий вход ключа 3 — к нулевому выходу этого триггера. Входная шина 15 («Пуск») измерителя соединена с единичным входом триггера

7 и с нулевым входом триггера 9.

Устройство работает следующим образом.

Измерение скважности начинается с момента подачи импульса на клемму «Пуск», посту5

1О

36

40 пающего потом на единичный вход триггера 7; устанавливая его в состояние «1», и на нулевой вход триггера 9, устанавливая его в состояние «0». До начала измерения триггер 9 находится в состоянии «1», поэтому прп поступлении импульса на его нулевой вход на единичном выходе триггера возникает перепад напряжения, который устанавливает триггер 8 в cocгояние «О», при этом кл, оч 2 закрыт, а ключ 3 открыт, и импульсы генератора с частотой jism через делитель б частоты не поступают На сигнальный Hxolr r; Iio a 5, i!ocледний закрыт, так как на выходе элемента 11 присутствует низкий потенциал. »То объясняется тем, что триггеры " и 9 находятся в различНЫХ СОСТОЯНИЯХ.

Если в момент подачи импульса на клемму

«1iycIc» н2 ВхОДнои шине 14 присутстВует импульс измеряемой госледовательности, то нач2льное cocio»Hiie измер11теля яВл51еlся т2киы же, как описано выше. Состояние измерителя

rl3:,1енитс51 только ripi. Irocryrrлениri Ha iixop, 14 переднего фронта импульса измеряемой последовательности, при этом триггер 9 перебрасывается в состояние «1» и на выходе схемы

И появляется напряжение, 1;oiopoe открывает ключ 5. В течение действия HB входе 14 измерителя перВОГО импульса 113мер51емой послеДОВ2 1ельности импульсы генератора 1 с частотой jzjrl Hocryiiaror па Нхо», счетчика i3 и через кл 10ч 4, кoTop ьlи О тrip L. u2åTc51 ВхОДны м и им1ульсамп, — на вход делителя б.

Задний фронт i.åpaîãî пм11ульса измеряемой llocJIelroBB 1 e)lbliocTII liocTyllBeT чеРез 3JIeilleIIT 1- Е 12 HB единичный Вхор, т1) IITepa 8 Il устанаьливает его В состояние «1». C этого моIvieHTB I(JIIoLI 3 закрывается, 2 I(JIIO I 2 OTICpbIBBется и счетные и,.:ульсы генератора 1 с частотой ji5 ilocTyilalol lePe3 1 л10ч О 112 ВХОД

13 11 ila Crrl HBJibHHIÉ BXop, KJIIO IB 4. -1исло 1;м1ульсов, iio" у1гивших В течение перВОГО импульса измер»er51011 послсдов2телыlос! и

Ii2 I3xop, счетчика 13 ii Hxolr geJI ITeJ151 б, раВнО

%= lо" °

Так как по окопча illil первого входного имПуЛЬСа ИЗМЕрнтЕЛЬ HCirGJIbSyCT СЧЕТНЫЕ ИМпульсы генератора 1 с частотой jil, то мо)кно считать, что действп-,ельное начало измерения скважности начинается с середины первого импульса измеряемой последовательности.

Далее, начиная со второго входного импульса, rIa Выходе к aioLIB 4 r» озпик210т rlasi

Импульсы с выхода ключа 4 поступают на вход делителя б с коэффициентом деления N.

На выходе делителя б возникает импульс после поступления на его вход У импульсов.

;-.)Тим импульсом триггер 7 перебрасывается в состояние «0», при этом ключ 5 закрывается, 2т -1-1

"1 — .

02 m

L=N — = NQ д, = (m, — 0,5)%

55 так как на выходе элемента И 11 отсутствует

«разреша1ощ11Й» потенциал, и импульсы с выхода генератора 1 прекращают поступать на счетчик 13 и ключ 4.

На этом измерение заканчивается. Число импул.сов, поступающее на вход счетчика 13, равно — Iîtèçì- (2)

Время измерения t„,„ равно времени, в течение которого открыт ключ 5 (отсчет t,„, начинается с середины первого входного импульса). В свою очередь, это время равно промежутку времени, в течение которого на вход дсл;;тсля 6 посту:;:,:-т Л импульсов. Таким образом (3) и fo-.

Знак точного равенства в данном выражении

iXIO&KHO IIOCTBBHTb TOJlbKO В TO51 CJI)iMBe, когда окончание измерения точно совпадает с серединой последнего импульса.

Подставив выражение (3) в выражение (2), получим

Если коэффициент деления N делителя 6 выбратьравным N=10", то показание L счетчика 13 дает непосредственную оценку скважности Q импульсов измеряемой последовательности, причем число р определяет поло кение запятой:

Q=L 10 — -.

При максимальной погрешности измерения предлагаемого измерителя наихудшим случаем является та, когда момент окончания измерения совпадает с задним фронтом т,-го импульса, при этом на вход делителя б поступает импульсов.

Одновременно на вход счетчика 13 поступает

S, = f(vI, — 1) 7 + — ) f, 2 импульсов.

Тогда измеренная скважность Я,. равна ((т2 — 1) Т + 0,5 ") fa 2 (т2 — 1) Я + 1

Q-— (m,— 0,5) .Л 2m> — 1

Нормированная максимальная погрешность измерения предлагаемого измерителя скважности равна

b

Воспользовавшись выражением (1), сравним погретппости измерения известного и предлагаемого измерителей скважпостп

Таким образом, погрешность измерения предлагаемого измерителя в у раз меньше.

Учитывая, что обычно т))1, то выигрыш составляет 1 =2.

Использование новых элементов — двух ключей, двух триггеров, логических элементов

НЕ и И и делителя частоты на два выгодно отличает предлагаемый цифровой измеритель скважности прямоугольных импульсов от прототипа, так как повышается точность измерения почти в два раза. А при заданной точности измерения предлагаемый измеритель позволит сократить время измерения.

Формула изобретения

Цифровой измеритель скважности прямоугольных импульсов, содеряащий генератор эталонных импульсов, последовательно соединенные первый ключ, делитель частоты и перВыи триггер, а также BTopolI клlоч и счетчик, i Ioä которого соединен с выходом второго ключа и входом первого ключа, отлич ающи и ся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен элементом И, вторым триггером, последовательно соединенными элементом НЕ, третьим триггером п третьим ключом, а также последовательно соединенными четвертым ключом и вторым делителем частоты, выход которого связан с выходом третьего ключа и входом второго ключа, выход второго триггера подключен к входам элемента И и третьего триггера, выход Ilоследнего соединен с входом четвертого ключа, выход генератора эталонных импульсов связан с вторыми входами третьего и четвертого ключей, выход элемента И подключен к второму входу второго ключа, а се второй вход связан с выходом первого триггера.

Источники инфорзlацпи, Ii1)ilhIITI io l30 внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 424082, М. Кл. G 01R 23/02, 1972 (аналог).

2. Авторское свидетельство СССР № 376728, М. Кл. G OIR 23/02, 1971 (прототип).

550589

Составитель П. Лягни

Техред И. Карандашова

Редактор T. Янова

Корректор А Галахова ипография, пр. Сапунова, х

Заказ 624! 12 Изд. № 284 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035 " москва, УК-35, Раушская наб., д. 4/5