DE3332152A1

DE3332152A1 - Perioden- und frequenzmessvorrichtung

Info

Publication number: DE3332152A1
Application number: DE19833332152
Authority: DE
Inventors: Mishio Saitama Hayashi
Original assignee: Takeda Riken Industries Co Ltd
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1982-09-13
Filing date: 1983-09-06
Publication date: 1984-05-17
Also published as: JPS5948660A; USRE32845E; US4544884A; DE3332152C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Perioden- und Frequenzmeßvorrichtung, welche Periode und Frequenz eines relativ niederfrequenten Eingangssignals mit hoher Genauigkeit mißt.

Beim Messen der Frequenz oder Periode eines Eingangssignals mit relativ niedriger Frequenz mit einer Perioden- und Frequenzmeßvorrichtung wird das Eingangssignal als ein Torsignal zum Einblenden interner Taktsignale zu einem Zähler verwendet, welcher die Zahl der Taktimpulse zählt, um die Periode und somit die Frequenz des Eingangssignals zu bestimmen.

Die Figur 1 zeigt eine herkömmliche Perioden- und Frequenzmeßvorrichtung dieser Art. Ein Tellungsfaktor M eines Teilers 102, welcher die Anzahl der Impulse eines Eingangssignal in l/M Impulse teilt, ist entsprechend der Frequenz des Eingangssignals ausgewählt. Die Figur 2A zeigt, daß ein Eingangssignal 201,welches gemessen werden soll, über einen Eingangsanschluß

101 einem Teiler 102 zugeführt wird, dessen Ausgang das in Figur 2C gezeigte geteilte Ausgangssignal 203 erzeugt. Das geteilte Ausgangssignal 203 wird einem Torsignalgenerator 103 zugeführt, der zum Beispiel ein Trigger-Flipflop umfaßt. Der Torsignalgenerator •103 erzeugt das in Figur 2D gezeigte Torsignal 204, welches die Länge einer Periode des von dem Teiler

102 abgeleiteten geteilten Eingangssignal 203 hat. Das so erzeugte Torsignal 204 wird einem UND-Glied 104 zugeführt, um dieses UND-Glied 104 mit seinem hohen Pegel zu öffnen.

Dem anderen Eingang des UND-Gliedes 104 wird von einem Taktsignalgererator 105, wie es in Figur 2E dargestellt ist, ein Taktsignal 205 zugeführt, welches eine konstante Periode T_Q h_at. Wenn das Torsignal 204 einen hohen Pegel hat, wird das Taktsignal 205 Über das UND-Glied 104 einem Zähler 106 zugeführt. Die Figur 2F zeigt das von dem UND-Glied 104 kommende eingeblendete Taktsignal 205. Die Gesamtzahl der eingeblendeten Taktimpulse N wird von dem Zähler 106 gezählt.

Das Zählergebnis wird einem Rechner 107 zugeführt, in welchem die Frequenz F und die Periode P des Eingangssignals 201 berechnet werden. Wenn die Zahl der von dem Zähler 106 gezählten Taktsignale 205 N ist, werden die Eingangsfrequenz und Periode durch die Gleichung F = M/NT_Q bzw. P = NT_Q/M berechnet. Die berechnete Frequenz oder Periode wird von einem Display 108 angezeigt. Der oben beschriebene Betrieb beginnt, nachdem ein Ruckstellsignal 202 von einem Anschluß 221 geliefert worden ist, wie es in Figur 2B gezeigt ist.

Bei dieser herkömmlichen Perioden- und Frequenzmeßvorrichtung entstehen Zeitbruchteile *T ^^ &y welche den Zeitdifferenzen zwischen dem Anstieg des Torsignals 204 und dem ersten eingeblendeten Signals und zwischen dem Abfall des Torsignals 204 und dem unmittelbar folgenden Taktsignals entsprechen, wie es in Figur 2F dargestellt ist. Um diese Zeitbruchteile

^{Ä klein zu} machen, um die Meßgenauigkeit

^^T 2
zu erhöhen, ist es notwendig, Taktsignale mit höherer

Frequenz zu verwenden. Die Verwendung von Taktfrequenzen mit hoher Frequenz setzt voraus, daß sowohl das UND-Glied als auch der Zähler 106 mit hoher Geschwindigkeit arbeiten, was die Meßvorrichtung teuer macht. Obgleich die Zeitbruchteile ^ΔΤ_χ1, Δτ_χ2 eine Information darstellen, welche die Genauigkeit der berechneten Periode und Frequenz des Eingangssignals beeinflussen, können herkömmliche Meßvorrichtungen diese Zeitbruchteile nicht berücksichtigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung zu schaffen, welche die Periode und Frequenz eines Eingangssignals mit hoher Genauigkeit ohne Verwendung hochfrequenter Taktsignale messen kann.

Gemäß der Erfindung werden der erste und der zweite Zeitbruchteil 4τ_χ1 ^d Ατ_χ2> welche durch die Differenzen zwischen dem Anstieg und dem Abfall des geteilten Eingangssignals und der entsprechenden Taktsignale verursacht werden, von einer Dehnungsschaltung einfacher Bauart gedehnt, so daß die gedehnten Zeitbruchteile auch mit einem relativ niederfrequenten Taktsignal mit hoher Auflösung gemessen werden können. Deshalb kann eine genaue Eingangssignalperiode oder -frequenz erhalten werden, indem sowohl die Anzahl der Taktsignale, welche von einem Torsignal, das von dem geteilten Eingangssignal abgeleitet und mit dem Taktsignal synchronisiert ist, eingeblendet sind, als auch die Anzahl der Taktsignale, welche während der gedehnten Zeitbruchteile gezählt werden, verwendet werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:

Fig.l ein Schaltungsdiagramm einer herkömm

lichen Perioden- und Frequenzmeßvorrichtung

Fig. 2A bis 2F Zeittafeln zur Erklärung des Betriebs der herkömmlichen Meßvorrichtung

der Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm eines erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispiels einer Perioden- und Frequenzmeßvorrichtung

Fig. 4A bis 4N Zeittafeln zur Erkärung des Betriebs des Ausführungsbeispiels der Figur 3.
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Die Figur 3 zeigt eines der Auführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Figuren 4A bis 4N zeigen Zeittafeln zur Erklärung des Betriebs des Ausführungsbeispiels der Figur 3. In Figur 3 tragen die Teile, welche mit denen der Figur 1 identisch sind, dieselben Bezugszeichen.

Eine Dehnungsschaltung 301 ist zur Dehnung der Zeitbruchteile ^ΛΤ_χ^ und ^ΛΤ ρ um vorbestimmte Beträge vorgesehen. Die Hauptkomponenenten der Dehnungsschaltung 301 sind D-Flipflops 302 und 305, ein Teiler 304, Integratoren 306 und 308, ein Spannungskomparator

309 und ein Halteschalter 307. Die Ausführungsform der Figur 3 verwendet auch eine Steuerschaltung 313 zur Erzeugung eines Startsignals, einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler oder Auf-Ab-Zähler 321 zum Zählen der Differenz zwischen den beiden Zeitbruchteilen ^ΔΤ_χ1, *Τ_χ2 und UND-Glieder 319 und 322, welche dem Vorwärt s-Rückwärts-Zähler 321 Taktimpulse zuführen.

Das zu messende Eingangssignal 201 wird von einem Anschluß 101 einem Zähler 102 zugeführt, welcher das Eingangssignal durch einen Teilungsfaktor M teilt. Das von dem Teiler 102 geteilte Eingangssignal wird dem T-Anschluß eines D-Flipflops 302, dessen Q-Ausgang mit einem UND-Glied 303 verbunden ist, und über einen Inverter 314 auch dem Integrator 306 zugeführt, um die Zeit zum Starten des Integrators 306 zu steuern. Das UND-Glied 303 liefert das Taktsignal 205 von dem Taktsignalgenerator 105 zu dem Teiler 304, wenn der Q-Ausgang des Flipflops 302 einen hohen Pegel hat. Der Teiler 304 teilt das Taktsignal durch einen vorbestimmten Faktor B und liefert das geteilte Taktsignal zum dem D-Flipflop 305. Der Integrator 308 integriert eine konstante Spannung V» von einer Spannungsquelle 311 mit einer Integrationszeitkonstanten ^R2^C2* ^Der Q-Ausgang ^des Flipflops 305 ist mit dem Integrator 308 über einen Inverter 318 verbunden, um die Zeit zum Starten der Integration zu steuern. Der Q-Ausgang des Flipflops 305 wird über einen Puffer 316 auch dem Halteschalter 307 zugeführt, um die Haltezeit des Integrators 306 zu steuern.

Die Ausgangssignale der Integratoren 306 und 308

- ίο -

werden beide einem Spannungskomparator 309 zugeführt, wodurch eine Koinzidenz der Spannung der beiden Ausgangssignale detektiert wird. Das Ausgangssignal des Spannungskomparators 309 wird dem Rückstellanschluß der Flipflops 302 und 305 und dem Teiler 304 über ein ODER-Glied 324 zugeführt. Die Steuerschaltung 313 umfaßt zum Beispiel ein D-Flipflop, dessen D-Anschluß ein Großsignal zugeführt wird und dessen T-Anschluß mit einem Φ-Anschluß des Torsignalgenerators 103 verbunden ist. Der Q-Ausgang der Steuerschaltung 313 wird dem D-Anschluß des Flipflops 302 zugeführt. Das Rückstellsignal 202 von dem Anschluß 221 wird dem Torsignalgenerator 103 und der Steuerschaltung 313 und über das ODER-Glied 324 den Flipflops 302, 305 und dem Teiler 304 zugeführt.

Zu Beginn des Betriebs wird durch das RUckstellsignal 202 von dem Anschluß 221 die Steuerschaltung 313 in den Hochpegel- oder Großsignalzustand gebracht, um ein Startsignal 401 zu erhalten, welches in Figur Figur 41 gezeigt ist und welches dem Anschluß des Flipflops 302 zugeführt wird..Somit wird das Flipflop

302 von dem ersten geteilten Eingangssignal 203a, welches von dem Teiler 102 geliefert wird, in den Hochpegelzustand geschaltet, um so das UND-Glied

303 zu öffnen und das Taktsignal 205 von dem Taktsignalgenerator 105 zu dem Teiler 304 zu liefern, wie in den Figuren 4C und 4D. Gleichzeitig wird durch das Kleinsignal des Inverters 314 ein FET-Schalter 315 geöffnet, so daß der Integrator 306 beginnt, die über den Halteschalter 307 zugeführte konstante Spannung V_{1 zu} integrieren. Der Halteschalter wird

zu dieser Zeit geschlossen, da das Flipflop 305 zurückgestellt ist. Da der FET-Schalter 317 durch das von dem Kleinsignal des Q-Ausgangs des Flipflops 305 abgeleitete Großsignal des Inverters 318 geschlossen wird, ist der Integrator 308 zu diesem Zeitpunkt nicht in Betrieb. Der integrierte Ausgang des Integrators 306 geht in Übereinstimmung mit der Integrationszeitkonstanten R₁T₁ graduierlich zurück, bis der Halteschalter 307 geöffnet wird, wie es in Figur 4L gezeigt ist.

Der Teiler 304 teilt das Taktsignal 205, welches über das UND-Glied 303 geliefert wird, zum Beipiel durch 3, d. h., der Teilungsfaktor B des Teilers 304 ist in diesem Fall so gewählt, daß er 3 beträgt.

Somit gibt der Teiler 304 durch den dritten Taktimpuls nach dem ersten geteilten Eingang 203a den ersten geteilten Taktimpuls 402a an seinem Ausgang ab. Durch den ersten geteilten Taktimpuls 402a, welcher zu der Zeit t^ _von d_em Teiler 304 geliefert wird, wird der Zustand des Flipflops 305 in den Hochpegelzustand geändert, wodurch der Halteschalter 307 geöffnet wird, so daß der Integrator 306 die Integration beendet und die integrierte Spannung E. hält, wie in Figur 4L. Deshalb wird das Zeitintervall T , während dessen der Integrator 306 die konstante Spannung V₁ integriert, zu ΑΤ_χ1 + 2T_Q, wobei T_Q die Periode des Taktsignals 205 ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die konstante Spannung um 2T länger als der Zeitbruchteil ^ΑΤ_χ1 integriert, um einen hinreichend großen Wert der integrierten Spannung am Ausgang des Integrators 306 zu erhalten, ohne einen mit hoher

Geschwindigkeit arbeitenden Verstärker in dem Integrator 306 zu verwenden, mit anderen Worten, um einen billigen Integrator 306 verwenden zu können.

Zur Zeit t^ wird durch den Q-Ausgang des Flipflops 305, welcher über den Inverter 318 zugeführt wird, der FET-Schalter 317 geöffnet, so daß der Integrator 308 beginnt, die von der Spannungsquelle 312 gelieferte konstante Spannung V₂ mit einer Integrationszeitkonstanten i^^? ^zu integrieren. Die Zeitkonstante RpCp ind die konstante Spannung V₂ sind so augewählt, daß ein integrierter Ausgang mit einer kleineren Neigung als derjenige erzeugt wird, welcher durch den Integrator 306 zur Dehnung der Zeitbruchteile erzeugt wird. Ferner wird zu der Zeit t. durch das Großsignal von dem Flipflop 305 der Torsignalgenerator 103 in den Hochpegelzustand geschaltet, wie in Figur 4F, um das UND-Glied 104 zu Öffnen. So wird das Taktsignal von dem Taktsignalgenerator 105 dem Zähler 106 zugeführt, wodurch die Anzahl der Taktimpulse in Übereinstimmung mit Figur 4G gezählt werden. Gleichzeitig wird durch die Großsignale von dem Flipflop 305 und dem Torsignalgenerator 103 das UND-Glied 319 geöffnet und liefert die Taktsignale an einen Vorwärts-Rückwärts-Anschluß 321a eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 321. Deshalb zählt der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 die Taktimpulse vorwärts, bis das UND-Glied 319 geschlossen wird.

Wenn das Integrations-Ausgangssignal des Integrators 308 mit der Haltespannung E₁ des Integrators 306 koinzidiert, erzeugt der Spannungskomparator 309

zu der zeit t^ _e±_n Koinzidenzsignal 403a, wie in Figur 4N. Die Flipflops 302, 305 und der Teiler 304 werden durch das Koinzidenzsignal 403a, welches über einen Puffer 323 und das ODER-Glied 324 geliefert wird, zurückgestellt. Weil der Zustand des Flipflops

305 sich ändert, wird das UND-Glied 319 geschlossen und somit hört der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 auf, die Taktimpulse vorwärts zu zählen. Somit beträgt bei diesem Beispiel die Zahl der von dem Vorwärts-Rückwärtszähler 321 gezählten Taktimpulse n.. wie in Figur 4G.

Die Zeitperiode T₁, während welcher das UND-Glied 319 geöffnet ist, in anderen Worten, während welcher die Anzahl der Taktimpulse von dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 gezählt wird, ist gleich dem Produkt von (AT + 2Τ_Λ) und R₀C₀V₁ZR₁C₁V₀. In anderen Worten,

■"•J. O C. ti. J. J. J. C

die von dem Integrator 306 erzeugte Zeitperiode T , welche dem Zeitbruchteil ^T-, entspricht, wird durch den Integrator 308 um den Dehnungsfaktor A = RpC₂V₁ZR₁C₁ gedehnt, so daß selbst ein niederfrequentes Taktsignal zur Messung des Zeitbruchteils mit hoher Auflösung verwendet werden kann.

Zur Messung des zweiten Zeitbruchteils ^ΔΤ ₂ arbeitet das Ausführungsbeispiel der Figur 3 wie folgt. Da die Flipflops 302 und 305 durch das Koinzidenzsignal 403a zurückgesetzt werden, werden die Integratoren

306 und 308 in ihre anfänglichen Zustände versetzt, das heißt, der Halteschalter 307 und die FET-Schalter 315 und 317 werden geschlossen. Dann liefert der Teiler 102 das zweite dividierte Eingangssignal 203b

zur Zeit tg an das Flipflop 302, wie es in Figur 4C gezeigt ist. Der Teilungsfaktor M des Teilers 102 ist entsprechend der Frequenz des Eingangssignals 201 ausgewählt, um ein dividiertes Signal zu erzeugen, dessen Periode langer als die Zeit ist, welche zur Messung des gedehnten Zeitbruchteils erforderlich ist. In anderen Worten, der Teilungsfaktor M ist so ausgewählt, daß das zweite geteilte Eingangssignal 203b, welches in Figur 4C gezeigt ist, nach der Zeit tg erzeugt wird, wie in Figur 4 gezeigt. Das Flipflop 302 geht in Abhängigkeit von dem zweiten geteilten Eingangssignal 203b in den hohen Pegel über, so daß das UND-Glied 303 geöffnet wird und der Integrator beginnt, mit der Zeitkonstanten R₁C₁ zu integrieren.

Der Teiler 304 teilt wiederum das Taktsignal 205 und erzeugt das in Figur 4E gezeigte geteilte Signal 402b synchron mit dem dritten Taktimpuls des Taktsignals 205, welches über das UND-GLied 303 zugeführt wird. Durch das geteilte Signal 402b wird der Ausgang Q des Flipflops 305 zu dem hohen Pegel geändert, wie in Figur 4H, so daß der Halteschalter 307 öffnet und so der Integrator 306 den integrierten Ausgang Eg zur Zeit t, hält. Deshalb ist das Zeitintervall Tb zwischen t„ und t^, während dessen der Integrator 306 die konstante Spannung V₁ integriert, ^T ₂ + 2Tq. So hängt die Haltespannung E₂ von dem zweiten Zeitbruchteil ΔΤ_χ2 ab.

Gleichzeitig wird der Zeitsignalgenerator 103 durch den Anstieg des Ausgangssignals des Flipflops 305 auf niedrig gesetzt, um so das UND-Glied 104 zu

schließen. Dementsprechend beginnt der Zähler 106 die durch das UND-Glied 104 gelieferten Taktsignale 205 zu zählen. Der Zählerstand in dem Zähler 106 wird in Übereinstimmung mit Figur 4K zu n^. >iie oben erwähnt wurde, ist das Torsignal 204, welches durch den Torsignalgenerator 103 erzeugt wird, mit dem Taktsignal 205 synchronisiert. Der Grund zur Synchronisierung des Torsignals 204 mit dem Taktsignal 205 besteht darin, daß die in Figur 4C gezeigte Periode Tx von den Zeitbruchteilen getrennt werden soll, weil die Zeitbruchteile durch den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 gemessen werden.

Zur Zeit t^ beginnt der Integrator 308 die konstante Spannung V₂ mit der Zeitkonstanten RpC₂ ^zu integrieren.

Außerdem öffnet zur Zeit t. der andere Ausgang des Torsignalgenerators 103 das UND-Glied 322, dessen Ausgang mit dem Rückwärtszähl-Anschluß 321b des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 321 verbunden ist. Somit zählt der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 die Anzahl der Taktimpulse rückwärts, das heißt, er subtrahiert die Anzahl der Taktimpulse von den während der Zeitperiode T₁ bereits gezählten Daten. Das Kleinsignal von dem Torsignalgenerator 103 wird auch der Steuerschaltung 313 zugeführt, so daß das Startsignal 401, welches in Figur 41 gezeigt ist, geändert wird und bei einem niedrigen Pegel bleibt, bis das nächste Rückstellsignal 202 zugeführt wird.

Wenn der integrierte Ausgang des Integrators 308 die Haltespannung E₂ erreicht, erzeugt der Spannungsgenerator 309 zur Zeit t_& ein in Figur 4N gezeigtes Koinzi-

denzsignal 403b. Durch das Koinzidenzsignal 403b werden die Flipflops 302, 305 und der Teiler 304 zurückgesetzt, und somit werden die UND-Glieder 303, 322 geschlossen und beide Integratoren 306 und werden in ihre anfänglichen Zustände gesetzt. Deshalb liefert das UND-Glied 322 während des Zeitintervalls T₂ das Taktsignal an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321, welcher bei Anfang der Integration des Integrators 308 startet und beim Auftreten des Koinzidenzsignals 403b aufhört.

Ähnlich wie die Zeitperiode T₁ ist die Zeitperiode T₂ gleich dem Produkt von (^ΔΤ_χ2 + 2T_Q) und R₂C₂V₁ZR₁C₁V₂. Das heißt, die dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 während der Periode T₂ zugeführte Anzahl von Taktimpulsen n₂ hängt ab von dem gedehnten Wert des zweiten Zeitbruchteils At _.

Wie oben erwähnt wurde entsprechen die gezählten Daten ⁿ ₁-n₂, welche durch den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 erhalten werden, der Differenz zwischen den beiden Zeitbruchteilen &Τ_χ1 _ *Τ_χ2 , da das Taktsignal während der Periode T₁ vorwärts und während der Periode T₂

rückwärts gezählt wird.
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Für den ersten Zeitbruchteil -T . erhält man den folgenden Ausdruck:

Ti₁T₀ = A UT_xl + (B-I)T₀] (1)

wobei A = R₂C₂V₁ZR₁C₁V₂, Ti₁ die Anzahl der vorwärts gezählten Impulse des Vorwärts-Rückwärts-Zählers

321, T₀ die Zeitperiode des Taktsignals 205, der Tei lungsfaktor des Teilers 304 und A der Dehnungsfaktor der Dehnungsschaltung 313 sind.

In ähnlicher Weise erhält man für den zweiten Zeitbruchteil ^ΔΤ_χ2 den folgenden Ausdruck:

n₂T₀ = A [ΔΤ_χ2 + (B-I)T₀] (2)

wobei n₂ die Anzahl der von dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 rückwärts gezählten Impulse ist.

Das Zeitintervall Τ_χ zwischen dem geteilten Eingangssignal 203a und 203b erhält man durch die folgende Gleichung:

T_x = NT₀ + (^ΔΤ_χ1 - ^ΔΤ_χ2) Ο)

in welcher N die Anzahl der von dem Zähler 106 gezählten Taktimpulse ist. Unter Verwendung der Gleichungen (1) und (2) wird deshalb die Gleichung (3) zu:

T_x = NT₀ + [ ΔΤ_χ1 + (B-I)T₀] - [δΤ_χ2 + (B-I)T₀]

= NT₀ + η_χΤ₀/Α - n₂T₀/A

= T₀ [N + (η_χ - n₂)/A]
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= T₀ [N + (V₂R₁C₁ZV₁R₂C₂)(Ii₁ - D₂)] (4)

Da die Werte von T_Q _una V₂R₁C₁ZV₁R₂C₂ schon bekannt sind und da der Zählstand η und Cn₁ - n_p) von dem Zähler 106 bzw. dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 geliefert werden, kann die Zeitperiode T von dem Rechner 107 berechnet werden.

Wenn man annimmt, daß der Teilungsfaktor des Teilers 102 durch M dargestellt wird, wird die zu messende Zeitperiode des Eingangssignals 201 wie folgt berech net:

P = T_x/M
= (T₀/M) [N + (V₂R₁C₁ZV₁R₂C₂)(H₁ - n₂)]

Ferner gilt für die Frequenz des Eingangssignals 201:

P= l/P

T₀ [N + (V₂R₁C₁ZV₁R₂C₂)(H₁ - n₂)] (6)

Die Periode P oder die Frequenz F des so erhaltenen Eingangssignals 201 wird von dem Display 108 angezeigt.

In der obigen Beschreibung wird dasselbe Taktsignal sowohl dem Zähler 106 als auch dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 geliefert, es ist jedoch auch möglich, verschiedene Taktsignale zu verwenden. Falls die Zeitperiode des Taktsignals, welches dem Zähler zugeführt wird, T₀₁ j._st und die Zeitperiode des Takt-

signals, welche dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 321 zugeführt wird, T_{Q2 ist>} erhält man die Periode P und die Frequenz F des zu messenden Eingangssignals durch die folgenden Gleichungen:

P= (T₀₁/M) [N+ (^T02^V2^Rl^Cl^/T01^Vl^R2^C2^{) (η}Γ^η2^{} ]}

. T₀₁ [N + (T₀₂V₂R₁C₁ZT₀₁V₁R₂C₂) (H₁-IX₂) (8)

Leerseite

Claims

DIPL.-PHYS. WOLFGANG SEEGER '-

PATENTANWALT & .. ■" 0 O O Z \ 0 Z

EUROPEAN PATENT ATTORNEY

jug »fa'»7«η~ά"οίιτΓΕιί7öpiT»ch«n Ρ«ΰηί«ml ad?<il>J!<l ?' !^{h0 E}^'"ΗΊ·!¹ f ΐ!ίί^ι.9-

BEREITERANGER 15 D-8 MÜNCHEN 90 TEL. (089) 6 51 88 11

Telex: 528132 ERPAT D

Anwaltsakte: 43 Pat 3-DE

Anmelder: Takeda Riken Industry Co., Ltd. 1-32-1, Asahi-cho,
Nerima-ku,
Tokyo 176, JAPAN

Perioden- und Frequenzmeßvorrichtung

Ansprüche:

V¹V V°^rricntunS zur Bestimmung der Periode und Frequenz eines Eingangssignals, mit

einem Taktgeber zur Lieferung erster und zweiter Taktsignale,

einem ersten Teiler zum Teilen des genannten Eingangssignals durch einen vorbestimmten Teilungsfaktor, um ein geteiltes Signal mit einer minimalen Periode zu liefern, wobei ein erster Zeitbruchteil begrenzt ist zwischen einem ersten Ausgang des ersten Teilers und dem ersten Taktimpuls des genannten ersten Taktsignals danach, und ein zweiter Zeitbruchteil begrenzt ist zwischen dem folgenden Ausgang des genannten ersten Teilers und dem ersten Taktimpuls des genannten ersten Taktgebers danach,

einem Taktsignalgenerator zur Erzeugung eines

POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 196858-807 COMMERZBANK MÜNCHEN, KONTO-NUMMER 22 11

mit dem genannten ersten Taktsignal synchronisierten Torsignals, und

Zähleinrichtungen zum Zählen der Taktimpulse des ersten Taktsignals während des genannten Torsignals, gekennzeichnet durch

eine Dehnungseinrichtung (301) zum Dehnen jedes Zeitbruchteils, wobei wenigstens der gedehnte erste Zeitbruchteil kurzer als die minimale Periode des genannten geteilten Signals ist, einen Auf-Ab-Zähler (321), welcher den Zählstand der Taktimpulse des zweiten Taktsignals liefert, der der Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten gedehnten Zeitbruchteil entspricht, und

einen Rechner (107) zur Berechnung der Periode und Frequenz des genannten Eingangssignals durch Addieren des Zählstands von dem genannten Zähler zu einem Wert, welcher dem Zählstand des Auf-Ab-Zählers entspricht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungseinrichtung einen ersten Integrator (306) zum Integrieren eines ersten Spannungspegels mit einer ersten Zeitkonstanten während einer Zeitperiode umfaßt, welche gleich jedem Zeitbruchteil plus einer vorbestimmten ganzen Zahl von Taktimpulsen des ersten Taktsignals ist, und einen zweiten Integrator (308) zum Integrieren eines zweiten Spannungspegels mit einer zweiten Zeitkonstanten für jeden entsprechenden gedehnten Zeitbruchteil, um einen integrierten Wert zu erhalten, welcher derselbe wie jeder entsprechende endgültige integrierte Wert des ersten Spannungspegels ist,

wobei der erste und der zweite Spannungspegel und die Zeitkonstanten so gewählt sind, daß für jeden Zeitbruchteil eine kleinere Neigung zur Zeit für den absoluten Wert des integrierten Wertes des zweiten Spannungspegels als für die Neigung des absoluten Wertes des integrierten Wertes des ersten Spannungspegels geliefert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auf-Ab-Zähler (321) die Taktimpulse des genannten

zweiten Taktsignals während des gedehnten ersten Zeitbruchteils aufwärts und die Taktimpulse des zweiten Taktsignals während des gedehnten zweiten Zeitbruchteils abwärts zählt.
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4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die ersten und zweiten Taktsignale die Perioden

^T01 bzw. T₀₂ haben,

der erste Spannungspegel V₁ und der zweite Spannungspegel V₂ ist,

die erste und die zweite Zeitkonstante R₁C₁ bzw. R₂C₂ den jeweiligen Widerstands- und Kapazitätselementen des ersten bzw. des zweiten Integrators entsprechen,

der Teilungsfaktor des Teilers (102) l/M ist, wobei M eine ganze Zahl größer als 1 ist,

der Zähler (106) N Taktimpulse des ersten Taktsignals während des Torsignals zählt, und der Auf-Ab-Zähler (321) η_χ der zweiten Taktimpulse während des gedehnten ersten Zeitbruchteils aufwärts

und ng der zweiten Taktimpulse während des gedehnten zweiten Zeitbruchteils abwärts zählt,

bei welcher die Periode P und die Frequenz F des genannten Eingangssignals von dem Rechner wie folgt berechnet werden:

P = (T₀₁ZM) [N + CT₀₂V₂R₁C₁ZT₀₁V₁R₂C₂)(H₁ - Ii₂)I

und sein Kehrwert entsprechend.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Taktsignal dasselbe wie das erste Taktsignal ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die minimale Periode des Ausgangs des ersten Teilers (102) gleich oder länger als jede jeweilige Summe von irgendeinem der genannten Zeitbruchteile plus der genannten Anzahl von Taktimpulsen des ersten Taktsignals plus dem entsprechenden gedehnten Zeitbruchteil ist.