Устройство для цифрового измерения разности частот электрических колебаний

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву р1)М, КЛ.2 (22) Заявлено 200677 . (21) 2497283/18-21 с присоединением заявки Но

G 01 R 23/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДИ 621. 317. .761(088.8) Опубликовано 05.06,80. Бюллетень Йо 21

Дата опубликования описания 080680

)тСГ(. 1)@ в;, r

1)д p ?"; ";?, -- - Иль (72) Авторы изобретения

В.В. Евдин т ?? ? (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ

ЧАСТОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к злектроиз- мерительной технике и может быть Испол ьзовано в измерителе разности низких частот.,5

Известно устройство для измерения отклонения частоты от номинального значения, содержащее блок измерения абсолютного значения отклонения периода, счетчик, формирующий код откло- fQ нения и блок сравнения кода счетчика с кодом регистра максимального отклонения (1)

Недостатком устройства является наличие в блоках линий задержки, огра-,15 ничивающих диапазон рабочих частот.

Известно устройство для цифрового измерения разности частот электрических колебаний.

Устройство построено на принципе 20 дискретного измерения фазового сдвига между двумя сигналами с дальнейшей обработкой в реверсивном счетчике и получении цифрового результата, пропорционального разности частот 25 этих сигналов.

Устройство содержит реверсивный счетчик, входы которого связаны с выходными клеммами через логические схемы ИЛИ, временные селекторы, триг-30 гер управления, формирователи импульсов и выходные триггеры, а выход— с цифровым индикатором, формирователь временного измерительного интервала, генератор эталонных импульсов, компаратор длительности пачки, образованный счетчиком импульсов, -дешифраторами, элементами задержки и схемой

НЕ.

В устройстве применены элементы задержки, расчитанные на определенные величины (1/б Т, 5/б Тх, 1/2 Т, где

Т вЂ” период сигйала второго канала). PJ .

Недостатком этого устройства является наличие линий задержки, существенно сужающих частотный диапазон сигналов, так как для нормальной работы требуется варьирование величинами задержек при изменении частоты .

Кроме того, устройство не позволяет производить накопление результата измерения для повышения точности измерения.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона входных сигналов, при этом дополнительно достигается повышение точности измерения разности частот электрических колебаний.

739430

20

35

45

55

65

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два триггера, счетные входы которых соединены с шинами входных сигналов соответственно, выходы первого триггера через первый и второй формирователи импульсов подключены к первым входам первого и второго временных селекторов, вторые входы которых через триггер управления подключены к выходу первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым выходом дешифратора, второй вход первого элемента ИЛИ подклюЧен к выходу элемента

"Запрет", входы которого соединены со вторым и третьим выходами дешифратора, входы которого подключены к первым выходам счетчика импульсов, а выходы первого и второго временных селекторов подключены ко входам второго элемента ИЛИ, выход второго триггера соединен со входом третьего формирователя импульсов, формирователь измерительного интервала, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого временных селекторов, генератор опорной частоты, блок коррекции и индикатор, в него введен полусумматор, разрядные входы которого подключены ко вторым выхо-дам счетчика импульсов, вхбды считывания и сброса полусумматора соединены с третьим и четвертными выходами формирователя измерительного интервала, а выходы полусумматора подключены ко входам индикатора, причем вход формирователя измерительного интервала подключен к выходу второго элемента ИЛИ и входу сброса счетчика импульсов, входы считывания в прямом и обратном кодах которого соединены с выходами .третьего и четвертого селекторов импульсов, вторые входы которых объединены и подключены к выходу третьего формирователя импульсов и ко входу опроса дешифратора, выходы генератора опорной частоты соединены со счетным входом счетчика импульсов, входы считывания коррекции которого подключены к выходам блока коррекции, первый вход которого подключен ко второму выходу формирователя интервалов, второй и третий входы блока коррекции соединены соответственно с первыми входами первого и второго временных селекторов, четвертый и пятый входы — соответственно со вторыми входами первого и второго временных селекторов, а шестой и седьмой входы — со входами первого элемента ИЛИ.

Цель достигается также тем, что блок коррекции содержит первый временной селектор, входы которого являются вторым и третьим входами блока, а выход через первый элемент ИЛИ подключен к первым входам второго, третьего и четвертого временных селекторов и к выходу пятого временного селектора, входы которого являются пятым и четвертым входами блока, причем вторые входы второго и третьего временных селекторов подключены к выходам первого и второго триггеров коррекции соответственно, первые входы которых соединены соответственно с выходами второго и третьего временных селекторов и являются выходами блока, второй вход второго триггера коррекции подключен к выходу пятого временного селектора и к первому входу триггера подготовки коррекций, выход которого соединен со вторым входом пятого временного селектора, а второй вход — с выходом шестого временного селектора, первый вход которого является первым входом блока и соединен с первым входом седьмого селектора, выход которого подключен ко второму входу первого триггера коррекции, а вторые входы шестого и седьмого временных селекторов являются шестыми и седьмыми входами блока коррекции.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 и 3— временные диаграммы работы устройства.устройство состоит из триггеров

1 и 2, формирователей 3-5 импульсов, временных селекторов 6-9, триггера

10 управления, элемента 11 ИЛИ, счетчика 12 импульсов со входами 13-16, дешифратора 17 с выходами 18-20, полусумматора 21 со входами 22 сброса, формирователя 23 измерительного интервала с выходами 24-27, индикатора 28, элемента 29 "Запрет", элемента 30 ИЛИ, генератора 31 опорной частоты, блока

32 для коррекции, содержащего селекторы 33-39, элемент 40 ИЛИ, триггеры

41 и 42 коррекции, триггер 43.

Устрбйство работает следующим образом.

Если на временной измерительный интервал Т фазовый сдвиг между импульсными последовательностями на выходах формирователей 3-5 изменяется монотонно и лишь в пределах от 0 до 2Ж рад, то реализуется первый вариант работы.

В этом случае на счетные входы триггеров 1 и 2 поступают импульсные сигналы частот Г, и Гg соответственно. На выходах входных триггеров 1 и 2 формируются меандровые противо-. фазные сигналы, формирователи 3-5 импульсов преобразуют меандровые сигналы в короткие импульсы, соответствующие по времени моменту перехода сигнала через нуль (обычнО от отрицательной полуволны и положительной).

Таким образом, период следования сформированных последовательностей равен 2Т и 2Т . Далее импульсный сигнал второго канала частоты f /2 поступает на первые входы временных

739430

Если число в счетчике 12 в момент опроса потенциально-импульсного де60 шифратора 17 М„„„ < N (М„„ „,то на выходе элемента 29 "Запрет" импульса не будет и, следовательно, осуществляется первый вариант работы устройства;

На фиг. 2 приведены эпюры сигналов

65 в различных точках схемы, отмеченных селекторов 6 и 7, 35 и 34, а сигнал первого канала частоты f< /2 на вход временных селекторов 8 и 9 и одновре-, менно на вход опроса 18 потенциальноимпульсного дешифратора 17. В зависимости от фазы управляющего напряжения на вторых входах временных селекторов

6 и 7, 35 и 34, поступающего с прямого и инверсного ныходов триггера

10 управления, импульсные последовательности частоты Г /2, сдвинутые на У рад, пропускаются через схему

11 ИЛИ на вход сброса счетчика и 1пульсов 12 и на вход формирователя

23 временного измерительного интервала, который состоит из делительных декад и схемы автоматики. С прямого и инверсного выходов 24 и 25 первого триггера декадного делителя частоты управляющее напряжение поступает на вторые входы временных селекторов .8 и 9, которые в зависимости от фазы этого напряжения пропускают импульсы частоты f /2 на нход считывания счетчика 12, если н прямом коде — на вход 13, если в обратном — на вхбд

14. С выходов 26 и 27 схемы автоматики формирователя 23 импульсы с периодом Т„ поступают на входы 22 сброса полусумматора 21, а на вход считывания счетчика 12 с генератора 31 поступают импульсы, следующие с периодом Т в течение времени между двумя срабатывающими импульсами. Информация о фазовом рассогласовании (двоичный код) в параллельной форме снимается со счетчика 12 в моменты прихода импульсов первого канала частоты f /2 и поступает на обработку в накопительный полусумматор 21.

Операция вычитания двоичных кодов осуществляется в накопительном полусумматоре 21 за счет инверсии кода одного из слагаемых и присвоения знака каждому слагаемому. Двоичный код в накопительном полусумматоре 21 в конце измерительного периода пропорционален разности частот входных сигналов, то есть N = bf К, где К коэффициент пропорциональности.

Если дополнительно Тдэи. паэт"р/=10, то N = д f ° 104 . Причем величина кода разности частот зависит от величины измерительного интервала, что позволяет различать близкие по своему зна-! чению частоты.

Если за время измерительного интервала Т„ „ разность фаз двух входных сигналов достигает значений близких к 0 или 2Ж, то реализуется второй вариант работы. Информационные выходы счетчика 12 соединены с потенциальными входами потенциально-импульсного дешифратора 17, на вход onроса которого поступают импульсы первого канала частоты Г, /2. В момент прихода импульса опроса на импульсных выходах 18-20 появляется импульс, причем, если в этот момент число в счетчике 12 меньше минимального порога срабатывания М (й,„;„, то импульс появится на выходе 18, если М,„;„ (N < (М „, то импульс — на выходах 18 и

19, если и ) и „, то импульс — на выходах 18-20.

Следовательно, если число в счетчике 12 н момент опроса потенциальноимпульсного дешифратора 17 N (М„;„, то импульс с выхода 18 через логйческий элемент 29 "Запрет", схему 30 ИЛИ-- -- поступает на счетный вход триггера 10 управления, который переключает селекторы 6, 7, 35, 34 и меняет фазы сигналов второго канала на %, далее процесс изменения фазового сдвига продолжается до следующего переключения.

Одновременно, импульс с выхода схемы

29 "Запрет" поступает в устройство

32 коррекции результата на вход временного селектора 36 управления коррекцией и в зависймости от фазы управляющего напряжения на втором его входе устанавливает триггер 43 в состояние "единица", который своим выходом открывает временной селектор 33 коррекции. Через временной селектор 33 коррекции проходит сигнал с выхода схемы 40 ИЛИ на вход 15 считывания данных коррекции в прямом коде счетчика 12. Таким образом, осуществляется коррекция на величину равную йрХ, = Т2 /Тэт Импульс коррекции с выхода селектора 33 коррекции одновременно устанавливает триггер 43 в со35 стояние "ноль".

Если число в счетчике 12 в момент опроса потенциально-импульсного . дешифратора 17 М ) N Ä, то импульс с выхода элемента 29 через схему

30 ИЛИ, триггер 10 управления и временные селекторы 6, 7, 35, 34 переключает фазу сигналов второго канала на

Ф и одновременно через временной селектор 36 управления коррекцией ус45 тановит триггер 43 в состояние "единица". Первый же импульс противофаэ:ной последовательности через временной селектор 38 установит триггер 41 в "единицу" и одновременно закроет

50 триггер 42, второй импульс с выхода схемы 40 ИЛИ через временной селектор

39 коррекции поступает на вход считывания данных коррекции в обратном коде 16 и одновременно устанавливает в "ноль" триггер 41, так осуществляется коррекция на величину В й„

Т2 /Тзт

739430 буквами (a,б,a,...) для случая Г (Q C T2) Для наглядности выбрано определенное соотношение между T и Т (T>/Т„ 20) и в соответствуюцем т масштабе показаны значения кодов в счетчйке 12 импульсов (Например: +1, -15,...).

Временные диаграммы (см. фиг. 3) поясняют работу предлагаемого устройства при соотношении f, C f2 .(T, p T ).

Как видно из @иаграмйы; устройство позволяет накапливать результат измерения за и периодов частоты, что повышает точность измерения разности близких частот. 15

Формула изобретения

1. Устройство для цифрового измерения разности частот электрических колебаний, содеРжашее два триггера, счетные входы которых соединены с шинами входных сигналов соответственно, выходы первого триггера через первый и второй формирователи импульсов подключены к первым входам первого и второго временных селекторов, вторые входы которых через триггер управления подключены к выходу первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым выходом дешифратора, второй вход Первого элемента

ИЛИ подключен к выходу элемента "Запрет", входы которого соединены со вторым и третьим выходами дешифратора, входы которого подключены к первым выходам счетчика импульсов, а выходы первого и второго временных селекторов подключены ко" входа% второго элемента ИЛИ, выход второго 40 триггера соединен со входом третьего формирователя импульсов; формирователь измерительного интервала, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам 45 третьего и четвертого временных селекторов, генератор опорной частоты, блок коррекции и индикатор, о т л и— ч а ю. ц е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона вход- 5(1 ных сигналов и повышения"точности йзмерения, в него введен полусумматор, разрядные входы которого подключены ко вторым выходам счетчика импульсов, входы считывания и сброса пОлусумматора соединены с третьим и четвертыми выходами формирователя измерительного интервала, а выходы полусумматора подключенй ко входам индикатора, причем вход формйрователя измерительного интервала подключен к выходу второго элемента ИЛИ и к счетному входу счетчика импульсов, входы считывания в прямом и обратном кодах которого соединены с выходами третьего и четвертого селекторов импульсов, вторые входы которых объединены и подключены к выходу третьего формирователя импульсов и ко входу опроса дешифратора, выходы генератора опорной частоты соединены со счетным входом счетчика импульсов, входы считывания коррекции которого подключены к выходам блока коррекции, первый вход которого подключен ко второму выходу формирователя измерительных интервалов, второй и третий входы блока коррекции соединены соответственно с первыми входами первого и второго временных селекторов, четвертый и пятый входы — соответственно со вторыми входами первого и второго временных селекторов, а шестой и седьмой входы. — со входами первого элемента ИЛИ.

2. Устройство по п. 1, о т л и .ч а ю щ е е с я тем, что блок коррекции содержит первый временной селектор, вхОды которого являются вторым и третьим входами блока, а выход через первый элемент ИЛИ подключен к первым входам второго, третьего и четвертого временных селекторов и к выходу пятого временного селектора, входы которого являются пятым и чет вертым входами блока, причем вторые входы второго и третьего временных селекторов подключены к выходам первого и второго триггеров коррекции соответственно, первые входы которых соединены соответственно с выходами второго и третьего временных селекторов и являются выходами блока, второй вход второго триггера коррекции подключен к выходу пятого временного селектора и к первому входу триггера подготовки коррекции, выход которого соединен со вторым входом пятого временного селектора, а второй вход— с выходом шестого временного селектора, первый вход которого является первым входом блока и соединен с первым входом седьмого селектора, выход которого подключен ко второму входу первого триггера коррекции, а вторые входы шестого и седьмого временных селекторов являются шестыми и седьмыми входами блока коррекции.

ИстоЧники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ю 535522, кл. G 01 R 23/10.

2. Авторское свидетельство СССР

У 495616, кл. С 01 R 23/10, 15,12.75.

739430

М

Закаэ 4316/1

Тираж 1019 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раумская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Новоселов

Редактор Н.. Шильникова Техред И. Асталош Корректор М. Пожо