Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов — SU 1599793 (original) (raw)

-н -м2 (1+2 )8 = .у-;=,- Д5Из графика зависимости о от Х для Н 5 (фиг.9 а) и щтя 0=8 (фиг,9 б) видно, что функция 1 н (Х) симметрич" на относительно Х 0,5 и практически постоянна в интервале 0,15 сХс 0,85, что позволяет сформировать широкий ,диапазон измерения номинальных значений отношения частот Ги Е , имеюЩий относительную ширину К с заданной ,Максимальной относительной погреш ,ностью 3,при этом для границ симметричного интервала:У 2Р (1-У)2И К(26) 20 где23 ф 5 ъ1содержащего Н дискретных номинальныхзначений измеряемого отношения час"(27) Для защиты реверсивного счетчика 5 от переполнения в случае выхода измеряемого отношения частот Г; и Гза пределы диапазона измерения устройства служит элемент 7 блокировки. (фиг.7).Из диапазона измерения устройства исключены номинальные значения измев еличина К с учетом выражения (10)нИ/й)нмокс 1 У 1 1)+1 28)(1+ 2 30где (Г /Г )н- максимальное номин мскснальное значениеизмеряемого отно"шения;( 2) мин минимальное номи 35нальное значениеизмеряемого отношения,а график зависимости К от 3, построенный с учетом выражений (25) 0и (28) приведен на фиг.10 а для Я 5и на фиг,10 б для И=8,Из выражения (10) следует, что в .режиме "Настройка" величина Р , опре"деляемая выражением (2), задает масштаб измерения отношения частот Ги Г и позволяет путем выбора величи 2ны М, разместить диапазон измененияизмеряемого отношения частот К и Гвнутри диапазона измерения 50ряемого отношения, соответствующиекрайним значениям числового кода Рна информационных выходах реверсивного счетчика 5, при достижении которыхрезко возрастает величина 3, поэтому1информационные входы элемента,И-НЕ 37и элемента ИЛИ 39 соединены со всемиинформационными выходами, за исключением младшего разряда, реверсивногосчетчика 5. При появлении в режиме"Вычитание" реверсивного счетчика 5на всех его информационных выходах,соединенных с информационными входамиэлемента 7 блокировки, низкого уровнянапряжения на выходе элемента ИЛИ 39устанавливается также низкий уровеньнапряжения, который поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 42 и устанавливает на его выходе высокий уровеньнапряжения, поскольку на второй входэлемента ИЛИ-НЕ 42 поступает низкийуровень напряжения с первого выходаформирователя 6 разностной частоты,определяющий режим вычитания реверсивного счетчика 5.Напряжение с выхода элемента ИЛИНЕ 42 поступает на вход элемента ИЛИНЕ 41 и устанавливает на выходе последнего низкий уровень напряжения,запрещающий прохождение импульсовс второго выхода формирователя 6 разностной частоты через элемент И-НЕ 38на второй вход реверсивного счетчика 5.При появлении в суммирующем режиме реверсивного счетчика 5 на всехего информационных выходах, соединенных с информационными входами элемента 7 блокировки, высокого уровня напряжения, на выходе элемента И"НЕ 37устанавливается низкий уровень напряения, который поступает на первыйвход элемента ИЛИ-НЕ 40, на инверсныйвход которого с первого:выхода формирователя 6 разностной частоты поступает высокий уровень напряжения, соответствующий суммирующему режиму реверсивного счетчика 5,На выходе элемента ИЛИ-НЕ 40 устанавливается высокий уровень напряжения, который подается на вход элемента ИЛИ-НЕ 41 и устанавливает на еговыходе низкий уровень напряжения,запрещающий прохождение импульсов спервого выхода формирователя 6 раэностной частоты через элемент И-НЕ 38на втрой вход реверсивного счетчика 5.При функционировании устройства врежиме "Работа" измеряется величинаотношения частот Г и 1 , приведеннаяк ее номинальному значению, измеренному в режиме "Настройка". При необходимости измерения величины отношения частот Г, и Г , приведенной кдругому ее номинальному значению,на входную шину 4 подается .высокийуровень напряжения сигнала "Выбор режима работы" фиг.2 ж), соответствующий режиму "Настройка", при этом уст"ройство переходит в режим Настройка", в котором измеряется новое номинальное значение отношения частотГ и ГУстройство обеспечивает измере"ние величины отношения частот К 1 иГ , приведенной к любому из множества Н номинальных ее значений, находящихся в пределах измерения устройства и, следовательно расширениедиапазона измеряемых частот и Функциональных возможностей, что позволяет применять его в таких системах автоматики и вычислительной техники,где требуется при отклонении величины измеряемого отношения частот Ки Г от номинального ее значенияформировать сигнал рассогласованияв виде числового кода Р, отклоняющегося от заранее заданного числового ко"да Ф который является единичным значением приведенного к номинальномузначению измеряемого отношения частот Й 1 и ЕКроме того, внутренняя синхронизация работы устройства двумя последовательностями синхронизирующих импульсов, сдвинутыми по фазе, исключает,возможность сбоев, т.е. повышаетсянадежность работы предлагаемого устройства,45Формула изобретения Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов, содержащее первую и вторую входные шины, Формирователь разностной частоты, элемент блокировки, первый кодо- управляемый делитель частоты, реверсивный счетчик, информационные выходы которого поразрядно соединены с информационными входами первого кодо- управляемого делителя частоты и являются первой выходной информационной шиной, при этом вход направления счета реверсивного счетчика подкл;.чен к первому выходу формирователя разнастнай частоты и первому входу элемента блокировки, а выход первого кодауправляемого делителя часто- ты соединен с суммирующим входом формирователя разностнои частоты, а т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью расширения диапазона измеряемых частот и функциональных возможностей, в нега дополнительно введены второй и третий кадауправляемые делители частоты, блок памяти, мультиплексор, демультиплексор, формирователь серии импульсов, делитель частоты, тактовый генератор, третья и четвертая входные шины, вторая выходная информационная шина и управляющий блок, первый вход которого соединен с первым выходом делителя частоты, второй вход - с третьей входной шиной, третий вход - с четвертой входной шиной и управляющим входам мультиплексора, четвертый вход - с первым выходом демультиплексора. входом синхронизации третьего кадауправляемага делителя частоты, первым входом формирователя серии импульсов и первым входом синхронизации формирователя разнастной частоты, первый выход подключен к входу запи-. си блока памяти, второй выход - к входу начальной установки блока памяти, а третий выход - к входу начальнойустановки реверсивного счетчика, гри этом:и.1 армационные выходы реверсивного счетчика поразрядно соединены с информационными входами блока памятии первого канала мультиплексора, информационные входы второго канала котарага поразрядно соединены с информационными выходами блока памяти,второго кадауправляемага делителя частоты и второй выход;-.ай информационной шиной устройства,а информационные выходы паразрядна соединены с информационными. входая третьего кодоуправляемогоделителя частоты, вход третьего кодоуправляемага делителя частоты падключен к второй входной шине, а выход - к вычитающему входу фармирователя разнастной частоты, второй выходкоторого подключен к второму входу элемента блокировки, информационные входы элемента блокировки соединены с информационными выходами реверсивного счетчика, тактовый гхад которого подключен к выходу элемента блокировки, второй вход синхронизацииФормирователя разностной частоты объединен с входами синхронизации первого и второго кодоуправляемых делителей частоты и вторым выходом демуль 5 типлексора, первый вход которого соединен с вторым выходом делителя частоты, а второй вход объединен с выхоцом тактового генератора и входом делителя частоты, второй вход Формирователя серии импульсов соединен спервой входной шиной а выход - с входом второго кодоуправляемого делите"ля частоты, выход которого подключенк входу первого кодоуправпяемого делителя частоты.1599793 2 ЮР Ю ОЯ Ю 4 д 5 ОбФиг ю Составитель Н. Федоровдактор Л. Пчолииская. Техред М. Ходанич орректор 0 Пипле оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. агавина, 101 од, ул Заказ 3140 Тираж 559 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Изобретение относится к импульс.- ной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники для измерения величи ны отношения частот импульсных последовательностей, приведенной к ее номинальному значению.Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых частот и функцио напьных возможностей.На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - времен" ные диаграммы; на фиг. 3-8 - схемы отдельных блоков устройства; на Фиг,9 15 и 10 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство для измерения отношения частот последовательностей, импульсов содержит входные шины 1-4, реверсив ный счетчик 5, формирователь б разно" стной частоты, элемент 7 блокировки, выходные информационные шины 8 и 9, кодоуправляемые делители 10-12 частоты, мультиплексор 13, блок 14 па мяти, Формирователь 15 серии импульсов, тактовый генератор 16 демультиплексор 17, делитель 18 частоты и уп, равляющий блок 19, первый вход которого соединен с первым выходом дели теля 18 частоты, второй вход - с входной шиной 3, третий вход - с входной шиной 4 и управляющим входом мультиплексора 13, первый выход - с вхоцом записи блока 14 памяти, второй вы ход - с входом начальной установка блока 14 памяти, четвертый вход объединен с входом синхронизации кодоуправляемого делителя 12 частоты, первым входом. формирователя 15 серии 40 импульсов, с первым выходом демультиплексора 17 и первым входом синхронизации Формирователя 6 раэностной частоты, а третий выход соединен свходом начальной установки реверсив ного счетчика 5, информационные выходы которого поразрядно соединены с информационными входами кодоуправляемого делителя 1 О частоты, выход-ной информационной шиной 8, информационными входами блока 14 памяти и информационными входами первого канала мультиплексора 13.Информационные входы второго канала мультиплексора 13 поразрядно соединены с информационными входами кодоуправляемого де" лителя 11 частоты, с информационными выходами блока 14 памяти и выход ной информационной шиной 9, а информационные выходы поразрядно соединены с информационными входами кодоуправляемого делителя 12 частоты, второй вход которого соединен с входной шиной 2, а выход подключен к вычитающему входу Формирователя 6 разностной частоты, при этом его суммирующий вход соединен с выходом кодоуправляемого делителя 10 частоты, а первый выход подключен к входу направления счета реверсивного счетчика 5 и первому входу элемента 7 блокировки. Выход элемента 7 соединен с тактовым входом реверсивного счетчика 5, информационные входы - с информационными выходами реверсивного счетчика 5, а второй вход подключен к второму выходу формирователя 6 раэностной частоты, второй вход синхронизации которого объединен с входами синхрониэапии кодоуправляемых делителей частоты 10 и 11, вторым выходом демультиплексора 17, первый вход которого соединен с вторым выходом делителя 18 частоты, а второй вход подключен к входу делителя 18 частоты и выходу тактового генератора 16, причем входная шина 1 соединена с вторым входом формирователя 15 серии импульсов. Вы" ход Формирователя 15 подключен к входу кодоуправляемого делителя 11 частоты, выход которого соединен с входом кодоуправляемого делителя 10 частоты.Кодоуправляемый делитель 10 (11) частоты (Фиг.3) содержит вычитающий счетчик 20 и триггер 21, информационный вход которого соединен с его инверсным выходом, вход сброса подключен к входу кодоуправляемого делителя частоты, прямой выход подключен к выходу кодоуправляемого делителя частоты и к входу записи вычитающего счетчика 20, выход (0+1)-го разряда которого, используемый в качестве выхода обратного переполнения, подключен к тактовому входу триггера 21. Тактовый вход и информационные входы Н младших разрядов являются соответственно вторым входом и информационными входами кодоуправляемого делителя частоты, причем на информационный вход (М+1)-го разряда вычитающего счетчика 20 подается уровень "0".Кодоуправляемый делитель 12 частоты (Фиг 4) содержит суммирующий счетчик 22 и триггеры 23 и 24. Инверсный тактовый вход триггера 24 соединенНЕ 33, вторые входы которых соединены между собой и подключены к инверсному выходу второго триггера 30. Выход элемента И 31 соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ 34 и вторым входом четвертого элемента ИЛИ-НЕ 36, выход которого является вторым вМ- ходом управляющего блока 19. Выход первого элемента ИЛИ-НЕ 33 соединен с вторыми входами элемента И-НЕ 32 и второго элемента ИЛИ-НЕ 34, причем третий вход элемента И-НЕ 32 является четвертым входом управляющего бло" ка 19, а выход - первым выходом управляющего блока 19. Выход второго элемента ИЛИ-НЕ 34 соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ"НЕ 35, выход которого является третьим выхо. дом управляющего блока 19.Элемент 7 блокировки (фиг.7) содержит два элемента И-НЕ 37,38, элемент ИЛИ 39, три элемента ИЛИ-НЕ 40-42, причем входы элемента И-НЕ 37 попарно соединены с входами элемента ИЛИ 39 и являются информационными входами элемента блокировки 7. Выходэлемента И-НЕ 37 соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 40, а выход 30 элемента ИЛИ 39 соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 42, второй вход которого соединен с вторым (инверсным) входом элемента ИЛИ-НЕ 40 и является первым входом элемента 7 блокировки, а выход подключен к первомувходу элемента ИЛИ-НЕ 41, второй входкоторого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 40, а выход подключен кпервому входу элемента И-НЕ 38, второй вход которого является вторымвходом элемента 7 блокировки. Формирователь 6 разностной частоты ,фиг,8 1 содержит четыре элемента И 43-46, элемент ИЛИ 47 и четыре триг-,гера 48-51, причем первый вход элемента И 43, является первым входом синхронизации, а второй - суммирующий вход формирователя 6 разностной частоты - подключен к тактовым входамтриггеров 48 и 49, выход соединен с входами сброса триггеров 50 и 51 и первым входом элемента И 45, выход которого соединен с первым входомэлемента ИЛИ 47. Второй вход подключенк выходу триггера 49, инФормационныйвход которого соединен с выходомтриггера 48 и является первым выходом формирователя 6 разностной частоты, а вход сброса соединен с вхо 51599793с тактовым входом триггера 23 и входом третьего кодоуправляемого делителя 12 частоты, информационный входсоединен с входом синхронизации кодоуправляемого делителя 12 частоты, а5выход подключен к тактовому входу суммирующего счетчика 22, выход (Я+1)-горазряда которого, используемый в качестве выхода прямого переполнения,соединен с входом установки триггера 23. Вход записи, соединенный с выходом триггера 23, и информационныевхбды М младших разрядов являютсясоответственно выходом и информационными входами кодоуправляемого делителя 12 частоты, причем на информа"ционный вход триггера 23 и на информационный вход (0+1)-го разряда суммирующего счетчика 22 подается уровень ",0".Формирователь 15 серии импульсов(фиг.5) содержит триггеры 25 и 26,счетчик 27 и элемент И 28, выход которого является выходом формирователя 15 серии импульсов, инверсныйвход соединен с тактовым входом и вы"ходом (М 41)-го разряда счетчика 27и инверсным входом сброса триггера 26,а прямой вход подключен к тактовомувходу триггера 25, к входу разреше-.ния счета счетчика 27 и является первым входом формирователя 15 серии импульсов. Выход триггера 26 соединенс входом обнуления счетчика 27, атактовый вход соединен с выходомтриггера 25, информационный вход которого является вторым входом формирователя 15 серии импульсов, причемна информационный вход триггера 26 40подается уровень "1".Управляющий блок 19 (фиг.6) содержит триггеры 29 и 30, элемент И 31,элемент И-НЕ 32 и четыре элементаИЛИ-НЕ 33-36, причем тактовый вход 45триггера 29 является первым входомуправляющего блока 19 и соединен стактовым входом триггера 30, первымвходом элемента И-НЕ 32 и первым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ 35, Вход 50сброса является вторым входом уп,равляющего блока 19 и соединен с входом сброса триггера 30 и первым входом четвертого элемента ИЛИ-НЕ 36, информационный вход является третьим. входом управляющего блока 19, а прямой выход подключен к информационному входу триггера 30 и первым входамэлемента И 31 и первого элемента ИЛИ"дом сброса триггера 48, выходом элемента И 44 и первым входом элемента И 4 б,выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 47. Второйвход подключен к выходу триггера 51,информационный вход которого подключен к выходу триггера 50, а тактовыйвход является вычитающим входом форми"рователя б разностной частоты и соеди нен с тактовым входом триггера 50 ипервым входом элемента И 44, второйвход которого является вторым входомсинхронизации формирователя б разностной частоты, причем на информационные входы триггеров 48 и 50 подается уровень "1", а выход элементаИЛИ 47 является вторым выходом формирователя б разностной частоты,Блок 14 памяти выполнен по известной схеме. регистра с параллельнойзагрузкой, причем первый вход блока 14памяти является входом записи с инфор"мационных входов, а второй вход - входом начальной установки на информационных выходах блока 14 памяти, заранее заданного фиксированного числового кода 0,.В примере конкретного выполненияустройства реверсивный счетчик 5, кодоуправляемые делители частоты 1 О 12, блок 14 памяти и двухканальныймультиплексор 13 имеют одинаковоеколичество разрядов, равное пяти, ачисловой код П, имеет величинуП, -г +1=10000,=17, (1)Для упрощения математических выкладок в описании используется двоичная система исчисления, в которой чис лу 00000соответствует число 1 ю,числу 00001 - 21 и т.д.Работа устройства осуществляетсяв двух .режимах.В режиме "Настройка" измеряется,номинальное значение отношения частотпоследовательностей импульсов, пода"ваемых на входные шины 1 и 2, а врежиме "Работа" измеряется величинаотношения частот последовательностей 50импульсов, подаваемых .на входные шины 1 и 2, приведенной к ее номинальному значению, измеренному в режиме"Настройка".В режиме "Настройка" устройство ра-,ботает следующим образом,Тактовый генератор 1 б вырабатываеттактовые импульсы (фиг.2 а) счастотой Гр и скважностью, равной двум, поступающие на вход делителя 18 частоты и на второй вход демультиплексора 17, при этом на втором выходе делителя 18 частоты вырабатывает-. ся сигнал с частотой Г /2 (фиг.2 б), который поступает на первый (управляющий) вход демультиплексора 17. Демультиплексор 1 7 ком тирует импульсы тактового генератора 16 с частотой й/2, при этом на его выходах формируются две импульсные последовательности с частотой Г /2, скважностью, равной четырем, и сдвинутые по фазе одна относительно другой на половину периода. Данные импульсные последовательности используются для синхронизации устройства (фиг,2 в,г).На первом выходе делителя 18 частоты вырабатывается сигнал с частотой 1 /2 " (на фиг.2 д этот сигнал показан при п=2) и поступает на первый вход управляющего блока 19, на четвертый вход которого поступают синхронизирующие импульсы с первого выхода демультиплексора 17, а на третий вход 1 входную шину 4 ) подается сигнал "Выбор режима работы" (фиг,2 ж), высокий уровень которого соответствует режиму "Настройка" устройства.При поступлении на второй вход управляющего блока 19 с входной шины 3 сигнала "Начальная установка" в виде импульса положительной полярности (фиг.2 е) триггеры 29 и 30 сбрасываются, а сигналы с их выходов подаются на входы элемента И 31, на выходе которого устанавливается низкий уровень напряжения, поступающий на второй вход элемента ИЛИ-НГ Зб. На его выходе формируется импульс отрицатель ной полярности с длительностью, рав" ной длительности сигнала "Начальная установка" (фиг.2 з), Этот импульс с выхода элемента ИЛИ-НЕ Зб поступает на вход начальной установки блока 14 памяти и низким уровнем напряжения устанавливает на его информационных выходах фиксированное значение кода П 1, равное 10000.При поступлении на первый вход управляющего блока 19 положительного перепада напряжения, поступающего с первого выхода делителя 18 частоты 1.фиг.2 д 1, триггер 29 устанавливается в единичное состояние и сигнал с его выхода устанавливает элемент И 31также в единичное состояние. Сигналс выхода элемента И 31 устанавливаетна выходе элемента ИЛИЕ 36 напряжение низкого уровня, при этом на инФормационных выходах блока 14 памяти сохраняется числовой код П, равный 10000.В то же время высокие уровни напряжения с выходов триггеров 29 и 30 поступают на входы элемента ИЛИ-НЕ 33 и устанавливают на его выходе низкий уровень напряжения, который поступает иа второй вход элемента ИЛИ-НЕ 34, на первый вход которого поступает высокий уровень напряжения с выхода элемента И 31. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 1 34 устанавливается напряжение низкого уровня, которое поступает на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 35, при этом при поступлении на первый вход управляющего блока 19 импульса отрицательной 2 О полярности (фиг,2 д),он поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 35 и передается на его выход в инвертированном виде. Импульс положительной полярности (фиг,2 и) с выхода элемен та ИЛИ-НЕ 35 поступает на вход на" чальной установки реверсивного счетчика 5 и высоким уровнем напряжения устанавливает на его информационных выходах числовой код П равный 30 10000, зафиксированный на его инфор- мационных входах. При поступлении очердного положительного перепада напряжения на первый вход управляющего блока 19 (фиг. 2 д), триггер 20 устанавливается в единичное состояние, при этом на его инверсном выходе ус" танавливается низкий уровень напряжения, на втором выходе управляющего блока 19 устанавливается высокий уро О вень напряжения (фиг.2 з). а на третьем выходе - низкий уровень напряжения (фиг.2 и). С этого момента времени устройство готово к работе в режиме."Настройка".45На входную нину 1 поступает последовательность импульсов с частотой Е, откуда она подается на информацйонный вход триггера 25, который устанавливается в единичное состояние 50 при наличии высокого уровня напряжения на его информационном входе по переднему фронту синхронизирующего импульса (фиг.2 в), поступающего с первого выхода демультиплексора 17 на его тактовый вход, Положительный перепад напряжения, поступающий с выхода триггера 25 на тактовый вход триггера 26, устанавливает последний в единичное состояние. Высокий уровень напряжения, поступающий с выхода триггера 26 на вход сброса счетчика 27, устанавливает информационныевыходы последнего в нулевые состояния, при этом напряжение низкого уровня, поступающее с выхода (М+1)"го разряда счетчика 27 на инверсныйвход элемента И 28 и инверсный входсброса триггера 26, устанавливает по"следний в нулевое состояние и разрешает прохождение через элемент И 28синхронизирующих импульсов на вход кодоуправляемого делителя 11 частоты. Напряжение низкого уровня, поступающее с выхода триггера 26 на вход сброса счетчика 27, и напряжение низкого уровня, поступающее с выхода (М+1)-го разряда счетчика 27 на его тактовый вход, разрешает последнему счет синхронизирующих импульсов, поступающих на его вход разрешения счета, осуществляемый при поступлении задних фронтов указанных синхроимпульсов на его вход разрешения счета. При появлении на выходе (М+1)-го разряда счетчика 27 напряжения высокого уровня, оно блокирует дальнейший счет по тактовому входу счетчика 27 и запрещает прохождение синхронизирующих импульсов с первого выхода демультиплексора 17 на вход кодоуправляемого делителя 11 частоты через элемент И 28, при этом с момента обнуления счетчика 27 до момента его блокирования на выходе элемента И 28 формируется пачка из (у =2 импульсов, т.е.мсредняя частота Е импульсной последовательности на выходе формирователя 15 серии импульсовЕн =ФЕ,=2 Е,. (2)При поступлении импульсной последовательности с частотой Е на второй вход кодоуправляемого делителя 11 частоты, вычитающий счетчик 20 уменьшает свое содержимое до появления на его выходе обратного переполнения высокого уровня напряжения, при этом положительный перепад устанавливает триггер 21 в единичное состояние (фиг,2 л), находившийся ранее в нулевом состоянии за счет поступления на его вход сброса синхронизирующих импульсов с второго выхода демультиплексора 17, Появившийся на прямом ыходе триггера 21 высокий уровень .напряжения записывает в счетчик 20 .числовой код П равный 10000, поступающий на его информационные входы . с информационных выходов блока 14 памяти, а ближайший синхронизируюший импульс, поступающий на вход сброса триггера 21, устанавливает его в нулевое состояние, разрешающее счет счетчику 20.10Таким образом, кодоуправляемый деЛитель 11 частоты делит частоту й 44 В П 4 раз, при этом,на его выходе Формируются импульсы положительной полярности (Фиг.2 л), следующие с частотой4 444 = -П(3)Передний Фронт которых совпадает с передним Фронтом синхронизирующих импульсов с .первого выхода демультиЙлексора 17, а задний Фронт - с передним Фронтом синхронизирующих импульсов с второго выхода демулультиплексора 17. 25Импульсы с выхода кодоуправляемого делителя 11 частоты поступают на вход кодоуправляемого делителя 10 частоты, работающего аналогично. Коэффициент деления кодоуправляемого делителя 10 частоты равен числовому коду Р на информационных выходах реверсивного счетчика 5, а частота на его выходе(4) 35 причем передний Фронт его выходных импульсов (фиг.2 л) также совпадает с передним Фронтом синхронизирующих и 44 пульсов с первого выхода демультиплексора 17, а задний Фронт - с передним Фронтом синхронизирующих импульсов с второго выхода демультиплексора 17.Импульсы с выхода кодоуправляемого делителя 10 частоты поступают на суммирующий вход Формирователя 6 разностной частоты, при этом частота их следования с учетом (2)-(4) равнаФ 14(5) 50В то же время на входную шину 2 поступает импульсная последовательность с частотой Г откуда она подается на информационный вход триггера 24, который устанавливается в единичное состояние при одновременномпоступлении высокого уровня напряжения на его информационный вход(Ф 44 г.2 н) и заднего фронта синхронизирующего импульса, поступающего с первого выхода демультиплексора 17 на его тактовый вход, Положительный. перепад напряжения, поступающий с выхода триггера 24 на тактовый вход суммирующего счетчика 22, увеличивает состояние последнего на единицу, причем процесс подсчета входных импульсов с частотой К продолжается до появления на выходе прямого переполнения суммирующего счетчика 22 высокого уровня напряжения, поступающего на Б-вход установки триггера 23. Триггер 23 устанавливается в единичное состояние (Фиг.2 о), высокий уровень напряжения с его выхода поступает на вход записи суммирую" щего счетчика 22 и производит запись в него числового кода Р с информационных входов последнего, которые подключены через мультиплексор 13 к информационным выходам реверсивного ,счетчика 5, при этом мультиплексор 13 за счет подачи на его управляющий вход высокого уровня напряжения с входной шины 4 включен на передачу данных с его информационных входов первого канала на его выход, На выходе прямого переполнения суммирующего счетчика 22 устанавливается низкий уровень напряжения, при этом триггер 23 устанавливается в нулевое состояние (фиг.2 о) при поступлении на его тактовый вход переднего фронта ближайшего синхронизирующего импульса с первого выхода демультиплексора 17Таким образом, кодоуправляемый делитель 12 частоты имеет коэффициент деления9Н(б) где М - количество разрядов информационных входов кодоуправляемого делителя 12 частоты, частота импульсной последовательнос" ти, поступающей с выхода кодоуправляемого делителя частоты 12 на вычитающий вход Формирователя 6 разностной частотыГ ыг /1)причем для представления коэффициента 0 в десятичной системе исчисле" ния, необходимо выполнить вычитание (2 ."Р) в двоичной системе,а его ре 14зультат представить в десятичной системе исчисления.Импульс положительной полярности,поступающий на суммирующий вход фор"мирователя 6 разностной частоты, устанавливает триггер 48 в единичноесостояние и разрешает прохождениеодного совпадающего с ним синхрониэирующего импульса с первого выхода де-.мультиплексора 17 через элемент И 43,сигнал с выхода которого (фиг.2 м) 1 Осбрасывает триггеры 50 и 51, при этомвысокий уровень напряжения с выходатриггера 48 поступает на первый входреверсивного счетчика 5 и устанавливает суммирующий режим его работы. 15Следующий импульс, поступивший насуммирующий вход формирователя 6 раз-.ностной частоты, при отсутствии импульса на его вычитающем входе, устанавливает триггер 49 также в единичное 20состояние, которое разрешает прохождение одного синхронизирующего импульса, .совпадающего с входным импульсом,с выхода элемента И 43 через элементИ 45 на вход элемента ИЛИ 47, откуда 25он подается через элемент 7 блокировки на тактовый вход реверсивногосчетчика 5, увеличивая его состояние на единицу,При поступлении на вычитающий вход 30формирователя б разностной частотыимпульса с выхода кодоуправляемогоделителя 12 он устанавливает триггер 50 в единичное состояние и разрешает прохождение одного совпадающегос ним синхронизирующего импульса свторого выхода демультиплексора 17 через элемент И 44, сигнал с выхода которого (фиг.2 п) сбрасывает. триггеры48 и 49, при этом низкий уровень напряжения на выходе триггера 48 устанавливает вычитающий режим работы реверсивного счетчика 5, а очереднойимпульс, поступающий на вычитающийвход формирователя 6 разностной часто ты, устанавливает триггер 51 в единичное состояние, которое разрешаетпрохождение синхронизирующего импульса, совпадающего с входным импульсом,с выхода элемента И 44 через элемент И 46 на вход элемента ИЛИ 47, откуда он подается через элемент 7 блокировки на.тактовый вход реверсивногосчетчика 5, уменьшая его состояниена единицу.При поочередном поступлении импульсов на суммирующий и вычитающий входы.формирователя 6 разностной частоты, на выходе элемента ИЛИ 47 импуль Г= Е 1-121 ь(8) а воэможность сбоев при совпадении частоты сигналов на вычитающем и суммирующем его входах исключена за счет устранения совпадения фаз этих сигналов путем синхронизации формирователя. 6 разностной частоты.В режиме "Настройка" на входные шины 12 поступают импульсные последовательности с частотами Е 1 и Г величина отношения средних значений которых остается неизменной до окончания режима "Настройка" и является номинальным значением измеряемого отношения средних значений Йи ЙПри этом последовательность импульсов с частотой 2 поступает с второго выхода формирователя 6 разностной частоты через элемент 7 блокировки на тактовый вход реверсивного счетчика 5 и изменяет его состояние до тех пор, пока устройство не войдет в установившийся режим, при котором на втором выходе формирователя б разностной частоты прекращается формирование импульсов. Тогда с учетом (8) для установившегося режима справедливо равенство:(9) откуда следует, что отношение средних значений частот ЕЬ и Й с учетом (5)-(7), равноП Р(2 -Р)Причем равенство (10) справедливо с точностью, обусловленной дискрет"ным характером измерения. Величина числового кода Р, поступающего с информационных выходов реверсивного счетчика 5 на выходную информационную шину 8 в режиме "Настройка", в неявном виде характеризует номинальное значение измеряемого отношения средних значений частот Г и Е импульсных последовательнос 2тей, определяемое выражением (10).Режим "Настройка" работы устройства, находящегося в установившемся сы не появляются, поскольку триггеры 49 и 51 находятся в нулевом состоя- Внии,Таким образом, на втором выходе формирователя б разностной частоты вырабатывается импульсная последовательность с частотойрежке, заканчивается при поступлени на входную шину 4 низкого уровня я ряжения сигнала "Выбор режима ра: аты", соответствующего режиму "Работа" устройства (Фиг.2 ж), С входной шины 4 указанный сигнал поступает на инФормационный вход триггера 29 и на управляющий вход мультиплексора 13, устанавливая последний на передачу а данных с инФормационных его входов второго канала на его выход.Триггер 29 устанавливается в нулевое состояние положительным перепадом напряжения сигнала, поступающего с первого выхода делителя 18 частоты на его тактовый вход, при этом низкие уровни напрякения, поступающие с выходов триггеров 29 и 30 на входы элемента ИЛИ"НЕ 33, устанавливают на 2 ега выходе высокий уровень напряжения, который поступает на второй вход элемента И-НЕ 32.Высокий уровень напряжения, поступивший с выхода делителя 18 часто ты на первый вход элемента И-НЕ 32, разрешает прохождение синхронизирующих импульсов с первого выхода демультиплексора 17 через элемент И-НЕ 32, где их полярность изменяется на противоположную, на вход записи блока 14 памяти, при этом па отрицательным перепадам сигнала (Аиг.2 к) с вы": хода элемента И-НЕ 32 производится параллельная загрузка в блок 14 памяти числового када.Р, который поступает на его инАормационные входы с инармационных выходов реверсивного счетчика 5. При этом на инФормацианных выходах блока 14 памяти устанавливается числовой кад П, равный числовому коду Р, установившемуся на его инАормационных входах к концу режима "Настройка" при измерении номинального значения отношений средних значений частот (Е/К) н, равного, в соответ ствии с выражением (10)П лф(2 -Г)50Прохождение синхронизирующих импульсов на вход записи блока а 4 памя" ти.,через элемент И-НЕ 32 заканчивается при поступлении низкого уровня на- пояжения с первого выхода делителя 18,частоты на первый вход элемента И.НЕ 32, поступающего также на пер.вый ,вход элемента ИЛИ-НЕ, причеМ на выходе последнего усанавливается высокий уровень напряжения, поскольку на его второй вход поступает низкий уровень напря жения с выхода элемента ИЛИ-НЕ 34,на вход которого подается высокийуровень напряжения с выхода элемента ИЛИ-НЕ 33 оВысокий уровень напряжения с выхода элемента ИХИ-НЕ 35 (Аиг.2 и) поступает на вход начальной установки реверсивного счетчика 5 и устанавливает на инйормационных выходах числовой код П заФиксираванный на его информационных входахПри поступлении положительного перепада напряжения с первого выхода делителя 18 частоты на тактовый вход триггера 30 последний устанавливается в нулевое состояние, при этом вы- .сокий уровень напряжения, поступающий с его инверсного выхода на вто" рай вход элемента ИЛИ-НЕ 33, устанавливает последний в нулевое состояние.Низкий уровень напряжения поступает на первый вход элемента ИЛИ-НК 34, сигнал с выхода которого поступает на второй вход элемента ИЛИ-НК 35 и устанавливает на выходе последнего низкий уровень напряжения, который поступает на вход начальной установки реверсивного счетчика 5 и разрешает ему работу в режиме счета. С этога момента времени устройство .готово к Функционированию в режиме "Работа",В режиме "Работа" устройство работает следующим образом,На входные шины а и 2 продолжаютпоступать последовательности импульсав с частотами й и 2 , при этом. частота импульсной последовательности Г, на выходе Аормирователя 15серии импульсов определяется выраже"кием (2).Импульсная последовательность счастотой ;, с выхода Формирователя 15 серии импульсов поступает навход кодоуправляемого делителя а час" таты, в котором осуществляется деле-. ние частоты Я на величину числового кода П, поступающего на его ин" Формационные входы с инАормацианных выходов блока 14 памяти, при этом на выходе кодоуправляемого делителя аа частоты Аормируется последовательность импульсов с частотойЯц,которая поступает на второй вход кодо-. управляемого делителя 10 частоты, осу, ществляющего деление частоты на величину числового кбда Р, который поступает на его информационные входы с информационных выходов реверсивного счетчика 5.На выходе кодоуправляемого дели" теля 10 частоты формируется последовательность импульсов с частотой1 г(14) 15гкоторая поступает на суммирующий вход формирователя 6 разностной частоты.В то же время частота Г импульс О ной последовательности, поступающей на второй вход кодоуправляемого делите- ,ля 12 частоты, делится на коэффициент 0, равный с учетом (6):0=2 -П,25поскольку, на его информационные .входы поступает числовой код 11 гс инфор" 1 мационных выходов блока 14 памяти через мультиплексор 13, при этом часто та на выходе кодоуправляемого делителя частоты 12(16)г д2 2Импульсная последоватепьность.с 351частотой Е , с выхода кодоуправляемого делителя 12 частоты поступает на вычитающий вход формирователя 6 разностной частоты, на втором выходе которого формируется импульсная после О довательность с разностной частотойК = К, -йг (17) которая поступает через элемент 7 блокировки на тактовый вход реверсивного 45 счетчика 5 и изменяет его состояние до тех пор, пока устройство при условии неизменного отношения средних значений частот 2: и Г не войдет в установившийся режим, в котором частота Й равна нулю.Тогда с учетом (17) для установив- шегося режима справедливо равенство(18)Отсюда с учетом (14) и (16) находят величину числового кода Р, установившегося на информационных выходах реверсивного счетчика 5:(2 -Пг)2 П 2Умножив числитель и знаменательравенства (19) на П, и подставив внего выражение (11), получаютР=1,Г,/Кг(20)т гнИз выражения (20) следует, чтов режиме "Работа" величина числовогокода Р на информационных выходах реверсивного счетчика 5 и на выходнойинформационной шине 8 равна постоянной величине кода П умноженной навеличину отношения частот Е и Г,приведенную к ее номинальному значению, измеренному в режиме "Настрой"ка". При сохранении неизменного отношения частот Е и Г(21)2. 2при переходе из режима "Настройка" врежим. "Работа" устройство в режиме"Работа" начинает функционироватьсразу в установившемся режиме, покольку при указанном переходе вреверсивный счетчик 5 записываетсякод П соответствующий равенству (21)и являющийся единичным значением при-,веденного к номинальному значениюизмеряемого отношения частот й и Е,В режиме "Работа" на выходную информационную шину 9 поступает с информационных выходов блока 14 памяти числовой код П, который в неявном виде.в соответствии с выражением (11) определяет величину номинального значения измеряемого отношения частотВ режиме "Работа" относительнаяпогрешность измерения приведенногок номинальному значению отношениячастот Г, и Е3 = -1(22)а диапазон измерения указанного отношения составляет(-(23)1 (й Лг) 2П 1 ( г нВ режимеНастройка относительнаяпогрешностьизмерения номинальногоизначения отношения частот Г и Едля;йР=Хф 2 где

Смотреть

Устройство для измерения отношения частот последовательностей импульсов