การสร้างช่วงเวลาโดยเคาน์เตอร์ดิจิทัล การวัดช่วงเวลา การออกแบบอุปกรณ์แสดงผล

ขนาดที่เล็กลงและประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นกว่ารุ่นก่อนหน้า GT658 เมตรทำให้เป็นรุ่นใหม่ เครื่องวัดเวลา บริษัท GuideTech เหมาะสำหรับการใช้งานที่กว้างขึ้น

เครื่องวัด GuideTech สามารถขยายได้ง่ายและทำงานในระบบโมดูลาร์ ซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานได้ในโซลูชัน CTIA ที่ใช้ PCI, PCIe, PXI, PXIe รวมถึงระบบรวม (ISS)

ความละเอียดเวลา:
รุ่น GT668-1 \u003d 0.9 pS
รุ่น GT668-2 \u003d 1.8 pS
รุ่น GT668-15 \u003d 15 pS
รุ่น GT668-40 \u003d 40 pS

จับเวลา GT668 - ความก้าวหน้าที่แท้จริงในเทคโนโลยีการจับเวลาและการทดสอบความเร็วสูง ด้วยเทคโนโลยีอันทรงพลังของการประทับเวลาอย่างต่อเนื่องทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้ทริกเกอร์เสริมเครื่องหมายแม่แบบและวงจรการกู้คืนเวลา

ด้วย GuideTech Time Meter คุณสามารถตรวจสอบประสิทธิภาพแบบอนุกรมและการวิเคราะห์การกระวนกระวายใจที่สมบูรณ์ในเวลาไม่กี่มิลลิวินาทีวัดประสิทธิภาพได้อย่างรวดเร็วและอัตโนมัติและทำการตรวจสอบในสภาพแวดล้อมการผลิตที่มีความแม่นยำสูงบนแพลตฟอร์ม ATE ใด ๆ รวมถึงเครื่องมือในบ้านราคาประหยัด

การ์ด GT668 PXI และ PXIe สามารถขยายได้ถึง 34 ช่องอินพุตด้านเดียวในแชสซี 3U PXI & PXIe หนึ่งช่อง

GT668 สามารถวัดความถี่ระยะเวลาความกว้างของพัลส์การกะระยะ Tpd เวลาขึ้น / ตกข้อผิดพลาดของเวลา 1 PPS กระวนกระวายใจการล็อกเฟสและการสั่นของนาฬิกาการมอดูเลตสเปกตรัมและอื่น ๆ

แชสซี GuideTech GT668 PXI 3U เป็นแพลตฟอร์มที่ขยายได้ในระดับอุตสาหกรรมที่ให้ความแม่นยำสูง 100 MHz พร้อมการสอบเทียบที่ควบคุมโดย NIST เพื่อสร้างระบบทดสอบที่ดีที่สุดในราคาประหยัด

พื้นที่ใช้งาน:
- ตรวจสอบ 1 ปชส
- มิเตอร์อุตสาหกรรมความเร็วสูง
- ห้องปฏิบัติการและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
- เปลี่ยนระยะเวลาการเต้นของชีพจร
- วงจรเฟสล็อคและการมอดูเลตความถี่
- ความแปรปรวนของอัลลัน
- การวัดความถี่กระวนกระวายใจและการกะระยะ
- สารกึ่งตัวนำ ATE
- การซิงโครไนซ์ระบบเรดาร์เลเซอร์และอัลตราโซนิก
- การส่งข้อมูลเวลา
- เวลาจริงแสตมป์เวลา

ซอฟต์แวร์:
- แพ็คเกจซอฟต์แวร์และ API
- Windows 32 บิต 64 บิต
- LINUX 32 บิต 64 บิต
- NI LabVIEW
- Python
- Java
- การพัฒนา / สนับสนุนซอฟต์แวร์ที่กำหนดเอง

คุณสมบัติ:
- ระดับเสียงต่ำมาก
- ความแม่นยำความยืดหยุ่นและความเร็วในการวัดสูง (4M m / s ต่อช่อง)
- เอาต์พุตที่ตั้งโปรแกรมได้สองแบบ
- การซิงโครไนซ์ UTC กับ 1 PPS
- ไทม์ไลน์ NIST ที่ควบคุมในตัว
- การเปลี่ยนจากระบบห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ไปเป็นเครื่องมือที่พร้อมสำหรับการผลิตโดยตรง
- ขยายได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างระบบ PXI / PXIe ที่ซับซ้อนด้วยการ์ดสูงสุด 17 ใบ / ช่องซิงค์ 34 ช่อง
- จับคู่ระบบ ATE ได้อย่างง่ายดาย

มีสองวิธีหลักในการวัดระยะเวลาและช่วงเวลา:

ออสซิลโลกราฟี;

การนับอิเล็กทรอนิกส์

การวัดช่วงเวลาด้วยออสซิลโลสโคปจะดำเนินการบนออสซิลโลแกรมของแรงดันไฟฟ้าภายใต้การตรวจสอบโดยใช้การกวาดเชิงเส้น เนื่องจากข้อผิดพลาดที่สำคัญในการนับจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่วงเวลารวมทั้งเนื่องจากความไม่เป็นเชิงเส้นของการกวาดข้อผิดพลาดทั้งหมดในการวัดช่วงเวลาคือไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ข้อผิดพลาดที่น้อยกว่ามากนั้นมีอยู่ในช่วงเวลาพิเศษที่มีการหมุนวน

ปัจจุบันวิธีการนับอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับการวัดช่วงเวลาและช่วงเวลา หลัก ๆ คือ:

วิธีการวัดช่วงเวลาแบบดิจิทัล

วิธีการแก้ไข

วิธีเวอร์เนีย

วิธีการวัดช่วงเวลาแบบดิจิทัล

หลักการของการวัดระยะเวลาของสัญญาณฮาร์มอนิกโดยวิธีดิจิตอลโดยใช้เครื่องวัดความถี่ดิจิตอลอธิบายไว้ในรูป 17.1 ซึ่งแสดงแผนภาพบล็อกของอุปกรณ์ในโหมดการวัดระยะเวลาของการสั่นของฮาร์มอนิกและแผนภาพเวลาที่สอดคล้องกับการทำงาน

การวัดช่วงเวลา T x วิธีการดิจิทัลจะขึ้นอยู่กับการเติมด้วยพัลส์ตามด้วยช่วงเวลาที่เป็นแบบอย่าง T เกี่ยวกับและการนับจำนวน ม x แรงกระตุ้นเหล่านี้

องค์ประกอบทั้งหมดของอุปกรณ์และการกระทำของอุปกรณ์ได้รับการวิเคราะห์ในประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการวัดความถี่ องค์ประกอบโครงสร้างของเครื่องกำเนิดความถี่อ้างอิงเมื่อวัดระยะเวลาจะกล่าวถึงด้านล่าง

รูป: 3.6. วิธีดิจิตอลสำหรับการวัดช่วงเวลา: a - แผนภาพบล็อก; b - แผนภาพเวลา

สัญญาณฮาร์มอนิกคาบ T x ที่คุณต้องการวัดหลังจากผ่านอุปกรณ์อินพุต VU (ยู 1 - สัญญาณเอาต์พุต WU) และเครื่องปรับชีพจร F2 แปลงเป็นลำดับของพัลส์สั้น ๆ คุณ 2 วินาที ช่วงเวลาที่ใกล้เคียงกัน ในอุปกรณ์สำหรับการก่อตัวและควบคุม UVA พัลส์แฟลชจะเกิดขึ้นจากพวกมัน และ hรูปร่างสี่เหลี่ยมและระยะเวลา T xมาที่หนึ่งในอินพุตของตัวเลือกเวลา อา. พัลส์สั้นจะถูกส่งไปยังอินพุตที่สองของตัวเลือกนี้ คุณ 4 โดยมีระยะเวลาติดตามผลที่เป็นแบบอย่าง T เกี่ยวกับสร้างโดย shaper F1 จากการแกว่งของเครื่องกำเนิดความถี่อ้างอิง GOCH.

ตัวเลือกเวลา อา ผ่านไปที่เคาน์เตอร์ MF ม x การนับพัลส์ คุณ 4 ชั่วครั้งชั่วคราว T xเท่ากับระยะเวลาของพัลส์แฟลช และ h... ระยะเวลาที่วัดได้ T xดังต่อไปนี้จากรูปที่ 17.1, ข,

T x = M x T เกี่ยวกับ + Δt d,(3.6)

ที่ไหน Δt d = Δtถึง - Δt n - ข้อผิดพลาดการแยกแยะทั่วไป Δt nและ ถึง - ข้อผิดพลาดในการแยกแยะของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่วงเวลา T x.

โดยไม่คำนึงถึงข้อผิดพลาดของสูตร (17.1) Δt d จำนวนพัลส์ที่เคาน์เตอร์ได้รับ ม x \u003d T x/T เกี่ยวกับและระยะเวลาที่วัดได้เป็นสัดส่วนกับ ม x

T x = M x T เกี่ยวกับ. (3.7)

รหัสเอาต์พุตตัวนับ ระดับกลาง การอ่านข้อมูลดิจิทัล UCI, สอดคล้องกับจำนวนพัลส์การนับที่เขานับ ม xและการอ่าน TsOU- งวด T xเนื่องจากช่วงเวลาการทำซ้ำของพัลส์การนับ และ 5 ถูกเลือกจากอัตราส่วน T เกี่ยวกับ \u003d 1 - nที่ไหน p - จำนวนเต็ม. ตัวอย่างเช่นสำหรับ ป = 6 UCO แสดงหมายเลข ม x, ตรงกับช่วงเวลา T xแสดงเป็นμs

ข้อผิดพลาดในการวัดระยะเวลา T xเช่นเดียวกับในการวัดความถี่มี ส่วนประกอบที่เป็นระบบและสุ่ม.

ส่วนประกอบที่เป็นระบบ ขึ้นอยู่กับความเสถียร δ ตร.ม. ความถี่อ้างอิง GOCH (คริสตัลออสซิลเลเตอร์) และ สุ่ม ส่วนใหญ่พิจารณาจากข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่าง Δt dที่กล่าวถึงข้างต้น สะดวกในการพิจารณาค่าสูงสุดของข้อผิดพลาดนี้โดยการเปลี่ยนแปลงจำนวนพัลส์การนับที่เทียบเท่ากัน ม x โดย± 1.

ประเด็น ข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่างสัมบูรณ์สูงสุด สามารถพิจารณาได้จากความแตกต่างระหว่างค่าคาบเวลาสองค่า T xได้จากสูตร (17.2) ที่ ม x± 1 และ ม x และเท่าเทียมกัน Δ T x \u003d± T เกี่ยวกับ.

ที่สอดคล้องกัน ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์สูงสุด

δ = ± Δ T x / T x \u003d ± 1 / ม x \u003d ± 1 / ( T x f เกี่ยวกับ),

ที่ไหน ฉเกี่ยวกับ = 1/ T เกี่ยวกับ - ค่าของความถี่ที่เป็นแบบอย่างของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า GOCH.

ข้อผิดพลาดในการวัดยังได้รับผลกระทบจากสัญญาณรบกวนในช่องสัญญาณของการก่อตัวของแฟลช - พัลส์ และ 3 และการนับพัลส์ และ 4 (รูปที่ 17.1, และ), แนะนำการมอดูเลตชั่วคราวในตำแหน่งของพวกเขาตามกฎสุ่ม อย่างไรก็ตามในอุปกรณ์จริงที่มีอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนมากข้อผิดพลาดในการวัดเนื่องจากอิทธิพลของเสียงรบกวนนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่าง

ข้อผิดพลาดในการวัดสัมพัทธ์ทั้งหมดของช่วงเวลาจะถูกกำหนดเป็นเปอร์เซ็นต์โดยสูตร

(3.8)

จากนิพจน์ (17.3) เป็นไปตามนั้นเนื่องจากข้อผิดพลาดในการแยกแยะ ข้อผิดพลาดในการวัดของช่วงเวลา T x เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อลดลง

ความแม่นยำในการวัดสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มความถี่ ฉเกี่ยวกับ หวีความถี่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า (โดยการคูณความถี่ของคริสตัลออสซิลเลเตอร์ใน กู่ ครั้ง) เช่น โดยการเพิ่มจำนวนพัลส์การนับ ม x. เพื่อจุดประสงค์เดียวกันจะมีการนำตัวแบ่งความถี่ของสัญญาณที่ศึกษาด้วยปัจจัยการหารเข้าสู่วงจรหลังจากอุปกรณ์อินพุต ถึง (ในรูปที่ 17.1, และไม่แสดง) สิ่งนี้ต้องใช้การวัด ถึง ช่วงเวลา T x และใน ถึง ครั้งที่ข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่างสัมพัทธ์ลดลง

ข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่างสามารถลดลงและ วิธีการวัดด้วยการสังเกตหลายครั้ง... อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ช่วยเพิ่มเวลาในการวัดได้อย่างมาก ในเรื่องนี้ได้มีการพัฒนาวิธีการที่ช่วยลดข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่างโดยเพิ่มเวลาในการวัดให้น้อยลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งรวมถึง: วิธีการแก้ไขวิธีเวอร์เนีย

วิธีการแก้ไข

วิธีการแก้ไขประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่านอกเหนือจากจำนวนเต็มของช่วงเวลาของพัลส์การนับที่เติมช่วงเวลาที่วัดได้ส่วนเศษส่วนของช่วงเวลาที่อยู่ระหว่างการอ้างอิงและพัลส์การนับแรกรวมถึงระหว่างพัลส์การนับครั้งสุดท้ายและช่วงเวลาจะถูกนำมาพิจารณาด้วย

การวัดช่วงเวลาโดยวิธีการแก้ไขอธิบายไว้ในรูปที่ 17.2.

รูป: 3.7. การวัดช่วงเวลาโดยการแก้ไข และ - ช่วงที่วัดได้, b - พัลส์การนับ, c - พัลส์เอาท์พุทตัวขยาย, r -กลุ่มของพัลส์การนับที่สะท้อนถึงช่วงเวลาที่ขยายออกไป

ให้วัดช่วงเวลา T xจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดซึ่งระบุโดยสองพัลส์ และ n และ และ, ตามลำดับ (รูปที่ 17.2, และ). สันนิษฐานว่าจุดเริ่มต้นของช่วงเวลาที่วัดได้ไม่ได้เชื่อมต่อพร้อมกันกับพัลส์การนับที่แสดงในรูปที่ 17.2, ก, ข.

เพื่อลดส่วนประกอบของข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่าง ( Δt nและ ถึง) ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่วงเวลา T xตามข้อผิดพลาดเหล่านี้ช่วงเวลาจะขยายออกไป ถึง ครั้งและแต่ละครั้งวัดโดยการเติมพัลส์การนับ โดยคำนึงถึงความไม่ถูกต้องของตัวขยายในทางปฏิบัติจะมีการขยายช่วงเวลาที่ยาวขึ้นเช่นช่วงเวลา τ 1 = 2T เกี่ยวกับ - Δt n และ τ 2 = 2T เกี่ยวกับ – ถึง (รูปที่ 17.2 ค) ตัวขยายถูกสร้างขึ้นโดยใช้วิธีการปกติในการชาร์จและการคายประจุตัวเก็บประจุในอัตราที่แตกต่างกัน

ในรูป 17.2, ใน พัลส์เอาต์พุตตัวขยายจะแสดงขึ้น และ k1 และ และ k2การกำหนดจุดสิ้นสุดของช่วงเวลาที่ขยายออกไปและช่วงเวลาที่ขยายออกไปจะถูกแสดงโดย k 1 τ 1 และ k 2 τ 2.

ระยะห่างที่เพิ่มขึ้นและระยะห่าง τเกี่ยวกับ ระหว่างปลายพัลส์ τ 1 และ τ 2 วัดแบบดิจิทัลโดยใช้ช่องที่มีตัวเลือกเวลาและตัวนับ พัลส์การนับที่ได้รับที่อินพุตของแต่ละตัวนับเมื่อทำการวัดช่วงเวลาที่ขยายจะแสดงในรูปที่ 17.2, ก. ช่วงเวลาที่วัดได้ดังต่อไปนี้จากรูปที่ 17.2 สามารถแสดงเป็น

k 1 τ 1 \u003d N 1 T เกี่ยวกับ + Δt k1; k 2 τ 2 \u003d N 2 T เกี่ยวกับ + Δt k2; τ about \u003d N o T about, (3.9)

ที่ไหน ถึง 1 และ ถึง 2 - ปัจจัยการขยายตัว ไม่มี, ไม่มี 1และ ไม่มี 2 - จำนวนพัลส์การนับที่เติมเต็มช่วงเวลาที่ทำเครื่องหมายไว้และ Δt k1 และ Δt k2- ข้อผิดพลาดในการแยกแยะของการวัดช่วงเวลาที่ขยายออกไป

รูปที่. 17.2 จะเห็นว่าช่วงเวลาที่ต้องการ

T x = τเกี่ยวกับ + τ 1 - τ 2.

การแทนที่พารามิเตอร์ในนิพจน์นี้ τเกี่ยวกับ, τ 1 และ τ 2คำนวณโดย (17.4) เราพบว่า

T x = N o T o + (N 1 T เกี่ยวกับ + Δt k1)/ถึง 1 – (N 2 T เกี่ยวกับ + Δt k2)/ถึง 2. (17.5)

ถ้าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเหมือนกัน ( ถึง 1 = ถึง 2 = ถึง), เราได้รับ

T x = T เกี่ยวกับ [ไม่มี+(ไม่มี 1 – ไม่มี 2)/ถึง+(Δt k1 – Δt k2)/ถึง]. (3.10)

ข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่าง Δt k1 และ Δt k2มีการกระจายสม่ำเสมอโดยมีขีด จำกัด 0 ... T เกี่ยวกับและความแตกต่าง Δt k1 – Δt k2 แจกจ่ายตามกฎสามเหลี่ยมโดยมีขีด จำกัด ± T เกี่ยวกับ... ดังนั้น ข้อผิดพลาดในการสุ่มตัวอย่างสูงสุดเมื่อวัดช่วง T x เท่ากับ T เกี่ยวกับ/ถึง และลดลงเมื่อค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเพิ่มขึ้น k. อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติสัมประสิทธิ์นี้ถูกเลือกให้เท่ากับ 128 หรือ 256 เนื่องจากเมื่อเพิ่มขึ้นอีกข้อผิดพลาดของตัวขยายช่วงเวลาจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

วิธีเวอร์เนีย

หนึ่งในความหลากหลายของวิธีการแก้ไขคือวิธีเวอร์เนียซึ่งมักใช้ในเทคนิคการวัดขนาดเชิงเส้น โดยหลักการแล้วช่วงเวลาของเวอร์เนียร์จะช่วยลดข้อผิดพลาดของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการนับ อย่างไรก็ตามในอุปกรณ์ส่วนใหญ่พัลส์การนับจะซิงโครไนซ์กับจุดเริ่มต้นของช่วงเวลาและมีเพียงข้อผิดพลาดสุดท้ายเท่านั้นที่ลดลง

แผนภาพบล็อกของเครื่องวัดช่วงเวลาที่มีการนับเวอร์เนียร์แสดงในรูปที่ 17.3, และ.

ชีพจร และ n ช่วงเวลาเริ่มต้นเริ่มต้น เครื่องกำเนิดพัลส์เคาน์เตอร์ ด้วยการกระตุ้นด้วยแรงกระแทกและผลกระทบ ทริกเกอร์ 1... ทริกเกอร์เอาต์พุตพัลส์ปลดล็อค ตัวเลือก 1 และการนับพัลส์ด้วยจุดเริ่มต้น T เกี่ยวกับ. แรงกระตุ้น และ สิ้นสุดช่วงเวลา ทริกเกอร์ 1 ย้ายไปที่ตำแหน่งเริ่มต้นและการนับจะหยุดลง ตัวนับแก้ไขจำนวน นช่วงเวลาการนับจำนวนเต็มจำนวนเต็ม เมื่อสิ้นสุดช่วงเวลาการเริ่มต้นจะเกิดขึ้น เครื่องกำเนิดพัลส์เวอร์เนียพร้อมกับแรงกระตุ้น ทริกเกอร์ 2 เปิดขึ้น ตัวเลือก 2. เวอร์เนียร์พัลส์ด้วยจุด

T n = (n - 1) T o / n,

ที่ไหน p - จำนวนเต็มบางส่วนถูกป้อนเข้ากับตัวนับของเวอร์เนียร์พัลส์และถึง รูปแบบการจับคู่.

รูป: 3.7. วิธี Vernier สำหรับการวัดช่วงเวลา: a - แผนภาพบล็อก; b - แผนภาพเวลา

เมื่อเวลาผ่านไปช่วงเวลาระหว่างพัลส์ที่อยู่ติดกันของลำดับการนับและลำดับเวอร์เนียจะลดลงและเมื่อค่าต่ำสุดพัลส์จะเริ่มทับซ้อนกัน วงจรบังเอิญจะถูกกระตุ้นซึ่งมีผลต่อพัลส์ ตัวเลือก 2 และนำไปสู่การยุติการนับช่องเวอร์เนีย เครื่องนับพัลส์เวอร์เนียบันทึกจำนวนของเวอร์เนียร์พัลส์ k.

ดังที่เห็นจากรูปที่ 17.3, b, ช่วงเวลาที่วัดได้สามารถแสดงเป็นผลรวมได้

T x = NT เกี่ยวกับ + ถึง, (3.11)

ถึง = kT เกี่ยวกับ – kТ n– Δt kn \u003d kT o / p– Δt kn, (3.12)

Δt kn - ข้อผิดพลาดเนื่องจากความบังเอิญที่ไม่ถูกต้องของด้านหน้าของการนับและพัลส์เวอร์เนีย

เราได้รับการแทนที่ (17.8) เป็น (17.7)

T x = NT เกี่ยวกับ + kT o / p– Δt kn, (3.13)

จำนวน k กำหนดลักษณะของระยะเวลาของช่วงเวลา ถึงแสดงเป็นเศษส่วนของคาบ T เกี่ยวกับ... ปริมาณ T o / nเรียกว่าขั้นตอนของเวอร์เนียร์

อุปกรณ์การอ่านของอุปกรณ์เชื่อมต่อกับเคาน์เตอร์ทั้งสองในลักษณะที่หมายเลข น ได้รับการแก้ไขด้วยตัวเลขที่สำคัญที่สุดและ k - ในคนที่อายุน้อยกว่า โดยปกติ ป \u003d 10 ม ม \u003d\u003d 1 หรือ 2 จากนั้นค่าจะนับจากบิตที่มีนัยสำคัญน้อยที่สุดของอุปกรณ์การอ่าน ถึง ในส่วนที่สิบหรือร้อย T เกี่ยวกับ.

ยกตัวอย่างเช่น T เกี่ยวกับ \u003d 100 ns, T n\u003d 99 ns, ก T x \u003d 1813 ns. การนับถอยหลังของบิตที่สำคัญที่สุดของอุปกรณ์การอ่านจะเท่ากับ 18 และช่วงเวลา ถึง จะเป็น 13 ns ความบังเอิญของแรงกระตุ้นจะเกิดขึ้นเมื่อความเท่าเทียมกัน 13 \u003d k100 – k99 เหตุใดการนับถอยหลังของเลขนัยสำคัญน้อยที่สุด k \u003d\u003d 13. จำนวนรวมคือ 1813 ซึ่งสอดคล้องกับระยะเวลาของช่วงเวลาที่วัดได้ในหน่วยนาโนวินาที

เวอร์เนียและพัลส์การนับมักเกิดขึ้นจากแรงดันไฟฟ้าไซน์ที่สร้างขึ้นโดยออสซิลเลเตอร์ที่มีการคงตัวของควอตซ์ เนื่องจากความไม่แน่นอนของระดับการก่อตัวระยะเวลาของการนับและเวอร์เนียร์พัลส์จึงผันผวนตามค่าเฉลี่ย T เกี่ยวกับและ ท. n. ที่มีจำนวนมาก ป ซึ่งอาจนำไปสู่การจับคู่ที่ผิดพลาด ความไม่เสถียรของเฟสเริ่มต้นของเครื่องกำเนิดพัลส์เวอร์เนียมีผลเช่นเดียวกัน ปัจจัยเหล่านี้จำกัดความแม่นยำในการวัด

ในบทความนี้ได้มีการพัฒนาอุปกรณ์สำหรับวัดช่วงเวลา ตามการมอบหมายช่วงเวลาสามารถอยู่ในช่วง 1ms - 32C

ในการวัดช่วงเวลาระหว่างสองเหตุการณ์จำเป็นต้อง "เติม" ช่วงเวลาที่วัดได้ด้วยพัลส์จากนั้นนับจำนวนพัลส์

เมื่อนำไปใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์หมายความว่า:

โดยการกำหนดเหตุการณ์ที่สอดคล้องกับจุดเริ่มต้นของช่วงเวลาเริ่มต้น "เครื่องกำเนิดไฟฟ้า" ที่สร้างลำดับของพัลส์ของช่วงเวลาหนึ่ง

จัดเรียงการนับพัลส์สำหรับลำดับที่กำหนด

ในกรณีที่ตรงกับการสิ้นสุดของช่วงเวลาให้หยุด "เครื่องกำเนิดไฟฟ้า"

- "ออก" ค่าของจำนวนพัลส์ไปยังพอร์ตที่ระบุ

- "รีเซ็ต" ค่าของตัวนับอิมพัลส์

แผนภาพการทำงานของการวัดช่วงเวลา

คำอธิบายของอัลกอริทึมของอุปกรณ์

ที่จุดเริ่มต้นของโปรแกรมเวกเตอร์ขัดจังหวะทั้งหมดของโปรเซสเซอร์นี้จะแสดงรายการอินเทอร์รัปต์แรกคือเวกเตอร์รีเซ็ต (rjmp รีเซ็ต)

ในรูทีนย่อยนี้โหนดอุปกรณ์ต่อพ่วงที่จำเป็นของไมโครคอนโทรลเลอร์จะเริ่มต้น ได้แก่ :

พอร์ต A ถูกกำหนดค่าให้เป็นเอาต์พุต

พอร์ต C ถูกกำหนดค่าให้เป็นเอาต์พุต

พอร์ต D กำหนดค่าสำหรับการป้อนข้อมูล

การขัดจังหวะที่กำหนดค่าได้int 1 (การขัดจังหวะการล่มสลาย)

การขัดจังหวะที่กำหนดค่าได้int 0 (ขัดจังหวะขอบ)

กำหนดด้านบนของสแต็ก

ส่วนเริ่มต้นของโปรแกรมจะจบลงด้วยคำสั่งSEI - อนุญาตให้ทำงานขัดจังหวะ

เมื่อมาถึงหน้าพัลส์ (ที่เอาต์พุตint 1 (PD 3)) การขัดจังหวะถูกสร้างขึ้นint 1 ตัวนับคำสั่ง "ไป" จากวงจรหลักไปยังตารางเวกเตอร์ขัดจังหวะที่อยู่ $ 0004 มีคำสั่งให้ไปที่ตัวจัดการขัดจังหวะEXT _ INT 1.

ในรูทีนการบริการขัดจังหวะตัวนับตัวจับเวลา T0 จะถูกปรับ

ตัวจับเวลาถูกตั้งค่าเป็นหมายเลขเปรียบเทียบ (125) ค่าพรีสแคลเลอร์ (8) และโหมดการทำงาน (รีเซ็ตโดยบังเอิญ) ซึ่งหมายความว่าค่าในตัวนับจะเพิ่มขึ้นเป็นเวลาแปดรอบของการทำงานของโปรเซสเซอร์ เมื่อถึง 125 (125 * 8 \u003d 1,000 ด้วยความถี่สัญญาณนาฬิกา 1MHz ระยะเวลานาฬิกาถึง 1 μs, 1,000 μs - 1 ms) จะเกิดการขัดจังหวะ T0 โดยบังเอิญ ดังนั้นทุกๆ 1ms T0 จะทริกเกอร์อินเทอร์รัปต์ ทีมreti ตัวจัดการขัดจังหวะสิ้นสุดลงตัวนับโปรแกรมจะกลับไปที่ลูปหลัก (โดยที่การขัดจังหวะคือ)

ทุกๆ 1msT0 ทริกเกอร์ TIM0_COMP interrupt การดำเนินการหนึ่งจะดำเนินการในการขัดจังหวะนี้ - เพิ่มคู่รีจิสเตอร์Z ต่อหน่วย. นี่คือจุดสิ้นสุดของการขัดจังหวะ

เมื่อพัลส์สลายตัว (บนพิน int0 (PD2)) อินเทอร์รัปต์ int0 จะถูกสร้างขึ้น ในรูทีนย่อยนี้เนื้อหาของการลงทะเบียนดัชนีZ ถูกคัดลอกไปยังพอร์ต (A และ C) จากนั้นเนื้อหาของการลงทะเบียนการนับจะถูกรีเซ็ตเป็นศูนย์ตามด้วยตัวนับตัวจับเวลา T0 (0 ถูกเขียนลงในทะเบียนควบคุมของตัวนับ) สิ่งนี้จะยุติการหยุดชะงัก

แผนภาพไฟฟ้าเบื้องต้น

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักเรียนนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษานักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานของพวกเขาจะขอบคุณมาก

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru/

งานหลักสูตร

ในหัวข้อนี้: " การออกแบบและวัดผม ช่วงเวลา»

สร้างเสร็จโดย: Pashko A.N

กลุ่ม ES-52

ตรวจสอบแล้ว:Protasova T.A.

จากความหลงใหล

บทนำ

1. วิธีการวัดช่วงเวลา

2. การพัฒนาโครงร่างโครงสร้างและการทำงานของอุปกรณ์

3. การพัฒนาแผนผังของอุปกรณ์

3.1 ทางเลือกของฐานองค์ประกอบ

3.2 การออกแบบโครงร่างสำหรับการเลือกขอบของช่วงเวลา

3.3 การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

3.4 การออกแบบตัวแบ่งความถี่

3.5 การสังเคราะห์ตัวนับ BCD แบบลบด้วยลำดับการนับ 8421 + 6 บน D-flip-flop

3.6 การออกแบบอุปกรณ์แสดงผล

3.6.1 การสังเคราะห์ตัวแปลงรหัส

3.6.2 การสังเคราะห์รีจิสเตอร์แบบขนานกับการรับข้อมูลเฟสเดียว

3.7 การออกแบบตัวแปลงขนานกับอนุกรม

3.8 การออกแบบอุปกรณ์ควบคุม

3.8.1 การสังเคราะห์ตัวนับที่มีค่าคอนเวอร์ชั่น 16

3.8.2 การออกแบบวงจรรีเซ็ต

3.8.3 การออกแบบเส้นหน่วงเวลา

สรุป

รายการอ้างอิง

บทนำ

วงจรดิจิทัลเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและการผลิตซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาการวิจัยการออกแบบและการผลิตระบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งการเปลี่ยนแปลงและการประมวลผลข้อมูลเกิดขึ้นตามกฎหมายของฟังก์ชันที่ไม่ต่อเนื่อง การพัฒนาอุตสาหกรรมของวงจรดิจิทัลมีสองทิศทาง: พลังงาน (พลังงาน) ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงกระแสตรงและกระแสสลับสำหรับความต้องการของโลหะการลากไฟฟ้าอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าและข้อมูลซึ่งรวมถึงอุปกรณ์เสียงและวิดีโอการสื่อสารโทรคมนาคมการวัดการควบคุมและการควบคุมกระบวนการผลิตทางเทคโนโลยี การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในสาขาเทคนิคและมนุษยธรรม

การแลกเปลี่ยนข้อมูลในระบบอิเล็กทรอนิกส์ดำเนินการโดยใช้สัญญาณ สัญญาณสามารถรับได้ด้วยปริมาณทางกายภาพที่แตกต่างกัน - กระแสไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าสถานะแม่เหล็กคลื่นแสง จัดสรรสัญญาณอนาล็อก (ต่อเนื่อง) และสัญญาณไม่ต่อเนื่อง

สัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องจัดเก็บและประมวลผลได้ง่ายกว่าและมีแนวโน้มที่จะบิดเบือนน้อยกว่า การบิดเบือนดังกล่าวระบุและแก้ไขได้ง่ายกว่า ดังนั้นสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องจึงมักใช้ในทางปฏิบัติมากกว่าสัญญาณต่อเนื่อง สัญญาณไม่ต่อเนื่องมีสองประเภท สิ่งแรกจะได้รับในช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่างตามระดับหรือในช่วงเวลาของสัญญาณต่อเนื่อง ที่สอง - ในรูปแบบของชุดรหัสผสมของสัญญาณตัวเลขหรือคำ

การแปลงชุดข้อมูลต่อเนื่องของสัญญาณแอนะล็อกเป็นชุดที่ไม่ต่อเนื่องเรียกว่าการสุ่มตัวอย่าง การส่งครั้งที่สองในรูปแบบของการผสมรหัสของคำมีความเป็นสากลและแพร่หลายมากขึ้น ใช้ในการเข้ารหัสเสียงพูดของมนุษย์บนกระดาษคณิตศาสตร์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล

มีแนวโน้มว่าในอนาคตอันใกล้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลจะเข้ามามีตำแหน่งผูกขาดในตลาดระบบและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบันคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลดิจิทัลและคอนโทรลเลอร์ได้เข้ามาแทนที่คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์แบบอนาล็อกแล้ว สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับอุปกรณ์สื่อสารวิทยุวิทยุกระจายเสียงและโทรทัศน์ (โทรทัศน์วิทยุเครื่องบันทึกวิดีโอบันทึกเสียงอุปกรณ์ถ่ายภาพ)

โดยหลักการแล้วเทคโนโลยีดิจิทัลจะไม่สามารถแทนที่เทคโนโลยีอนาล็อกได้อย่างสมบูรณ์เนื่องจากกระบวนการทางกายภาพที่ระบบอิเล็กทรอนิกส์รับข้อมูลมีลักษณะอนาล็อก ในกรณีนี้จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ดิจิทัลเป็นอนาล็อกและอนาล็อกเป็นดิจิทัลที่อินพุตและเอาต์พุต

วงจรดิจิทัลเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและการผลิตซึ่งเกี่ยวข้องกับการพัฒนาการวิจัยการออกแบบและการผลิตระบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งการเปลี่ยนแปลงและการประมวลผลข้อมูลจะดำเนินการตามกฎหมายของฟังก์ชันที่ไม่ต่อเนื่อง การพัฒนาอุตสาหกรรมของวงจรดิจิทัลมีสองทิศทาง: พลังงาน (พลังงาน) ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงกระแสตรงและกระแสสลับสำหรับความต้องการของโลหะการลากไฟฟ้าอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้าและข้อมูลซึ่งเป็นเจ้าของอุปกรณ์เสียงและวิดีโอการสื่อสารโทรคมนาคมการวัดการควบคุมและการควบคุมกระบวนการทางเทคโนโลยีของการผลิตทางวิทยาศาสตร์ การวิจัยในสาขาเทคนิคและมนุษยธรรม

อุปกรณ์วัดแบบดิจิทัลคือเครื่องมือวัดที่ค่าของปริมาณทางกายภาพที่วัดได้จะแสดงเป็นตัวเลขที่เกิดขึ้นบนอุปกรณ์อ่านดิจิทัลหรือเป็นชุดของสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่อง - รหัส

1 . วิธีการวัดเวลา

มีวิธีการวัดช่วงเวลาแบบอิเล็กทรอนิกส์ดังต่อไปนี้โดยวิธีแสดงข้อมูล:

ออสซิลโลกราฟี;

ดิจิทัล.

วิธีการวัดช่วงเวลาแบบดิจิทัล ได้แก่ :

วิธีการนับตามลำดับ;

วิธีการจับคู่ล่าช้า

วิธีเวอร์เนียร์;

วิธีการที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับกลาง

ลองพิจารณาคุณสมบัติของแต่ละวิธีการวัดที่ระบุไว้

สาระการเรียนรู้แกนกลาง วิธีการนับตามลำดับ ประกอบด้วยการแสดงช่วงเวลาที่วัดได้ f การวัดในรูปแบบของลำดับของพัลส์จำนวนหนึ่งตามกันด้วยช่วงเวลาที่แน่นอน f o จำนวนพัลส์ของลำดับนี้เรียกว่า quantizing ใช้เพื่อตัดสินระยะเวลาของช่วงเวลา จำนวนพัลส์ของลำดับการหาปริมาณคือรหัสดิจิทัลของช่วงเวลา f การวัด รูปที่ 1.1 แสดงแผนภาพเวลาสำหรับวิธีการนับตามลำดับ

รูปที่ 1.1 - แผนภาพเวลาสำหรับวิธีการนับตามลำดับ

ก) แรงกระตุ้นของลำดับการหาปริมาณ

b) แรงกระตุ้นที่กำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่วงเวลาที่วัดได้

c) ควบคุมแรงกระตุ้น;

d) พัลส์ที่อินพุตของตัวเลือก

อุปกรณ์ที่ใช้วิธีนี้เรียกว่าตัวนับอนุกรม แผนภาพการทำงานของอุปกรณ์แสดงในรูปที่ 1.2 อัลกอริทึมของการทำงานมีดังนี้ ตัวเลือกเวลารับพัลส์จากตัวสร้างลำดับการหาปริมาณ ตัวเลือกเวลาจะถูกควบคุมโดยพัลส์สี่เหลี่ยมซึ่งระยะเวลาจะเท่ากับช่วงเวลาที่วัดได้ f การวัด แรงกระตุ้นการควบคุมถูกสร้างขึ้นโดยหน่วยสร้างรูปร่าง

รูปที่ 1.2 - แผนภาพการทำงานของตัวนับอนุกรม

ต่อหน้าพัลส์ควบคุมพัลส์ของลำดับการหาปริมาณจะผ่านตัวเลือกซึ่งจะถูกลงทะเบียนโดยตัวนับ

ข้อเสียของวิธีนี้คือการขาดความแม่นยำในหลายกรณี ในการปรับปรุงความแม่นยำจำเป็นต้องลดช่วงเวลาφ o หรือคำนึงถึงช่วงเวลา Df 1 และ Df 2 ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง การลดช่วงเวลาต้องเพิ่มความเร็วของรูปแบบการแปลงซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะนำไปใช้ ช่วงเวลา Df 1 สามารถลดลงเป็นศูนย์ได้หากคุณซิงโครไนซ์พัลส์ของลำดับการหาปริมาณด้วยพัลส์สตาร์ท มีหลายวิธีในการพิจารณาช่วงเวลา Dph 2

วิธีเวอร์เนีย... วิธีการของเวอร์เนียพบว่ามีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในเทคนิคการวัดช่วงเวลาทั้งในฐานะวิธีการลดข้อผิดพลาดของตัวแปลงการนับตามลำดับและเป็นวิธีที่เป็นอิสระในการสร้างอุปกรณ์การวัดบางชนิด

รูปที่ 1.3 แสดงแผนภาพการทำงานของเครื่องวัดช่วงเวลาด้วยวิธีเวอร์เนียเพื่อลดข้อผิดพลาด Df 2 และด้วยการซิงโครไนซ์ของพัลส์เริ่มต้น (Df 1 \u003d 0)

รูปที่ 1.3 - แผนภาพการทำงานของเครื่องวัดช่วงเวลาตามวิธีเวอร์เนีย

โครงการทำงานดังนี้ พัลส์จากเครื่องกำเนิดลำดับควอนไดซ์จะถูกป้อนเข้ากับอินพุตของวงจรบังเอิญและไปยังอินพุตของตัวแบ่งความถี่ ตัวแบ่งความถี่จะสร้างพัลส์ที่ซิงโครไนซ์กับลำดับการหาปริมาณและใช้เพื่อทริกเกอร์อุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ ในเวลาเดียวกันพัลส์ของตัวแบ่งจะเปิดวงจรบังเอิญซึ่งพัลส์เอาท์พุทจะถูกบันทึกโดยตัวนับหยาบ

เครื่องกำเนิดพัลส์เวอร์เนียถูกกระตุ้นโดยพัลส์หยุด พัลส์ที่สร้างขึ้นโดยมีจุด

φและ \u003d (n-1) / n,

โดยที่ n เป็นจำนวนเต็มจะถูกป้อนเข้ากับอินพุตอื่นของวงจรบังเอิญและถูกบันทึกพร้อมกันโดยตัวนับจำนวนที่แน่นอน

หลังจากช่วงเวลาหนึ่งขึ้นอยู่กับระยะเวลาของส่วน f 0 -Df 2 พัลส์ของลำดับการหาปริมาณและเวอร์เนียจะเกิดขึ้นพร้อมกัน พัลส์ของวงจรบังเอิญจะบล็อกเครื่องกำเนิดพัลส์เวอร์เนีย เห็นได้ชัดว่าจำนวนพัลส์ที่เคาน์เตอร์บันทึกเป็นสัดส่วนกับระยะเวลาของส่วน f 0 -Df 2

ช่วงเวลาที่วัดได้ f การวัดสามารถแสดงเป็น

F การวัด \u003d (N-N n) f 0 + N n Df n, (1.1)

โดยที่ N - การอ่านค่าตัวนับคร่าวๆ

N n - การอ่านค่าตัวนับที่แน่นอน

Дф n - ขั้นเวอร์เนียเท่ากับ f 0 / n

ดังนั้นวิธีเวอร์เนียจึงช่วยลดข้อผิดพลาดในการวัดค่าสัมบูรณ์ลงเป็นค่าφ 0 / n ในกรณีนี้ค่าของ n สามารถเข้าถึงค่าที่ค่อนข้างใหญ่ (หลายสิบหรือหลายร้อย) ซึ่งเป็นตัวกำหนดการใช้วิธีนี้อย่างแพร่หลาย

การใช้วิธีเวอร์เนียสำหรับค่า n จำนวนมากกำหนดข้อกำหนดหลายประการในโหนดวงจรซึ่งสำคัญที่สุดคือ:

ความเสถียรสูงของความถี่ของลำดับเวอร์เนีย

ความเสถียรสูงของพารามิเตอร์ของแรงกระตุ้นของทั้งสองลำดับ

ความละเอียดสูงของแผนการบังเอิญ

ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของวิธีเวอร์เนียคือความไม่สะดวกในการนับผลการวัดบนจอแสดงผลหลายจอพร้อมการคำนวณในภายหลัง

ถึง วิธีการที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับกลางรวมวิธีการแปลงเวลาเป็นแอมพลิจูดและวิธีการแปลงมาตราส่วนเวลา

วิธีการแปลงเวลาเป็นแอมพลิจูดมันถูกใช้เพื่อบัญชีสำหรับส่วน Df 2 ในตัวนับอนุกรม รูปที่ 1.4 แสดงแผนภาพการทำงานของอุปกรณ์วัด

อัลกอริทึมของอุปกรณ์มีดังนี้ พัลส์ของลำดับการหาปริมาณจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกป้อนเข้ากับอินพุตแรกของวงจรบังเอิญ 1 และ 2 ซึ่งควบคุมโดยทริกเกอร์ผ่านอินพุตที่สอง

เมื่อมาถึงของพัลส์เริ่มต้นทริกเกอร์จะพลิกกลับในเวลาเดียวกันวงจรบังเอิญ 2 เปิดขึ้นและวงจรบังเอิญ 1 ปิดวงจรเวลาหยาบเริ่มทำงานประกอบด้วยวงจรบังเอิญ 2 และตัวนับ

รูปที่ 1.4 - แผนภาพการทำงานของเครื่องวัดช่วงเวลาตามวิธีการแปลงเวลา - แอมพลิจูด

พัลส์หยุดจะส่งฟลิปฟล็อปกลับสู่ตำแหน่งเดิมวงจรบังเอิญ 2 จะปิดและวงจรบังเอิญ 1 จะเปิดขึ้นแรงกระตุ้นการหยุดจะมาถึงตัวแปลงแอมพลิจูดเวลาและเริ่มทำงานพร้อมกัน พัลส์แรกจากเอาต์พุตของวงจรบังเอิญ 1 หยุดตัวแปลง ในกรณีนี้พัลส์จะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุตของตัวแปลงซึ่งแอมพลิจูดซึ่งเป็นสัดส่วนกับระยะเวลาของช่วงเวลาระหว่างสองพัลส์พัลส์หยุดและพัลส์แรกจากเอาต์พุตของวงจรบังเอิญ 1 นั่นคือสัดส่วนกับส่วน Df 2 ในฐานะตัวแปลงเวลาต่อแอมพลิจูดสิ่งที่ใช้บ่อยที่สุดคือเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบฟันเลื่อยเชิงเส้นที่ควบคุมโดยพัลส์สองตัว - เริ่มต้นและหยุด

นอกจากนี้พัลส์จากเอาต์พุตของตัวแปลงจะถูกป้อนเข้ากับอินพุตของเครื่องวิเคราะห์แอมพลิจูด n-channel ในกรณีที่ง่ายที่สุดเครื่องวิเคราะห์แอมพลิจูดสามารถสร้างขึ้นในรูปแบบของตัวจำแนกอินทิกรัลที่เชื่อมต่อแบบขนาน n โดยมีเกณฑ์การเลือกปฏิบัติที่เว้นระยะห่างเท่า ๆ กัน ขึ้นอยู่กับความกว้างของพัลส์ที่เอาต์พุตของตัวแปลงที่เอาต์พุตของเครื่องวิเคราะห์จะได้รับสัญญาณรูปแบบหนึ่งหรืออีกรูปแบบหนึ่ง (ประเภทของสัญญาณขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องวิเคราะห์ที่ใช้) ซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับระยะเวลาของช่วงเวลา Df 2 สัญญาณนี้ไปยังหน่วยถอดรหัสและบ่งชี้

วิธีการแปลงฐานเวลา ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าระยะเวลาของช่วงเวลาที่วัด f การวัดถูกแปลงเป็นพัลส์ของระยะเวลา k f การวัดซึ่งวัดโดยใช้ตัวแปลงตัวนับตามลำดับ โดยปกติแล้วการแปลงฐานเวลาจะทำในสองขั้นตอน ประการแรกประกอบด้วยการเปลี่ยนประเภทของแอมพลิจูดเวลาที่สอง - ในการเปลี่ยนแปลงประเภทเวลาแอมพลิจูด รูปที่ 1.5 แสดงแผนภาพการทำงานทั่วไปของอุปกรณ์วัด พัลส์เริ่มต้นและหยุดช่วง f การวัดระหว่างที่คุณต้องการวัดจะถูกป้อนเข้ากับตัวแปลงมาตราส่วนเวลา พัลส์ที่เอาท์พุทของตัวแปลงซึ่งมีระยะเวลาการวัด kf จะควบคุมวงจรบังเอิญซึ่งในระหว่างการทำงานของพัลส์นี้จะส่งพัลส์เชิงปริมาณจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังตัวนับ ดังนั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าวงจรบังเอิญและตัวนับจึงเป็นตัวแปลงการนับตามลำดับด้วยความช่วยเหลือของการวัดช่วง kf การวัด

รูปที่ 1.5 - แผนภาพการทำงานของเครื่องวัดช่วงเวลาตามวิธีการแปลงมาตราส่วนเวลา

สำหรับช่วงเวลาที่วัดได้คุณสามารถเขียนได้

f การวัด \u003d Nf 0 / k

โดยที่ N คือจำนวนพัลส์ที่เคาน์เตอร์บันทึกไว้

ดังนั้นวิธีการที่พิจารณาทำให้สามารถวัดช่วงเวลาเล็ก ๆ ได้โดยไม่ต้องใช้รูปแบบการปรับความเร็วสูง

ข้อผิดพลาดของวิธีการแปลงมาตราส่วนเวลาส่วนใหญ่พิจารณาจากค่าและความคงที่ของปัจจัยการแปลง k

2 . การพัฒนาแผนผังโครงสร้างและหน้าที่ของอุปกรณ์

เครื่องตรวจวัดช่วงเวลา

แผนภาพโครงสร้างของอุปกรณ์ที่ออกแบบประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้:

Impulse shaper (PI) - สร้างสัญญาณควบคุมเพื่อให้เริ่มนับเมื่อถึงขอบนำของพัลส์ที่วัดได้ หยุดการนับเมื่อถึงขอบด้านหลังของพัลส์ที่วัดได้

เครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกา (TG) - สร้างพัลส์ความถี่สูงที่จำเป็นในการวัดช่วงเวลารวมทั้งพัลส์ที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของตัวแปลงรหัสที่ส่งข้อมูลไปยังช่องทางการสื่อสาร

รูปแบบการนับพัลส์นาฬิกา (SPI) - นับจำนวนพัลส์ภายในช่วงเวลาที่วัดได้

ชุดควบคุม (CU) - จำเป็นเพื่อประสานการทำงานของทุกหน่วยของอุปกรณ์ให้ทันเวลา

หน่วยแสดงผล (BO) - จำเป็นเพื่อแสดงผลการวัด

Parallel to serial code converter (PPK) - แปลงรหัสสำหรับส่งไปยังช่องทางการสื่อสาร

รูปที่ 2.1 แสดงแผนภาพบล็อกของอุปกรณ์วัดแบบดิจิทัลที่มีองค์ประกอบที่อธิบายไว้ข้างต้น

รูปที่ 2.1 - แผนภาพบล็อกของอุปกรณ์ที่ออกแบบ

แผนภาพบล็อกของอุปกรณ์ประกอบด้วยหน่วย FI ซึ่งสร้างสัญญาณเมื่อมาถึงขอบนำของพัลส์ที่วัดได้และเมื่อมาถึงขอบด้านท้าย สัญญาณที่สร้างขึ้นเมื่อมาถึงขอบนำช่วยให้สามารถส่งผ่านพัลส์นาฬิกาจาก TG ไปยัง SPI ซึ่งเมื่อสัญญาณนาฬิกาจาก TG มาถึงจะนับ เมื่อมาถึงขอบด้านหลังพัลส์จาก TG จะหยุดมาถึง SPI และการนับจะหยุดลง การรวมไบนารีที่เอาต์พุตของ SPI ตามสัญญาณเปิดใช้งานของ CU จะถูกป้อนเข้ากับอินพุตของ BO และ PPK นอกจากนี้ผลการวัดจะแสดงใน BO และในรูปแบบ PPK ชุดค่าผสมไบนารีจะถูกแปลงจากรหัสคู่ขนานเป็นรหัสซีเรียลเพื่อส่งต่อไปยังช่องทางการสื่อสาร

มาสร้างแผนภาพการทำงานของอุปกรณ์วัด

Pulse shaper - สร้างสัญญาณที่กำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่วงเวลาที่วัดได้ ประกอบด้วยตัวตรวจจับของแกนนำ (สร้างสัญญาณที่กำหนดจุดเริ่มต้นของพัลส์) และต่อท้าย (สัญญาณของจุดสิ้นสุดของพัลส์)

จากเครื่องตรวจจับขอบพัลส์จะถูกส่งไปยังทริกเกอร์ด้วยความช่วยเหลือซึ่งเลือกช่วงเวลาที่ต้องการ

conjunctor ช่วยให้คุณเปิดหรือปิดการใช้งานทางเดินของพัลส์นาฬิกาที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ตัวนับที่จำเป็นสำหรับการนับพัลส์ เพื่อลดจำนวนองค์ประกอบเมื่อสร้างเครื่องวัดช่วงเวลาเราจะใช้ตัวนับเลขฐานสอง - ทศนิยมเป็นตัวนับสำหรับการนับสัญญาณนาฬิกาโดยดำเนินการตามรหัสแลกเปลี่ยนกับอุปกรณ์ประมวลผล

ตัวนับดังกล่าวจะมีตัวนับ BCD หนึ่งหลักเป็นชุด จำนวนเลขฐานสองของตัวนับถูกกำหนดโดยสูตร:

การลงทะเบียนการจัดเก็บ - จดจำข้อมูลที่มาจากตัวนับอิมพัลส์และยังช่วยให้คุณหลีกเลี่ยงการกะพริบขณะแสดงผลการนับบนตัวบ่งชี้ เนื่องจากการอ่านข้อมูลจากการลงทะเบียนจะดำเนินการหลังจากสิ้นสุดการนับโดยเคาน์เตอร์เท่านั้น

ตัวแปลงรหัสที่แปลงข้อมูลจากการจัดเก็บลงทะเบียนเป็นรูปแบบที่สะดวกสำหรับตัวบ่งชี้ทศนิยม ตามเงื่อนไขรหัสเช่น 8421 + 6 จะได้รับจากเคาน์เตอร์

ตัวบ่งชี้ทศนิยมดิจิทัล ให้เรากำหนดความจุของอุปกรณ์บ่งชี้ตามสูตร:

ที่ไหน ง สูงสุด - ค่าสูงสุดของค่าที่วัดได้ DD - ความแม่นยำในการวัด

Generator - สร้างพัลส์สี่เหลี่ยมของความถี่ที่กำหนดซึ่งจำเป็นสำหรับการนับพัลส์และการส่งข้อมูล งานนี้ใช้เครื่องกำเนิดความถี่และตัวแบ่งความถี่สองตัวด้วย 3 และ 50 ที่เอาต์พุตซึ่งความถี่สัญญาณนาฬิกาจะเท่ากับ Hz และ Hz ตามลำดับ

ขนานกับตัวแปลงอนุกรม ในการใช้ตัวแปลงรหัสจะใช้รีจิสเตอร์ที่มีอินพุตแบบขนานและเอาต์พุตอนุกรมของข้อมูล

ความกว้างบิตของรีจิสเตอร์ที่มีอินพุตแบบขนานและเอาต์พุตตามลำดับของข้อมูลถูกกำหนดตามความจริงที่ว่า 4 บิตนั้นจำเป็นในการแสดงทศนิยมแต่ละตำแหน่ง

วงจรควบคุมช่วยให้มั่นใจได้ถึงการประสานงานในช่วงเวลาของการทำงานของทุกหน่วยของอุปกรณ์ ควบคุมการถ่ายโอนข้อมูลจากทะเบียนการจัดเก็บไปยังตัวบ่งชี้และไปยังช่องทางการสื่อสาร

รูปที่ 2.3 แสดงแผนภาพการทำงานของอุปกรณ์นับพัลส์ที่ออกแบบมาซึ่งทำงานตามหลักการต่อไปนี้ในเวลาเริ่มต้นสัญญาณจะถูกป้อนไปยังอินพุต DFT ซึ่งสร้างพัลส์ที่มาถึงอินพุต S ของทริกเกอร์ T ตั้งค่าเอาต์พุต Q เป็นสถานะเดียวดังนั้นจึงให้ต่อเนื่อง ป้อนสัญญาณไปยังประตูลอจิก AND ไปยังอินพุตที่สองซึ่งป้อนสัญญาณจากตัวแบ่งความถี่ f / 3... เมื่อเอาต์พุต Q ของฟลิปฟล็อป T เป็นสัญญาณระดับสูงพัลส์นาฬิกาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังเคาน์เตอร์ หากขอบด้านหลังของพัลส์มาถึงอินพุต DPF จะสร้างสัญญาณที่ไปยังอินพุต R ของทริกเกอร์ T และรีเซ็ตในขณะที่เอาต์พุต Q ตั้งค่าระดับสัญญาณต่ำและตรรกะ "0" จะปรากฏที่อินพุตขององค์ประกอบ AND ซึ่งจะไม่ข้ามข้อความของพัลส์ จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - ตัวนับจะหยุดนับ

เมื่อมาถึงแรงกระตุ้นเกี่ยวกับขอบด้านท้ายของสัญญาณวงจร CU จะเปิดขึ้นซึ่งจะสร้างสัญญาณเพื่อให้สามารถเขียนไปยังรีจิสเตอร์หน่วยเก็บข้อมูลและ shift register เพื่อส่งออกข้อมูลจากตัวบ่งชี้และไปยังช่องทางการสื่อสารตามลำดับ หลังจากนั้น CU จะถ่ายโอนองค์ประกอบของอุปกรณ์ไปยังสถานะเริ่มต้น (เช่นรีเซ็ต) เพื่อทำการวัดระยะเวลาของพัลส์อื่น ๆ ต่อไป

รูปที่ 2.2 แสดงแผนภาพบล็อกของอัลกอริทึมการทำงานของอุปกรณ์

รูปที่ 2.2 - แผนภาพบล็อกของอัลกอริทึมการทำงานของอุปกรณ์

อุปกรณ์สำหรับการวัดช่วงเวลาทำงานตามอัลกอริทึมต่อไปนี้

เมื่อขอบนำของสัญญาณมาถึงอินพุตของอุปกรณ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเปิดขึ้นซึ่งผ่านตัวแบ่ง ฉ/3 สร้างพัลส์ด้วยความถี่ f 1 \u003d 10,000 Hz และให้สัญญาณนาฬิกาเพื่อเปิดตัวนับซึ่งจะนับจำนวนพัลส์จนกว่าจะถึงขอบด้านท้ายของสัญญาณ หากตัวนับล้นตัวนับอื่นจะเปิดอยู่และตัวก่อนหน้าจะแสดงผลการนับซึ่งเขียนไปยังรีจิสเตอร์หน่วยเก็บข้อมูลเพื่อแสดงบนตัวบ่งชี้และไปยังรีจิสเตอร์อนุกรมแบบขนานเพื่อส่งต่อไปยังช่องทางการสื่อสาร หากเกิดการล้นบนตัวนับตัวแรกตัวนับที่สองจะเปิดขึ้นหากมีการล้นเกิดขึ้นตัวนับที่สามจะเปิดขึ้น แต่หากเกิดการล้นบนตัวนับที่สามตัวแสดงข้อผิดพลาดจะสว่างขึ้น เมื่อสัญญาณหยุดมาถึงอินพุตพัลส์นาฬิกาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะไม่ถูกป้อนไปยังตัวนับและวงจรควบคุม - ตัวนับจะเก็บค่าไว้จนกว่าสัญญาณถัดไปจะมาถึง

รูปที่ 2.3 - แผนภาพการทำงานของอุปกรณ์

3 . การพัฒนาแผนผังของอุปกรณ์

3.1 ทางเลือกของฐานองค์ประกอบ

ในการสร้างอุปกรณ์สำหรับวัดช่วงเวลาจำเป็นต้องเลือกชุดวงจรขนาดเล็กที่จะนำบล็อกทั้งหมดของอุปกรณ์ไปใช้

ทางเลือกควรเลือกจากประเภทหลักของลอจิก: TTL, ESL, MOS ในแง่ของการป้องกันเสียงรบกวนชิปซีรีส์ TTL เหมาะสมที่สุด วงจรไมโคร ESL มีภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนไม่เพียงพอและไมโครวงจร MOS มีภูมิคุ้มกันเสียงมากเกินไปและการใช้งานนั้นถูกต้องในอุปกรณ์ที่มีการรบกวนที่สำคัญ เครื่องวัดระยะเวลาไม่ใช่อุปกรณ์ดังกล่าว นอกจากนี้อุปกรณ์ที่ออกแบบมาได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดระยะเวลาของพัลส์บวกและวงจรไมโคร ESL เป็นวงจรลอจิกเชิงลบและสำหรับการใช้งานจะต้องใช้ตัวแปลงระดับซึ่งค่อนข้างซับซ้อนในการออกแบบอุปกรณ์

จากการเปรียบเทียบชุดหลักของวงจรลอจิก TTL จึงได้เลือกซีรีส์ KR1533 ซึ่งมีพารามิเตอร์หลักดังต่อไปนี้แสดงในตารางที่ 3.1

ตารางที่ 3.1 - พารามิเตอร์พื้นฐานของวงจรไมโครซีรีส์ KR1533

พารามิเตอร์	มูลค่า
Ppot, mW

จากตารางที่ 3.1 เราสามารถสรุปได้ว่าไมโครวงจรของซีรีส์ KR1533 มีความเร็วเพียงพอสำหรับอุปกรณ์ที่ออกแบบการป้องกันเสียงรบกวนปัจจัยการแตกแขนงและการใช้พลังงานที่ต่ำเพียงพอ นอกจากนี้องค์ประกอบการทำงานของไมโครวงจรของซีรีส์นี้ยังมีความกว้างเพียงพอซึ่งมีความสำคัญในการใช้งานจริง

การใช้ไมโครวงจรของ TTL ซีรีส์อื่นร่วมกับไมโครซีรีย์ที่เลือกสามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้ตัวแปลงระดับสัญญาณ

3.2 การออกแบบโครงร่างสำหรับการเลือกขอบของช่วงเวลา

ในการควบคุมช่วงเวลาของการเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการนับพัลส์จากเครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกาจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่จะสร้างพัลส์เริ่มต้นและสิ้นสุดตามลำดับ เมื่อทำการวัดช่วงเวลาของพัลส์อุปกรณ์ดังกล่าวคือตัวตรวจจับขอบ ตามที่ได้รับมอบหมายสำหรับการบ้านหลักสูตรจำเป็นต้องออกแบบอุปกรณ์สำหรับวัดระยะเวลาการเต้นของชีพจร เมื่อคำนึงถึงสิ่งนี้ในการสร้างพัลส์เริ่มต้นการนับจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องตรวจจับขอบชั้นนำและสร้างพัลส์ปลายการนับ - ตัวตรวจจับขอบด้านหลัง

มีวงจรมากมายสำหรับเครื่องตรวจจับขอบนำหน้าและต่อท้าย ต่างก็มีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง ในอุปกรณ์นี้ขอแนะนำให้ใช้วงจรตรวจจับตามองค์ประกอบลอจิก โครงร่างนี้ง่ายที่สุดเนื่องจากไม่มีองค์ประกอบการรัดไมโครวงจร วงจรตรวจจับขอบชั้นนำทั่วไปแสดงในรูปที่ 3.1

รูปที่ 3.1 - ตัวตรวจจับขอบชั้นนำ

หลักการทำงานของวงจรอธิบายได้จากแผนภาพเวลาในรูปที่ 3.2

รูปที่ 3.2 - แผนภาพเวลาของเครื่องตรวจจับขอบชั้นนำ

ดังที่เห็นได้จากแผนภาพเวลาพัลส์ที่เอาท์พุทของวงจรจะปรากฏขึ้นในขณะที่ขอบนำของพัลส์อินพุตปรากฏขึ้นและคงอยู่เป็นระยะเวลาหนึ่ง ระยะเวลาของพัลส์เอาต์พุตจะพิจารณาจากเวลาหน่วงขององค์ประกอบลอจิกที่รวมอยู่ในตัวตรวจจับ ระยะเวลาของพัลส์เอาต์พุตควรเพียงพอสำหรับการกระตุ้นที่ชัดเจนของทริกเกอร์ที่ควบคุมจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการนับพัลส์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เพื่อให้ทริกเกอร์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือต้องเป็นไปตามเงื่อนไข 3.1

ในฐานะ RS-trigger เราใช้ microcircuit KR1533TP2 ซึ่งเวลาตอบสนองไม่เกิน 26 ns ระยะเวลาของพัลส์เอาท์พุทของเครื่องตรวจจับขอบชั้นนำจะเป็น:

โดยที่ n คือจำนวนองค์ประกอบเชิงตรรกะที่ประกอบขึ้นเป็นตัวตรวจจับ

t zdr คือเวลาหน่วงสำหรับการเปลี่ยนองค์ประกอบลอจิก

ความกว้างพัลส์ขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับทริกเกอร์ที่กำหนดคือ:

ในการสร้างเครื่องตรวจจับขอบชั้นนำเราจะใช้ไมโครเซอร์กิต KR1533LA3 ซึ่งมีองค์ประกอบลอจิก 2-AND-NOT 4 ตัวที่มีเวลาหน่วงเฉลี่ย 8 n ในกรณีนี้ระยะเวลาพัลส์คือ:

ในการเพิ่มระยะเวลาของพัลส์เอาท์พุตของเครื่องตรวจจับขอบชั้นนำให้เป็นค่าที่ต้องการจำเป็นต้องใช้อินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสี่ตัวที่ผลิตบนไมโครวงจร KR1533LA3 จากนั้นวงจรตรวจจับขอบนำจะอยู่ในรูปแบบที่แสดงในรูปที่ 3.3

รูปที่ 3.3 - แผนภาพของเครื่องตรวจจับขอบชั้นนำ

วงจรตรวจจับขอบด้านหลังโดยทั่วไปแสดงในรูปที่ 3.4

รูปที่ 3.4 - ตัวตรวจจับขอบด้านหลัง

แผนภาพเวลาที่อธิบายหลักการของเครื่องตรวจจับขอบท้ายแสดงในรูปที่ 3.5

รูปที่ 3.5 - แผนภาพเวลาของเครื่องตรวจจับขอบด้านหลัง

ในการสร้างเครื่องตรวจจับขอบด้านหลังเราใช้ไมโครเซอร์กิต KR1533LE1 ซึ่งมีลอจิกเกต 2-OR-NOT 4 ประตูโดยมีเวลาหน่วงเวลาเฉลี่ย 11 ns ในกรณีนี้ระยะเวลาพัลส์คือ:

ระยะเวลาผลลัพธ์ของพัลส์เอาท์พุทน้อยกว่าค่าต่ำสุดที่กำหนด (3.3) เพื่อให้ได้ระยะเวลาของพัลส์เอาท์พุทไม่น้อยกว่าค่าต่ำสุดจำเป็นต้องรวมองค์ประกอบลอจิก 4 ตัวของไมโครวงจร KR1533LE1 ไว้ในวงจรตรวจจับขอบด้านหลัง ในกรณีนี้วงจรตรวจจับขอบด้านหลังจะมีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 3.6 และระยะเวลาของพัลส์เอาต์พุตจะเป็น:

รูปที่ 3.6 - แผนผังของเครื่องตรวจจับขอบท้าย

3.3 การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในการซิงโครไนซ์การทำงานของวงจรอุปกรณ์รับพัลส์สำหรับการวัดช่วงเวลาพัลส์ที่กำหนดอัตราการถ่ายโอนข้อมูลไปยังช่องทางการสื่อสารจำเป็นต้องมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สามารถสร้างพัลส์นาฬิกาด้วยอัตราการทำซ้ำและระยะเวลาพัลส์ที่กำหนด ยิ่งไปกว่านั้นระยะเวลาของพัลส์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องเพียงพอสำหรับการทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมดที่ขับเคลื่อนด้วย

ความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกเลือกจากเงื่อนไข:

โดยที่ LCM เป็นตัวคูณที่พบน้อยที่สุด

ตามการกำหนดสำหรับการบ้านความแม่นยำของการวัด DD คือ 0.1 มิลลิวินาทีและอัตราการถ่ายโอนข้อมูลไปยังช่องทางการสื่อสาร V ต่อคือ 600 บิต / วินาที ดังนั้นความถี่สัญญาณนาฬิกาคือ:

เพื่อความแม่นยำในการวัดและอัตราการส่งข้อมูลที่กำหนดจำเป็นต้องมีความถี่ที่แตกต่างกัน การใช้นาฬิกาสองเรือนสามารถแก้ปัญหานี้ได้ แต่นาฬิกาทั้งสองจะต้องทำงานร่วมกันซึ่งทำได้ยาก ดังนั้นในทางปฏิบัติจะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวแบ่งความถี่หนึ่งตัวเพื่อให้ได้ความถี่สัญญาณนาฬิกาที่ต้องการ อุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการพัฒนาใช้ความถี่สัญญาณนาฬิกาสองตัวดังนั้นจึงใช้ตัวแบ่งความถี่สองตัวที่มีปัจจัยการแบ่งต่างกัน สามารถคำนวณปัจจัยหารโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

ปัจจัยการหารของตัวแบ่งความถี่ที่คำนวณตามสูตร 3.9 คือ:

จากข้อเท็จจริงที่ว่าความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ 30 kHz ระยะเวลาการสร้างคือ:

เมื่อรอบการทำงานเท่ากับ 2 ระยะเวลาพัลส์ต้องเท่ากับระยะเวลาหยุดชั่วคราว:

วงจรกำเนิดสัญญาณนาฬิกาแสดงในรูปที่ 3.7

รูปที่ 3.7 - วงจรกำเนิดพัลส์นาฬิกา

ระยะบัฟเฟอร์ในออสซิลเลเตอร์ช่วยปรับปรุงรูปร่างของแรงดันไฟฟ้าขาออกและลดอิทธิพลของโหลดที่มีต่อความถี่การสั่น

สูตรคำนวณชีพจรและระยะเวลาหยุดชั่วคราวมีดังนี้:

เพื่อให้ได้ความถี่ที่กำหนดความต้านทานของตัวต้านทานและความจุของตัวเก็บประจุจะต้องเท่ากันตามลำดับ:

3.4 ออกแบบ ตัวแบ่งความถี่

ความจำเป็นในการแบ่งความถี่มีเหตุผลในส่วนก่อนหน้านี้ ขอแนะนำให้สร้างตัวแบ่งความถี่บนตัวนับตามลำดับบน D-flip-flop ด้วยปัจจัยการแปลงที่กำหนดโดยใช้วิธีการถอดรหัสสถานะ

ในการสร้างตัวนับด้วยปัจจัยการแปลงที่กำหนดตัวนับปกติจะถูกสร้างขึ้นบน D-flip-flop จากนั้นจึงมีการแนะนำลิงก์ที่ห้ามสถานะที่ไม่จำเป็น ควรสังเกตว่าทั้งรัฐแรกและรัฐสุดท้ายที่ไม่จำเป็นสามารถปิดใช้งานได้

ในการสร้างตัวนับที่มีสถานะคงตัวจำเป็นต้องใช้ D-flip-flop ในการสร้างตัวนับที่มีปัจจัยการแปลงเป็น 3 คุณต้องมีทริกเกอร์ เราเลือกไมโครเซอร์กิต KR1533TM2 ที่มี D-flip-flop 2 ตัวพร้อมอินพุตการติดตั้ง สถานะต้องห้ามจะอยู่ข้างหลังจาก 3 วงจรแบ่งความถี่แสดงในรูปที่ 3.8 แผนภาพเวลาที่อธิบายหลักการทำงานแสดงในรูปที่ 3.9

รูปที่ 3.8 - โครงร่างของตัวแบ่งความถี่ด้วย 3

รูปที่ 3.9 - แผนภาพเวลาของตัวแบ่งความถี่ด้วย 3

ในการสร้างตัวแบ่งความถี่ด้วย 50 คุณต้องมี D-flip-flop มาเลือกไมโครเซอร์กิต KR1533TM2 3 ตัวซึ่งแต่ละตัวมี D-flip-flop 2 ตัวพร้อมอินพุตการตั้งค่า สถานะต้องห้ามของตัวนับจะตามมาจากด้านหลังเริ่มจาก 50 รหัสไบนารีของหมายเลข 50 คือ 110010 โครงร่างของตัวแบ่งความถี่ด้วย 50 แสดงในรูปที่ 3.10

รูปที่ 3.10 - โครงร่างของตัวแบ่งความถี่ด้วย 50

3.5 การสังเคราะห์ตัวนับ BCD แบบหักลบจาก ลำดับบัญชี 8421+6 บนง- ทริกเกอร์

ตามการกำหนดสำหรับภาคนิพนธ์ตัวนับเลขฐานสอง - ทศนิยมจะต้องถูกสังเคราะห์บน D-flip-flop และต้องมีลำดับการนับที่ระบุไว้ตามตัวเลือก งานระบุลำดับการนับ 8421 + 6 ตามลำดับการนับนี้รหัสไบนารีของเลขฐานสิบจะได้รับในตาราง 3.2

ตารางที่ 3.2 - รหัสไบนารีทศนิยม

เลขฐานสิบ	BCD

ในการสังเคราะห์ตัวนับลบก่อนอื่นคุณต้องนำตารางของการดำเนินการ D-flip-flop (ตารางที่ 3.3)

ตารางที่ 3.3 - ตารางการทำงานของ D-flip-flop แบบซิงโครนัส

จากตารางที่ 3.3 จะเห็นได้ว่าสถานะของอินพุต D ของฟลิปฟล็อปจะถูกเขียนใหม่เป็นเอาต์พุต Q เฉพาะในกรณีที่มีระดับสูงที่อินพุต C โดยคำนึงถึงตารางการทำงานของ D-flip-flop สามารถรวบรวมตารางการทำงานของตัวนับการลบได้ (ตารางที่ 3.4)

ตารางที่ 3.4 - ตารางการทำงานของมิเตอร์ลบ

ขั้นตอนต่อไปในการสังเคราะห์ตัวนับลบคือการย่อฟังก์ชันที่ได้รับ D 1, D 2, D 3 และ D 4 ให้เหลือน้อยที่สุด สะดวกในการลดฟังก์ชันเหล่านี้โดยใช้แผนที่ Karnot ในการสร้างวงจรตาม Schaeffer จำเป็นต้องลดฟังก์ชันลงทีละหน่วย ขั้นตอนการย่อขนาดจะแสดงในตาราง 3.5 - 3.8

ตารางที่ 3.5 - การย่อขนาดของฟังก์ชัน D 1 โดยใช้แผนที่ Karnot

ตารางที่ 3.6 - การย่อขนาดของฟังก์ชัน D 2 โดยใช้แผนที่ Karnot

ตารางที่ 3.7 - การย่อขนาดของฟังก์ชัน D 3 โดยใช้แผนที่ Karnot

ผลลัพธ์ของการย่อขนาดฟังก์ชัน D 1, D 2, D 3, D 4 จะต้องถูกเปลี่ยนเพื่อสร้างวงจรในพื้นฐานของแชฟเฟอร์ ผลลัพธ์ของการย่อขนาดและการเปลี่ยนแปลงของฟังก์ชันมีให้ในสูตร 3.16 - 3.19 และฟังก์ชันยืม Z - 3.20

ในการสร้างวงจรคุณจะต้องมีองค์ประกอบ D-flip-flop 4 ตัว, 2-AND-NOT และ 3-AND-NOT เราจะใช้วงจรไมโคร KR1533TM2, KR1533LA3 และ KR1533LA4 แผนภาพของตัวนับเลขฐานสอง - ทศนิยมที่สังเคราะห์ขึ้นพร้อมลำดับการนับ 8421 + 6 แสดงในรูปที่ 3.11 แผนภาพเวลาที่อธิบายหลักการทำงานแสดงในรูปที่ 3.12

ตารางที่ 3.8 - การย่อขนาดของฟังก์ชัน D 4 โดยใช้แผนที่ Karnot

รูปที่ 3.11 - โครงร่างของตัวนับไบนารีทศนิยม

รูปที่ 3.12 - แผนภาพเวลาของตัวนับเลขฐานสองทศนิยม

3.6 การออกแบบอุปกรณ์แสดงผล

อุปกรณ์แสดงผลประกอบด้วยตัวแปลงรหัสลงทะเบียนและตัวบ่งชี้ ในการจับคู่การลงทะเบียนกับตัวบ่งชี้คุณต้องใช้องค์ประกอบที่มีกำลังรับน้ำหนักเพิ่มขึ้น เนื่องจากองค์ประกอบดังกล่าวจึงสะดวกในการใช้ไมโครเซอร์กิต KR1533LN8 ซึ่งมีองค์ประกอบเชิงตรรกะ 6 องค์ประกอบที่ไม่ได้เพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก กระแสสูงสุดสำหรับองค์ประกอบดังกล่าวคือ 24 mA ในฐานะตัวบ่งชี้เราจะใช้ตัวบ่งชี้สีแดง ALS324B พารามิเตอร์หลักแสดงไว้ในตารางที่ 3.9

ตารางที่ 3.9 - พารามิเตอร์ของตัวบ่งชี้ ALS324B

ต้องใช้ตัวต้านทาน จำกัด เพื่อ จำกัด กระแสสูงสุดผ่านตัวบ่งชี้ คุณสามารถคำนวณความต้านทานของตัวต้านทาน จำกัด โดยใช้สูตร 3.21

ที่ไหน U I.p. - แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ microcircuit

U pr - แรงดันไฟฟ้าตกโดยตรงทั่วส่วนตัวบ่งชี้

I pr - กระแสตรงผ่านส่วนของตัวบ่งชี้

การเลือกกระแสตรงผ่านตัวบ่งชี้เท่ากับ 20 mA และรับแรงดันไฟฟ้าลอจิกเป็นศูนย์เท่ากับ 0.5 V เราจะได้รับ:

3.6 .1 การสังเคราะห์ตัวแปลงรหัส

ตามที่ได้รับมอบหมายสำหรับงานหลักสูตรผลการวัดควรมองเห็นได้โดยใช้ตัวบ่งชี้เจ็ดส่วน ตัวแปลงรหัสได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมตัวบ่งชี้เจ็ดส่วนโดยการแปลงรหัสฐานสองฐานสองเป็นรหัสที่ช่วยให้คุณสามารถแสดงผลการวัดได้อย่างถูกต้องโดยใช้ตัวบ่งชี้เจ็ดส่วน

มีหลายวิธีในการสร้างตัวแปลงรหัส บางส่วนจะกล่าวถึงในส่วนย่อยต่อไปนี้

การสังเคราะห์ตัวแปลงรหัสตามสมการบูลีน

วิธีการสังเคราะห์ตัวแปลงรหัสนี้ขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าการผสมรหัสที่อนุญาตแต่ละชุดนั้นเชื่อมโยงกับการรวมรหัสเจ็ดบิตด้วยความช่วยเหลือซึ่งตัวเลขทศนิยมที่เกี่ยวข้องจะปรากฏบนตัวบ่งชี้ จากนั้นฟังก์ชันที่กำหนดไว้ไม่สมบูรณ์ a - g จะถูกย่อให้เล็กสุดโดยใช้แผนภูมิ Karnot โดยแผนภูมิและเลขศูนย์จากนั้นโครงร่างของตัวแปลงรหัสจะถูกสร้างขึ้นในฐาน Schaeffer และ Peirce ตามลำดับ

ตารางที่ 3.10 แสดงตารางการทำงานของตัวแปลงรหัส

ตารางที่ 3.10 - ตารางการทำงานของตัวแปลงรหัส

เลขฐานสิบ

การย่อขนาดของฟังก์ชัน a - g โดยใช้แผนภูมิคาร์โนต์แสดงในตาราง 3.11 - 3.17 และผลลัพธ์ของการย่อขนาด - ในสูตร 3.23 - 3.36

ตารางที่ 3.11 - การย่อขนาดของฟังก์ชัน a โดยใช้แผนที่ Karnot

ตารางที่ 3.12 - การย่อขนาดของฟังก์ชัน b โดยใช้แผนที่ Karnot

ตารางที่ 3.13 - การย่อขนาดฟังก์ชันโดยใช้แผนที่ Karnot

ตารางที่ 3.14 - การย่อขนาดของฟังก์ชัน d โดยใช้แผนที่ Karnot

ตารางที่ 3.15 - การย่อเล็กสุดของฟังก์ชัน e โดยใช้แผนที่ Karnot

ตารางที่ 3.16 - การย่อขนาดของฟังก์ชัน f โดยใช้แผนที่ Karnot

ตารางที่ 3.17 - การย่อขนาดของฟังก์ชัน g โดยใช้แผนที่ Karnot

โครงร่างของตัวแปลงรหัสตาม Scheffer แสดงในรูปที่ 3.13 เมื่อสร้างวงจรจะใช้ไมโครวงจร KR1533LA1, KR1533LA2, KR1533LA3, KR1533LA4

แผนภาพของตัวแปลงรหัสในแบบเพียร์ซแสดงในรูปที่ 3.14 เมื่อสร้างวงจรใช้ไมโครวงจร KR1533LE1, KR1533LE4, KR531LE7

รูปที่ 3.13 - โครงร่างของตัวแปลงรหัสตาม Schaeffer

รูปที่ 3.14 - โครงร่างของตัวแปลงรหัสตาม Schaeffer

การสังเคราะห์ตัวแปลงรหัสตามระบบ ตัวถอดรหัสตัวเข้ารหัส

การสังเคราะห์ตัวแปลงรหัสโดยวิธีนี้ประกอบด้วยการใช้ตัวถอดรหัสและตัวเข้ารหัสที่สมบูรณ์ จำนวนเอาต์พุตของตัวถอดรหัสที่สมบูรณ์ในกรณีนี้เท่ากับ 2 4 \u003d 16 และจำนวนอินพุตของตัวเข้ารหัสคือ 2 7 \u003d 128 ภารกิจคือการกำหนดอินพุตของตัวเข้ารหัสซึ่งต้องเชื่อมต่อเอาต์พุตที่เกี่ยวข้องของตัวถอดรหัสเพื่อให้ได้ชุดค่าผสมที่ต้องการที่เอาต์พุต หมายเลขอินพุตของตัวเข้ารหัสคำนวณโดยคำนึงถึงน้ำหนักบิตของรหัสเจ็ดหลักที่ต้องการ ในทางปฏิบัติวิธีนี้ไม่สามารถใช้งานได้จริงเนื่องจากต้นทุนฮาร์ดแวร์สูง ตารางที่ 3.18 แสดงตัวเลขของอินพุตตัวเข้ารหัสที่สอดคล้องกับตัวเลขของเอาต์พุตตัวถอดรหัส แผนภาพของอุปกรณ์ที่พัฒนาแสดงในรูปที่ 3.15

ตารางที่ 3.18 - ตารางการทำงานของตัวแปลงรหัส

ทศนิยม

ตัวเข้ารหัส

รูปที่ 3.15 - โครงร่างของตัวแปลงรหัสตามระบบตัวถอดรหัส - เข้ารหัส

การสังเคราะห์ตัวแปลงรหัสตาม ตั้งโปรแกรมได้ เมทริกซ์ตรรกะ

อาร์เรย์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้มี ป ปัจจัยการผลิต k องค์ประกอบและผลลัพธ์ของรูปแบบใด k ยางแนวตั้ง, ม องค์ประกอบหรือเอาท์พุตที่เชื่อมต่อกับแอดเดอร์โมดูโล 2 ที่ทำหน้าที่เป็นอินเวอร์เตอร์ควบคุม ผลลัพธ์ของสิ่งเหล่านี้ ม อินเวอร์เตอร์เป็นเอาต์พุตของ PLM เอง แต่ละองค์ประกอบและมี 2 ป อินพุตซึ่งเชื่อมต่อกับบัสทั้งหมดของสัญญาณอินพุตและการผกผัน จัมเปอร์พิเศษรวมอยู่ในสายสื่อสาร จัมเปอร์เหล่านี้ทำจากวัสดุบางชนิด (ตัวอย่างเช่นนิโครมซิลิกอนผลึก) หรือในรูปแบบของจุดเชื่อมต่อ pn พิเศษเพื่อให้สามารถเลือกทำลายได้ ("ถูกเผา") เหลือเพียงการเชื่อมต่อที่จำเป็นสำหรับผู้บริโภค PLM ใน PLM หลายประเภทผู้บริโภคสามารถเผาจัมเปอร์ได้โดยการจ่ายกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าของแอมพลิจูดและระยะเวลาที่แน่นอนไปยังขั้วที่เกี่ยวข้องของเคส

องค์ประกอบหรือใน PLM เช่นเดียวกับองค์ประกอบ AND มีจัมเปอร์แบบเบิร์นเอาต์ที่อินพุตด้วยความช่วยเหลือซึ่งเชื่อมต่อกับบัสแนวตั้งทั้งหมด หลังจากเขียนโปรแกรมเมอร์แล้ว จัมเปอร์ที่ไม่จำเป็นสำหรับองค์ประกอบ OR ยังมีเฉพาะการเชื่อมต่อกับแนวดิ่งที่จำเป็นสำหรับผู้บริโภคเท่านั้น การใช้งานทางเทคนิคขององค์ประกอบ OR เป็นเช่นนั้นหลังจากการเผาจัมเปอร์ออกจากอินพุตหรือ "ไม่เชื่อมต่อกับอะไร" แล้วจะมีการจัดระดับลอจิกเป็นศูนย์

ในทำนองเดียวกันให้ตั้งโปรแกรมการขาดหรือการใช้งานการผกผันของเอาต์พุต OR ตามลำดับการเผาไหม้หรือปล่อยจัมเปอร์ที่อินพุตด้านบนขององค์ประกอบ M2

วิธีการดำเนินการทางเทคโนโลยีขององค์ประกอบ AND, OR, M2 และจัมเปอร์ที่ทำลายได้อาจแตกต่างกัน จากมุมมองของการออกแบบเชิงตรรกะจำเป็นอย่างยิ่งที่วิศวกรวงจรที่ใช้ PLM สามารถทำได้ตามดุลยพินิจของเขา:

นำไปใช้กับองค์ประกอบใด ๆ และการรวมกันของอินพุต PLM หรือการผกผัน

เชื่อมต่อกับองค์ประกอบใด ๆ หรือการรวมกันของรถเมล์แนวตั้ง (เอาต์พุต AND);

สลับเอาต์พุตของ OR ใด ๆ

ความสามารถดังกล่าวทำให้ง่ายต่อการติดตั้งตัวแปลงโค้ดหรือระบบของฟังก์ชันลอจิคัลบน PLM คืออะไร

มาสร้างตัวแปลงรหัสตาม PLM (รูปที่ 3.16)

รูปที่ 3.16 - โครงร่างของตัวแปลงรหัสบน PLM

3. 6.2 การสังเคราะห์การลงทะเบียนแบบขนานด้วยการรับข้อมูลเฟสเดียว

เพื่อให้ข้อมูลที่แสดงบนอินดิเคเตอร์แสดงไปเรื่อย ๆ ตลอดจนไม่รวมการแสดงกระบวนการนับพัลส์โดยตัวนับ (การกะพริบ) จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่อนุญาตให้จัดเก็บข้อมูลที่ได้รับจากตัวนับเลขฐานสองฐานสิบ อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นการลงทะเบียนแบบขนาน จำนวนบิตของมันถูกกำหนดโดยจำนวนบิตของข้อมูลที่ออกโดยตัวนับและจำนวนการลงทะเบียนที่ต้องการจะถูกกำหนดโดยจำนวนขององค์ประกอบการแสดงผลที่ต้องการ

การเขียนลงทะเบียนควรทำหลังจากสิ้นสุดการนับพัลส์ด้วยตัวนับเลขฐานสองทศนิยม ก่อนที่จะเขียนต้องตั้งค่า register เป็นค่าเริ่มต้น (เป็นศูนย์)

สะดวกในการใช้ D flip-flop เพื่อสร้างทะเบียน สำหรับสิ่งนี้ไมโครเซอร์กิต KR1533TM2 จึงเหมาะสม แผนภาพของรีจิสเตอร์สังเคราะห์แสดงในรูปที่ 3.17

รูปที่ 3.17 - แผนผังของการลงทะเบียนแบบขนาน

3. 7 การออกแบบอนุกรมขนานตัวแปลง

โหนดนี้ของอุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการพัฒนาใช้เพื่อส่งข้อมูลไปยังช่องทางการสื่อสาร รีจิสเตอร์ถูกเขียนแบบขนานและข้อมูลจะถูกส่งออกตามลำดับ ในการยกเว้นการเขียนลงในรีจิสเตอร์ก่อนสิ้นสุดการนับพัลส์จะใช้โครงร่างที่ห้ามไม่ให้เขียนจนกว่าพัลส์จะปรากฏที่เอาต์พุตของตัวตรวจจับขอบด้านหลัง

ขอแนะนำให้สร้างทะเบียนโดยใช้ D-flip-flop จำนวนของพวกเขาถูกกำหนดโดยจำนวนข้อมูลที่ต้องส่งไปยังช่องทางการสื่อสาร ในอุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการพัฒนาต้องโอนข้อมูล 16 บิตไปยังช่องทางการสื่อสาร (4 บิตจากแต่ละตัวนับ 4 ตัว) จากนี้จำนวนทริกเกอร์ที่ต้องการคือ 16 รูปแบบของการลงทะเบียนที่พัฒนาแล้วแสดงในรูปที่ 3.18

หลักการทำงานของอุปกรณ์มีดังนี้ ทริกเกอร์ทั้งหมดจะถูกล้างก่อนเริ่มการบันทึก เมื่อชีพจรเปิดใช้งานมาถึงทริกเกอร์จะถูกตั้งค่าเป็นสถานะที่สอดคล้องกับบิตข้อมูลที่ส่ง นอกจากนี้ข้อมูลจะถูกย้ายไปที่ช่องทางการสื่อสารและเมื่อเสร็จสิ้นการถ่ายโอนข้อมูลฟลิปฟล็อปลงทะเบียนทั้งหมดจะถูกตั้งค่าเป็นศูนย์

รูปที่ 3.18 - แผนผังของการลงทะเบียนกะ

3. 8 การออกแบบอุปกรณ์การจัดการ

ชุดควบคุมได้รับการออกแบบมาเพื่อประสานการทำงานของโหนดอุปกรณ์ดิจิทัลให้ทันเวลา งานหลักของชุดควบคุมคือ:

การจัดการการบันทึกข้อมูลในรีจิสเตอร์การจัดเก็บและรีจิสเตอร์กะและเอาต์พุตข้อมูลจากตัวบ่งชี้และไปยังช่องทางการสื่อสาร

การควบคุมการส่งข้อมูลไปยังช่องทางการสื่อสาร

การรีเซ็ตอุปกรณ์เป็นสถานะเริ่มต้นเพื่อให้การวัดต่อเนื่องเป็นไปได้

การส่งสัญญาณข้อผิดพลาดเมื่อระยะเวลาของพัลส์ที่วัดได้เกินช่วงการวัด

ในการแก้ปัญหาเหล่านี้เราจะใช้:

ตัวนับผลรวมตามลำดับที่มีปัจจัยการแปลง 16 (16 สอดคล้องกับจำนวนข้อมูลที่ส่งไปยังช่องทางการสื่อสาร)

เราใช้องค์ประกอบ D-flip-flop และ OR เป็นกุญแจอิเล็กทรอนิกส์ที่ให้การรีเซ็ตตัวนับและการบ่งชี้สัญญาณข้อผิดพลาดเมื่อเกิดข้อผิดพลาด

เราใช้เส้นหน่วงเวลาเพื่อประสานการสลับองค์ประกอบลอจิกตามเวลา

รีเซ็ตอุปกรณ์เพื่อรีเซ็ตตัวนับและทริกเกอร์

3. 8 .1 การสังเคราะห์ตัวนับด้วยปัจจัยการแปลง 16

ต้องใช้ตัวนับร่วมกับ shift register ในอุปกรณ์ส่งข้อมูล กำหนดช่วงเวลาที่ข้อมูลทั้งหมดจะถูกส่งไปยังช่องทางการสื่อสาร สิ่งนี้จำเป็นเพื่อตั้งค่าทริกเกอร์รีจิสเตอร์ทั้งหมดเป็นศูนย์และเพื่อไม่รวมการส่งข้อมูลที่ไม่ถูกต้องไปยังช่องทางการสื่อสาร ขอแนะนำให้สร้างตัวนับ D-trigger หากต้องการรับปัจจัยการแปลง 16 คุณต้องใช้ 4 ทริกเกอร์ มาใช้วงจร KR1533TM2 กัน วงจรของตัวนับรวมที่สังเคราะห์แล้วแสดงในรูปที่ 3.19 และแผนภาพเวลาแสดงในรูปที่ 3.20

รูปที่ 3.19 - แผนผังของตัวนับการรวมที่มีปัจจัยการแปลงเป็น 16

รูปที่ 3.20 - แผนภาพเวลาของตัวนับพร้อมปัจจัยการแปลง 16

3. 8 .2 การออกแบบรูปแบบการรีเซ็ต

วงจรรีเซ็ตได้รับการออกแบบมาเพื่อรีเซ็ตทริกเกอร์ทั้งหมดที่เป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการพัฒนาเมื่อเปิดเครื่องตลอดจนหลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการวัดค่าและส่งข้อมูลไปยังช่องทางการสื่อสาร ในการสร้างวงจรรีเซ็ตจะสะดวกในการใช้ one-shot ที่รีสตาร์ทได้ มันสร้างพัลส์เดียวของช่วงเวลาที่กำหนดเมื่อสัญญาณบางอย่างมาถึงอินพุตของมัน มาใช้ไมโครเซอร์กิต KR1533AG3 เป็นช็อตเดียว หนึ่งช็อตบนไมโครเซอร์กิตนี้มีอินพุตสามตัว: สองตัวเริ่มต้น ST1, ST2 และอินพุตที่เป็นศูนย์ R สามารถเริ่มช็อตเดียวได้หลายวิธี สำหรับกรณีนี้สิ่งที่เหมาะสมที่สุดคือการเริ่มต้นที่ขอบบวกที่อินพุต ST2 โดยมีระดับต่ำที่ ST1 และระดับสูงที่อินพุต R วงจรอุปกรณ์รีเซ็ตจะแสดงในรูปที่ 3.21 แผนภาพเวลาที่อธิบายการทำงาน - ในรูปที่ 3.22

ระยะเวลาของพัลส์ที่สร้างขึ้นต้องเพียงพอที่จะรีเซ็ตรีจิสเตอร์ทั้งหมดได้อย่างน่าเชื่อถือ มาเลือกระยะเวลาเท่ากับ 10 μs ระยะเวลาของพัลส์ที่เกิดจากการยิงครั้งเดียวจะถูกกำหนดโดยสูตร 3.37

ลองเลือกความจุเท่ากับ 1,000 pF จากนั้นความต้านทานของตัวต้านทานที่มีระยะเวลาพัลส์ 10 μsจะเท่ากับ 22000 โอห์ม

รูปที่ 3.21 - รีเซ็ตวงจร

รูปที่ 3.22 - แผนภาพเวลาของวงจรรีเซ็ต

3. 8 .3 การออกแบบเส้นหน่วงเวลา

เส้นหน่วงเวลาได้รับการออกแบบมาเพื่อหน่วงเวลาการเขียนสัญญาณไปยังรีจิสเตอร์หน่วยเก็บข้อมูลและทะเบียนกะในเวลา สัญญาณบันทึกคือพัลส์ตัวตรวจจับขอบด้านหลัง การหน่วงเวลาต้องทำชั่วขณะ

เส้นหน่วงเวลาจะสร้างขึ้นบนไมโครวงจร KR1533LA3 (องค์ประกอบ NAND) เมื่อสร้างเส้นหน่วงเวลาจำเป็นต้องคำนึงด้วยว่าเครื่องตรวจจับขอบด้านหลังสร้างพัลส์ระดับต่ำและพัลส์ที่อนุญาตให้เขียนไปยังรีจิสเตอร์ต้องมีระดับสูง เวลาหน่วงขององค์ประกอบหนึ่งคือ 10 ns และเวลาตอบสนองของทริกเกอร์คือ 22 ns เพื่อชะลอพัลส์การเขียนไปยังรีจิสเตอร์หน่วยเก็บข้อมูลเราใช้ 5 องค์ประกอบ เวลาล่าช้าคือ:

ในการหน่วงเวลาการเขียนสัญญาณไปยัง shift register ที่สัมพันธ์กับสัญญาณการเขียนไปยัง holding register จะใช้ 6 องค์ประกอบ เวลาล่าช้าคือ:

แผนภาพหน่วยควบคุมแสดงในรูปที่ 3.23 แผนภาพเวลาของเครื่องวัดช่วงเวลาแสดงในรูปที่ 3.24

รูปที่ 3.23 - แผนผังของชุดควบคุม

รูปที่ 3.24 - แผนภาพเวลาของเครื่องวัดช่วงเวลา

สรุป

ในระหว่างการทำงานของหลักสูตรได้มีการพัฒนาแผนผังของอุปกรณ์สำหรับการวัดระยะเวลาพัลส์ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าการวัดช่วงเวลาที่มีระยะเวลาไม่เกิน 1,000 มิลลิวินาทีโดยมีความแม่นยำ 0.1 มิลลิวินาทีและอัตราการถ่ายโอนข้อมูล 600

เพื่อให้แน่ใจว่าพารามิเตอร์ดังกล่าวได้ออกแบบหน่วยการทำงานหลัก:

เครื่องสั่นแรงกระตุ้น;

กำเนิดนาฬิกา;

วงจรนับพัลส์;

บล็อกควบคุม;

หน่วยแสดงผล;

ขนานกับตัวแปลงอนุกรม

รายการอ้างอิง

1. Avanesyan G.R. , Levshin V.P. วงจรรวม TTL, TTLSh - ม.: วิศวกรรมเครื่องกล, 2536. - 256 น.

2. Kuznetsov V.A. การวัดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: คู่มือ - มอสโก: Energoatomizdat, 1987. - 512 p.

3. Maltseva L.A. พื้นฐานของเทคโนโลยีดิจิทัล - ม.: วิทยุและการสื่อสาร, 2530 - 128 น.

4. คำแนะนำที่เป็นระเบียบในการทำงานในหลักสูตร "วงจรดิจิทัล" ในหัวข้อ "การออกแบบอุปกรณ์ดิจิทัล"

5. Mirsky G.Ya. การวัดทางอิเล็กทรอนิกส์ - มอสโก: วิทยุและการสื่อสาร, 2529 - 440 หน้า

6. โนวิคอฟยูวี พื้นฐานของวงจรดิจิทัล องค์ประกอบและโครงร่างพื้นฐาน วิธีการออกแบบ - มอสโก: Mir, 2001 .-- 379 p.

7. ออร์นาดสกี้ พี.พี. การวัดและอุปกรณ์อัตโนมัติ - เค.; เทคนิค 1990. - 448 น.

8. Potemkin I.S. หน่วยการทำงานของระบบอัตโนมัติแบบดิจิทัล - M .: Energoatomizdat, 1988 .-- 320 p.

9. Ugryumov E.P. วงจรดิจิตอล - SPb: BHV-Petersburg, 2004. - 528 p.

10. ชิโลวี. แอล. วงจรดิจิทัลยอดนิยม: คู่มือ - มอสโก: โลหะวิทยา, 2531 - 352 หน้า

11. Yakubovsky S.V. , Nisselson L.I. , Kuleshova V.I. วงจรรวมดิจิตอลและอนาล็อก: คู่มือ - มอสโก: วิทยุและการสื่อสาร, 1990. - 496 p.

12. Puhalskiy G.I. , Novoseltseva G.Ya. การออกแบบอุปกรณ์แยกส่วนบนวงจรไมโครในตัว: คู่มือ - M .: วิทยุและการสื่อสาร, 1990.- 304 p.

โพสต์บน Allbest.ru

เอกสารที่คล้ายกัน

การใช้ไมโครโปรเซสเซอร์และเทคโนโลยีดิจิทัลในอุปกรณ์ควบคุมโรงงานอุตสาหกรรม การออกแบบวงจรเครื่องตรวจจับขอบเครื่องกำเนิดพัลส์นาฬิกาอุปกรณ์ตัวนับหน่วยส่งออกไปยังอุปกรณ์ประมวลผลจอแสดงผลและหน่วยควบคุม

ภาคนิพนธ์เพิ่ม 05/15/2012


การออกแบบวงจรดิจิทัลและลอจิกเป็นหน่วยหลักของระบบควบคุมและตรวจสอบเรือ ส่วนประกอบหลักของแผนภาพโครงสร้างและอัลกอริทึมสำหรับการทำงานของอุปกรณ์บันทึกดิจิทัล การสังเคราะห์และการย่อขนาดของวงจรลอจิก

ภาคนิพนธ์เพิ่ม 05/13/2009


ลักษณะทั่วไปของวงจรดิจิตอลข้อดีของพวกเขามากกว่าอนาล็อก การออกแบบอุปกรณ์วัดแบบดิจิทัลพร้อมฟังก์ชันของเครื่องวัดการไหลแบบเหนี่ยวนำและโวลต์มิเตอร์ DC การพัฒนาแผนภาพการทำงานและโครงสร้าง

ภาคนิพนธ์เพิ่ม 02/13/2013


การออกแบบนาฬิกาปลุกสำหรับกำหนดเวลาและสร้างสัญญาณในเวลาที่กำหนดวิเคราะห์แผนภาพโครงสร้างและการทำงานของอุปกรณ์ การพัฒนาแผนผังตามฐานองค์ประกอบที่เลือก การสร้างแผนภาพเวลา

ภาคนิพนธ์เพิ่ม 05/30/2015


ออกแบบอุปกรณ์ที่ทำการแปลงฟูเรียร์อย่างรวดเร็วบนจุดสัญญาณ 512 จุด อธิบายสถาปัตยกรรมของโปรเซสเซอร์ ADSP-219x DSP การใช้ช่องทางการสื่อสารแบบอนุกรม การพัฒนาโครงร่างโครงสร้างและการทำงานของอุปกรณ์

ภาคนิพนธ์เพิ่ม 16 ม.ค. 2556


การออกแบบตัวนับซิงโครนัสที่มีเอาต์พุตสี่ตัวที่เปลี่ยนสถานะเป็นวัฏจักร การแก้ปัญหาการสังเคราะห์โหนดและบล็อกของคอมพิวเตอร์ดิจิทัลเชิงตรรกะ การพัฒนาแผนผังโครงสร้างการทำงานและไฟฟ้าของอุปกรณ์ที่กำหนด

ทดสอบเพิ่ม 01/19/2014


อัลกอริทึมตรรกะและการออกแบบและการออกแบบทางเทคโนโลยีของเครื่องปฏิบัติการ การศึกษาฐานองค์ประกอบของอุปกรณ์ดิจิทัลที่ง่ายที่สุด การพัฒนาอุปกรณ์ดิจิทัลสำหรับการสั่งซื้อเลขฐานสอง การสังเคราะห์แนวคิด

ภาคนิพนธ์เพิ่ม 01/07/2015


วิธีการวัดกระแสและแรงดันไฟฟ้า การออกแบบมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบดิจิตอล ทางเลือกของฐานองค์ประกอบของอุปกรณ์ตามแผนภาพไฟฟ้าวิธีการติดตั้งองค์ประกอบ การคำนวณประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของอุปกรณ์

ภาคนิพนธ์เพิ่มเมื่อ 07/21/2011


การจำแนกประเภทของอุปกรณ์การวัดแบบดิจิทัลการพัฒนาแผนภาพบล็อกของอุปกรณ์สำหรับวัดค่าเวลาของสัญญาณ คำอธิบายของไมโครคอนโทรลเลอร์และซอฟต์แวร์พื้นฐาน ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์สำหรับการควบคุมอุปกรณ์และการวินิจฉัย

วิทยานิพนธ์เพิ่ม 10/20/2010


การสร้างแบบจำลองมิเตอร์ของช่วงเวลาใน MathCad การประกอบวงจรกำเนิดพัลส์สี่เหลี่ยมในสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรม Electronics WorkBench วัตถุประสงค์และการออกแบบเครื่องตรวจจับข้อบกพร่องอัลตราโซนิก UD2-12 เครื่องกำเนิดการซิงโครไนซ์พัลส์

มีสองวิธีหลักในการวัดระยะเวลาและช่วงเวลา: การนับแบบออสซิลโลกราฟีและแบบอิเล็กทรอนิกส์

การวัดช่วงเวลาโดยใช้ออสซิลโลสโคปจะดำเนินการกับออสซิลโลแกรมของแรงดันไฟฟ้าภายใต้การตรวจสอบโดยใช้การกวาดเชิงเส้น เนื่องจากข้อผิดพลาดที่สำคัญในการนับจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่วงเวลารวมทั้งเนื่องจากความไม่เป็นเชิงเส้นของการกวาดข้อผิดพลาดทั้งหมดในการวัดช่วงเวลาคือไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ข้อผิดพลาดที่น้อยกว่ามากนั้นมีอยู่ในช่วงเวลาพิเศษที่มีการกวาดแบบเกลียว

ปัจจุบันวิธีการนับอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้บ่อยที่สุดสำหรับการวัดช่วงเวลาและช่วงเวลา เมื่อทำการวัดช่วงเวลาสั้น ๆ วิธีการแปลงจะสะดวก จากวิธีการเหล่านี้ตัวคูณช่วงเวลาจะถูกสร้างขึ้น - อุปกรณ์ที่ช่วยให้คุณสามารถขยายช่วงเวลาที่วัดได้ตามจำนวนครั้งที่ระบุ ตัวคูณมักใช้ร่วมกับอุปกรณ์นับอิเล็กทรอนิกส์

10.1 เครื่องวัดช่วงเวลาการนับแบบอิเล็กทรอนิกส์

แผนภาพบล็อกของเครื่องวัดช่วงเวลาแสดงในรูปที่ 6.1,. แรงดันไฟฟ้าที่ตรวจสอบแล้ว U x 1 และ U x 2 จ่ายผ่านสองช่องไปยังอุปกรณ์ขึ้นรูป เมื่อแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ถึงระดับอ้างอิง U 01 และ (U 02 พัลส์สั้น ๆ U H และ U K จะปรากฏที่เอาต์พุตของอุปกรณ์สร้างรูปร่างซึ่งสอดคล้องกับจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่วงเวลาที่วัดได้ Tx พัลส์เหล่านี้ทำงานที่ทริกเกอร์ซึ่งพัลส์เอาต์พุตในเวลาที่ Tx ปลดล็อกตัวเลือก

ในช่วงระยะเวลาของพัลส์พัลส์การนับที่มีช่วงเวลาที่ทราบ T 0 ที่มาจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยตัวนับ

จำนวน N เป็นสัดส่วนกับช่วงเวลาที่วัดได้และอ่านจากอุปกรณ์อ่าน

วงจรของเครื่องวัดระยะเวลาแตกต่างจากวงจรที่พิจารณาว่าพัลส์ของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของช่วงเวลาเท่ากับระยะเวลาการทำซ้ำของแรงดันไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างการศึกษาจะเกิดขึ้นในช่องเดียวและไม่มีวงจรการสร้างที่สอง

ช่วงเวลาของพัลส์การนับ T 0 ถูกเลือกเป็นผลคูณของ 10 - k, s โดยที่ k เป็นจำนวนเต็ม

องค์ประกอบที่เป็นระบบของความไม่เสถียรของพัลส์การนับสามารถลดลงได้โดยการปรับความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นระยะ

ข้อผิดพลาดในการแก้ไขเพื่อลดเพิ่มความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าค่าสูงสุดซึ่งถูก จำกัด โดยความเร็วของตัวนับที่ใช้ ปัจจุบันมิเตอร์ที่ดีที่สุดในเชิงพาณิชย์ทำงานได้ถึงความถี่หลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ ข้อผิดพลาดของความแตกต่างสามารถลดลงได้บ้างโดยใช้เครื่องกำเนิดพัลส์ตัวนับที่กระตุ้นด้วยการกระตุ้นด้วยพัลส์ UH

หากอุปกรณ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดเวลาหน่วงในอุปกรณ์ที่อยู่ระหว่างการทดสอบชีพจรของจุดเริ่มต้นของช่วงเวลาสามารถซิงโครไนซ์กับพัลส์การนับ ตัวแบ่งความถี่ที่เรียกใช้โดยการนับพัลส์จะถูกนำเข้าสู่เครื่องวัดช่วงเวลา พัลส์จากเอาต์พุตตัวแบ่งทริกเกอร์ DUT เนื่องจากความไม่แน่นอนของการหน่วงเวลาในตัวแบ่งข้อผิดพลาดในการเริ่มต้นจึงไม่สามารถกำจัดได้ทั้งหมด

ความแม่นยำในการวัดสามารถปรับปรุงได้อย่างมีนัยสำคัญโดยใช้วิธีพิเศษที่กล่าวถึงด้านล่าง

หากช่วงเวลาที่วัดซ้ำกันข้อผิดพลาดของความคลาดเคลื่อนสามารถลดลงได้โดยการเพิ่มช่วงเวลาที่วัดได้ด้วยจำนวนครั้งจำนวนเต็มหรือโดยการทำการวัดหลายครั้ง

10.2 การวัดความถี่

การวัดความถี่เป็นงานที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในวิศวกรรมวิทยุ สามารถวัดความถี่ได้ด้วยความแม่นยำสูงมากดังนั้นวิธีการวัดพารามิเตอร์ต่างๆด้วยการแปลงเบื้องต้นเป็นความถี่และการวัดค่าหลังจึงแพร่หลาย

มีวิธีการพื้นฐานในการวัดความถี่ดังต่อไปนี้ การนับแบบอิเล็กทรอนิกส์การชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุการเปรียบเทียบความถี่ที่วัดได้กับตัวที่เป็นแบบอย่างและการใช้วงจรพาสซีฟแบบเลือก

วิธีการนับแบบอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยการนับจำนวนช่วงเวลาของความถี่ที่ไม่รู้จักในช่วงเวลาที่เป็นแบบอย่างด้วยตัวนับอิเล็กทรอนิกส์ความเร็วที่ จำกัด ช่วงความถี่ที่วัดได้ไว้ที่ 100 ... 500 MHz ต้องมีการแปลงความถี่ขนาดใหญ่ทำให้ลดลงถึงขีด จำกัด ที่กำหนด เครื่องวัดความถี่ดิจิตอลทำให้สามารถรับข้อผิดพลาดในการวัดสัมพัทธ์ของความถี่ของลำดับ 10 -11 และน้อยกว่า v สูงถึงหลายร้อยกิกะเฮิรตซ์

วิธีการชาร์จและการปลดปล่อยตัวเก็บประจุประกอบด้วยการวัดค่าเฉลี่ยของกระแสการชาร์จหรือการคายประจุของตัวเก็บประจุตามสัดส่วนกับความถี่ของการสั่นที่วัดได้ วิธีนี้เหมาะสำหรับการวัดความถี่สูงถึงหลายร้อยกิโลเฮิรตซ์โดยมีข้อผิดพลาดในลำดับ 1%

การวัดความถี่โดยเปรียบเทียบกับความถี่อ้างอิงสามารถทำได้ในช่วงความถี่กว้างรวมทั้งไมโครเวฟ ข้อผิดพลาดในการวัดขึ้นอยู่กับข้อผิดพลาดในการกำหนดความถี่อ้างอิงเป็นหลักและอาจสูงถึง 10-13

การวัดความถี่โดยใช้วงจรพาสซีฟแบบเลือก: วงจรเรโซแนนซ์และเรโซเนเตอร์จะลดลงเพื่อปรับแต่งวงจรให้เป็นเรโซแนนซ์ค่าของความถี่ที่วัดได้จะอ่านได้จากมาตราส่วนขององค์ประกอบการปรับแต่ง ข้อผิดพลาดในการวัดสูงถึง 10 -4

ดังนั้นผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุดจึงได้มาจากวิธีการนับและการเปรียบเทียบอิเล็กตรอนซึ่งเกิดจากการมีมาตรฐานความถี่ควอนตัมตัวอย่างที่ดีที่สุดซึ่งมีลักษณะความไม่เสถียรของความถี่สูงถึง 10-13 ตัวอย่างเช่นมาตรฐานความถี่ไฮโดรเจนที่ผลิตโดยอุตสาหกรรมทำให้ได้รับความถี่ที่เป็นแบบอย่างโดยมีความไม่แน่นอน 5 ... 10-13 ต่อวัน

การวัดที่ถูกต้องต้องอาศัยความรู้ไม่เพียง แต่ค่าเล็กน้อยของความถี่อ้างอิงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพารามิเตอร์อื่น ๆ ที่แสดงถึงความไม่เสถียรของมันด้วย

10.3 วิธีการนับแบบอิเล็กทรอนิกส์ของการวัดความถี่

วิธีการนับแบบอิเล็กทรอนิกส์จะขึ้นอยู่กับการนับจำนวนพัลส์ที่มีอัตราการทำซ้ำที่ไม่รู้จัก fx ในช่วงเวลาที่ทราบว่ามีเสถียรภาพในระยะเวลา แผนภาพบล็อกอย่างง่ายของเครื่องวัดความถี่ (รูปที่ 8.2, a) คล้ายกับวงจรของเครื่องวัดช่วงเวลา

ความถี่ของคริสตัลออสซิลเลเตอร์ถูกเลือกให้เป็น n * 10 k Hz โดยที่ k เป็นจำนวนเต็มและตัวประกอบการหาร n เป็นผลคูณของสิบ ดังนั้นจำนวนพัลส์ที่บันทึกโดยตัวนับ N จึงสอดคล้องกับค่าของความถี่ที่วัดได้ในหน่วยที่เลือก ค่า f 0 ถูกอ่านจากอุปกรณ์อ่านของอุปกรณ์

การวัดความถี่โดยการชาร์จและการปล่อยตัวเก็บประจุ

วิธีนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการทำงานของเครื่องวัดความถี่ซึ่งแผนภาพจะแสดงใน รูปที่. 8.4, ก. แรงดันไฟฟ้า U g ที่มีความถี่ f x ถูกป้อนเข้ากับตัว จำกัด แอมพลิฟายเออร์ (รูปที่ 8.4, b) แรงดันเอาต์พุต U 2 ในรูปแบบของพัลส์สี่เหลี่ยมทำหน้าที่ในวงจรที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุ C และไดโอด D1 และ D2 ปล่อยให้ในช่วงเวลาเริ่มต้นของแรงดันไฟฟ้าคร่อมตัวเก็บประจุ Uc \u003d U2- ค่าคงที่ของเวลาในการชาร์จจะถูกเลือกน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของช่วงเวลาของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ค่าเฉลี่ยของกระแสประจุของตัวเก็บประจุที่ผ่านไดโอด D1 และอุปกรณ์แมกนีโตอิเล็กทริก

เป็นสัดส่วนกับความถี่ fx ดังนั้นสเกลของอุปกรณ์แมกนีโตอิเล็กทริกจึงถูกปรับเทียบตามค่าของความถี่ที่วัดได้

เครื่องวัดความถี่ของประเภทที่พิจารณาทำงานในช่วงตั้งแต่หลายสิบเฮิรตซ์ไปจนถึงหน่วยเมกะเฮิรตซ์ ช่วงความถี่นี้ครอบคลุมโดย subranges หลายอันที่มีขีด จำกัด การวัดที่แตกต่างกันการเปลี่ยนจากขีด จำกัด เป็นขีด จำกัด ทำได้โดยการเปลี่ยนความจุซึ่งถูกเลือกเพื่อให้ที่ความถี่ จำกัด ของ subranges กระแสเฉลี่ยของอุปกรณ์เพียงพอที่จะเบี่ยงเบนลูกศรไปที่ขนาดเต็ม

การวัดความถี่โดยเปรียบเทียบกับข้อมูลอ้างอิง

ในวิธีนี้ความถี่ fx ที่วัดได้จะถูกเปรียบเทียบกับความถี่ที่ทราบ f 0 ของออสซิลเลเตอร์ของความถี่อ้างอิง ด้วยการสร้างหลังใหม่ทำให้เกิดความเท่าเทียมกัน

โดยที่Δσp1คือข้อผิดพลาดในการเปรียบเทียบความถี่

ข้อผิดพลาดในการเปรียบเทียบความถี่ขึ้นอยู่กับวิธีระบุความเท่าเทียมกันของความถี่ ในอุปกรณ์บางชนิดจะใช้มิกเซอร์และหูฟังเพื่อแสดงความเท่าเทียมกัน (รูปที่ 8.5, a) ภายใต้อิทธิพลของการสั่นของความถี่อ้างอิงและความถี่ที่วัดได้ในเครื่องผสมการสั่นของความถี่รวมของรูปแบบ mfx ±จะปรากฏขึ้น nf 0 โดยที่ m และ n เป็นจำนวนเต็ม หากสัญญาณความถี่ส่วนต่างอยู่ในแบนด์วิธของหูฟังผู้ปฏิบัติงานจะได้ยินเสียงของความถี่นั้น เมื่อเปลี่ยน f 0 ควรใช้โทนเสียงต่ำสุดซึ่งสำหรับหูฟังประเภทต่างๆคือหลายสิบเฮิรตซ์

เนื่องจากไม่ทราบความถี่ในระหว่างการวัดวิธีนี้จึงไม่ชัดเจนและจำเป็นต้องทราบค่าโดยประมาณของ f x ก่อนทำการวัด วิธีการวัดความถี่ที่พิจารณาแล้วบางครั้งเรียกว่าวิธีการตีศูนย์

การวัดทำได้โดยใช้วิธีส้อม ข้อผิดพลาดในการเปรียบเทียบคือ 10 ... 30 Hz

10.4 การวัดความถี่ด้วยวงจรพาสซีฟแบบเลือก

การวัดด้วยวิธีนี้จะลดลงเพื่อปรับแต่งวงจรเลือกเป็นความถี่สัญญาณ ความถี่วัดจากตำแหน่งขององค์ประกอบการปรับแต่ง วงจรดังกล่าวอาจเป็นวงจรบริดจ์และวงจรออสซิลเลเตอร์ ปัจจุบันเครื่องวัดความถี่ของสะพานซึ่งมีขอบเขต จำกัด ไว้ที่ความถี่ต่ำได้ถูกแทนที่ด้วยเครื่องมือประเภทอื่นอย่างสมบูรณ์ มีเพียงเครื่องวัดความถี่ที่ใช้วงจรเรโซแนนซ์ที่เรียกว่าเรโซแนนท์เวฟมิเตอร์เท่านั้นที่พบว่าสามารถนำไปใช้ได้จริง เครื่องมือง่ายๆเหล่านี้ครอบคลุมช่วงความถี่ตั้งแต่หลายร้อยกิโลเฮิรตซ์ไปจนถึงหลายร้อยกิกะเฮิรตซ์ แผนภาพที่เรียบง่ายของเครื่องวัดคลื่นเรโซแนนซ์พร้อมวงจรแสดงในรูปที่ 8.8. แรงดันไฟฟ้าของความถี่ที่ไม่รู้จัก fx ผ่านขดลวดสื่อสาร Lsv ถูกจ่ายให้กับวงจรที่ประกอบด้วยขดลวดที่เป็นแบบอย่าง L และตัวเก็บประจุแบบแปรผัน C วงจรถูกปรับโดยการเปลี่ยนความจุสถานะของการสั่นพ้องจะถูกกำหนดโดยอุปกรณ์แมกนีโตอิเล็กทริกโดยแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในส่วนหนึ่งของขดลวด ค่าความถี่ที่วัดได้จะอ่านได้จากสเกลตัวเก็บประจุ

ข้อผิดพลาดในการวัดความถี่โดยใช้เครื่องวัดคลื่นเรโซแนนซ์จะพิจารณาจากปัจจัยหลักดังต่อไปนี้ข้อผิดพลาดในการสอบเทียบความไม่แน่นอนของความถี่เรโซแนนซ์ของระบบการสั่นอิทธิพลของการสื่อสารกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและตัวบ่งชี้และความไม่ถูกต้องของการตรึงเรโซแนนซ์ ข้อผิดพลาดในการสอบเทียบอาจมีขนาดใหญ่หากความผิดปกติปรากฏขึ้นในกลไกการปรับแต่งซึ่งมีการออกแบบที่ค่อนข้างซับซ้อน ข้อผิดพลาดนี้เพิ่มขึ้นเนื่องจากการสึกหรอของชิ้นส่วนกลไกลักษณะของการบิดเบี้ยวและฟันเฟือง

เนื่องจากการเชื่อมต่อกับตัวบ่งชี้และแหล่งที่มาของความถี่ที่วัดได้จึงมีการนำความต้านทานแบบแอคทีฟและรีแอคทีฟเข้าสู่ตัวสะท้อน การเติบโตของการสูญเสียที่ใช้งานอยู่จะทำให้ปัจจัย Q ลดลงและความแปรปรวนของรีแอคแตนซ์ที่นำมาใช้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของเสียงสะท้อน การลดข้อผิดพลาดเนื่องจากอิทธิพลของตัวบ่งชี้และแหล่งสัญญาณทำได้โดยการลดการเชื่อมต่อ แต่ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับเครื่องตรวจจับจะลดลงและต้องนำเครื่องขยายเสียงเข้าสู่วงจรหลังจากเครื่องตรวจจับ