Цифровой периодомер

 

Применение: устройство относится к цифровой измерительной технике низких и инфранизких частот. Сущность изобретения: устройство содержит генератор меток времени, селектор, счетчик импульсов, два регистра памяти, блок индикации, шину входного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, детектор уровня сигнала, элемент И, формирователь строб-импульса, формирователь импульсов изменения кода, D-триггер, RS-триггер, шину "Пуск", компаратор кодов, формирователь импульсов переписи. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к цифровой измерительной технике низких и инфранизких частот.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет синхронизации момента начала формирования строб-импульса с моментом прихода пускового импульса.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового периодомера; на фиг. 2 - схема формирователя строб-импульса; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Цифровой периодомер содержит генератор 1 меток времени, селектор 2, счетчик 3 импульсов, первый регистр 4 памяти, блок 5 индикации, шину 6 входного сигнала, аналого-цифровой преобразователь 7, детектор 8 уровня сигнала, элемент И 9, формирователь 10 строб-импульса, формирователь 11 импульсов изменения кода, D-триггер 12, RS-триггер 13, шину "Пуск" 14, компаратор 15 кодов, второй регистр 16 памяти, формирователь 17 импульсов переписи.

Формирователь 10 строб-импульса (фиг. 2) содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18, первый 19, второй 20 и третий 21 D-триггеры.

Выход генератора 1 меток времени через селектор 2 соединен со счетным входом счетчика 3 импульсов, выход которого подключен к информационному входу регистра 4 памяти, выход которого соединен с блоком 5 индикации. Шина 6 входного сигнала соединена с входом АЦП 7 и входом детектора 8 уровня сигнала, выход которого подключен к первому входу элемента И 9, второй вход которого соединен с первым входом формирователя 10 строб-импульса, к которому подключен также чеpез формирователь 11 импульсов изменения кода выход младшего разряда АЦП 7. Выход элемента И 9 подключен к тактовому входу D-триггера 12, R- и D-входы которого соединены с установочным входом счетчика 3 импульсов, с которым соединен также выход R-триггера 13, R- и S-входы которого соединены соответственно с входом записи первого регистра 4 памяти и шиной "Пуск" 14. Выходы разрядов АЦП 7 подключены к первой группе входов компаратора 15 кодов непосредственно, а к второй группе входов компаратора 15 - через второй регистр 16 памяти, тактовый вход которого соединен с выходом D-триггера 12, подключенный к второму входу формирователя 10 строб-импульса, третий вход которого соединен с выходом компаратора 15 кодов, а выход формирователя 10 строб-импульса соединен с вторым входом селектора 2 импульсов и входом формирователя 17 импульсов переписи, выход которого соединен с входом записи регистра 4 памяти.

В формирователе 10 строб-импульса тактовый вход первого D-триггера 19 является первым входом формирователя, R-входы первого 19, второго 20 и третьего 21 D-триггеров, соединенные с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18, являются вторым входом, а тактовые входы второго 20 и третьего 21 D-триггеров, соединенные вместе, являются третьим входом. Выход третьего D-триггера 21 через второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 соединен с D-входом первого D-триггера 19, выход которого, являющийся выходом формирователя 10 строб-импульсов, соединен с D-входом второго D-триггера 20, выход которого, в свою очередь, соединен с D-входом третьего D-триггера 21.

Работу устройства поясняют диаграммы, приведенные на фиг. 3 а - измеряемый сигнал; б - сигнал с выхода детектора 8; в - импульсы с выхода АЦП 7; г - импульсы с формирователя 11; д - импульсы с выхода элемента И9; е - импульс с RS-триггера 13; ж - импульсы с выхода D-триггера 12; з - строб-импульс с выхода формирователя 10; и - импульсы с выхода компаратора 15; к - сигнал с выхода D-триггера 20; л - сигнал с выхода D-триггера 21.

Устройство для измерения периода сигнала работает следующим образом.

На вход АЦП 7 и детектора 8 уровня сигнала поступает синусоидальный периодический сигнал (фиг. 3а). Детектор уровня сигнала формирует сигнал "Лог. 1", если мгновенное значение напряжения сигнала | U_x| 0,8 U_c, и "Лог. 0", если | U_x | > 0,8 U_c (фиг. 3б), где U_c - амплитуда измеряемого сигнала. Для этого на шины детектора уровня сигнала подают соответственно постоянные напряжения 0,8 U_c и -0,8 U_c.

На выходе АЦП 7 формируется двоичный код, соответствующий напряжению входного сигнала; при каждом изменении кода (фиг. 3в) с формирователя 11 поступают короткие импульсы (фиг. 3г) на формирователь 10 строб-импульса и через элемент И 9 (если | U_x| 0,8 U_c)- на D-триггер 12 (фиг. 3д). После прихода сигнала "Пуск" сформируется перепад 0/1 (фиг. 3е), первый импульс с формирователя 11 переключит D-триггер 12 (фиг. 3ж). Перепад 0/1 с триггера записывает код АЦП 7 в регистр 16. После переключения D-триггера 12 на D-входе триггера 19 (фиг. 2) установится уровень "лог. 1" и следующий импульс с формирователя 11 переведет триггер 19 в состояние "лог. 1" - формируется начало строб-импульса (фиг. 3з). Открывается селектор 2 и счетчик 3 начинает счет импульсов генератора 1 меток времени. Компаратор 15 кодов зафиксирует за один период входного сигнала два совпадения (фиг. 3и); при первом совпадении переключится в состояние "лог. 1" D-триггер 20 (фиг. 3к), при втором - D-триггер 21 (фиг. 3л), на входе D-D-триггера 19 установится уровень "лог. 0" и следующий после этого импульс с формирователя 11 (фиг. 3г) переведет D-триггер 12 в состояние "лог. 0" - формируется конец строб-импульса (фиг. 3в). Селектор 2 закрывается, счетчик 3 прекращает счет.

Перед началом следующего измерения нужно установить в исходное состояние счетчик 3. Установку в исходное состояние счетчика 3, D-триггера 12 и формирователя 10 строб-импульса осуществляет RS-триггер 13. В исходном состоянии RS-триггер 13 находится в состоянии "0", с приходом импульса "Пуск" RS-триггер устанавливается в состояние "1".

По окончании строб-импульсa импульс с формирователя 17 импульсов переписи переносит информацию со счетчика 3 в регистр 4 памяти. Блок 5 индикации индицирует измеренное значение периода. Одновременно импульс переписи возвращает RS-триггер 13 в исходное состояние, это приводит к установке в исходное состояние счетчика 3, D-триггера 12 и формирователя 10 строб-импульса. То есть, после завершения цикла измерения узлы периодомера автоматически устанавливаются в исходное состояние, и с приходом импульса "Пуск" начнется новый цикл измерения.

Таким образом, формирование начала строб-импульса длительностью, равной измеряемому периоду, в момент поступления сигнала на разрешение измерения позволяет существенно уменьшить время ожидания начала измерения и, тем самым увеличить быстродействие пеpиодомера.

Формула изобретения

1. ЦИФРОВОЙ ПЕРИОДОМЕР, содержащий генератор меток времени, селектор, счетчик импульсов, первый регистр памяти, блок индикации, формирователь строб-импульса, формирователь импульсов переписи и RS-триггер, причем выход формирователя строб-импульса соединен с входом формирователя импульсов и вторым входом селектора, первый вход которого соединен с выходом генератора меток времени, а выход - со счетным входом счетчика импульсов, выход формирователя импульсов переписи подключен к входу записи первого регистра памяти, информационные входы которого соединены с выходами счетчика импульсов, а выходы - с входами блока индикации, выход RS-триггера подключен к установочному входу счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет синхронизации момента начала формирования строб-импульса с моментом прихода пускового импульса, в него введены детектор уровня сигнала, аналого-цифровой преобразователь, элемент И, второй регистр памяти, формирователь импульсов изменения кода, D-триггер и компаратор кодов, при этом входы аналого-цифрового преобразователя и детектора уровня сигнала подключены к шине входного сигнала, выходы разрядов аналого-цифрового преобразователя подключены к первой группе входов компаратора кодов и информационным входам второго регистра памяти, выходы которого соединены с второй группой входов компаратора кодов, выход младшего разряда аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу формирователя строб-импульса и второму входу элемента И, первый вход которого подключен к выходу детектора уровня сигнала, а выход - к тактовому входу D-триггера, выход формирователя импульсов переписи подключен к R-входу RS-триггера, S-вход которого соединен с шиной "Пуск", а выход подключен к D- и R-входам D-триггера, выход которого соединен с входом записи второго регистра памяти и вторым входом формирователя строб-импульса, третий вход которого соединен с выходом компаратора кодов.

2. Периодомер по п. 1, отличающийся тем, что формирователь строб-импульса содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и три D-триггера, тактовый вход первого D-триггера подключен к первому входу формирователя, R-входы первого, второго и третьего D-триггеров соединены с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и вторым входом формирователя, тактовые входы второго и третьего D-триггеров подключены к третьему входу формирователя, выход третьего D-триггера соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к D-входу первого D-триггера, выход которого соединен с D-входом второго D-триггера и выходом формирователя, выход второго D-триггера соединен с D-входом третьего D-триггера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3