DE3421728A1 - Frequenzzaehler - Google Patents

Frequenzzaehler

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DE3421728A1
DE3421728A1 DE19843421728 DE3421728A DE3421728A1 DE 3421728 A1 DE3421728 A1 DE 3421728A1 DE 19843421728 DE19843421728 DE 19843421728 DE 3421728 A DE3421728 A DE 3421728A DE 3421728 A1 DE3421728 A1 DE 3421728A1
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/10Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage by converting frequency into a train of pulses, which are then counted, i.e. converting the signal into a square wave

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Description

  • Frequenz zähler
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der Frequenz einer elektrischen Schwingung mittels eines elektronischen Zählers.
  • Frequenzzähler dieser Art sind bekannt (NTZ, Band 37, 1984, Heft 1, Seiten 10 bis 13). Das hierbei verwendete Zähltor, über welches die zu messenden Schwingungen dem Zähler zugeführt werden, bedingt einen systematischen Quantisierungsfehler (maximal +0,5). Mit solchen bekannten Frequenzzählern können in der Frequenz schwankende Schwingungen, beispielsweise mit einer unbekannten Frequenz oder mit einem stochastischen Signal modulierte Trägerschwingungen, nur ungenau gemessen werden. Beim Zählen der beispielsweise positiven Halbschwingungen hängt das Ergebnis vom jeweiligen Zeitpunkt Meßstartes ab, wenn die Messzeit nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Modulationsperiodendauer ist, was bei stochastischen Signalen grundsätzlich unmöglich ist. Aber auch bei deterministischen Signalen wäre eine genaue Trägerfrequenzmessung nur bei bekannter Modulationsfrequenz und anpassbarer Messzeit möglich. Die Frequenz der meisten frequenzmodulierten Träger schwingungen kann mit den bekannten Frequenzzählern daher nicht genau ermittelt werden. Es bleibt ein unbekannter Messfehler, dieser sinkt zwar relativ mit steigender Messzeit, sehr lange Messzeiten sind aber in vielen Anwendungsfällen nicht möglich oder zumindest störend.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Fehlerverringerung bestünde zwar darin, viele Einzelmessungen mit zufälligen Messzeitstartpunkten nacheinander durchzuführen und die so erhaltenen unterschiedlichen Messergebnisse zu mitteln. Auch dadurch würde jedoch die Gesamtmesszeit relativ gross, ausserdem würde der oben genannte systematische Quantisierungsfehler nicht vermindert werden.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Messen der Frequenz einer elektrischen Schwingung mittels eines elektronischen Zählers zu schaffen, die diesen Nachteil vermeidet und die ohne Vergrösserung der Gesamtmesszeit die Messgenauigkeit erhöht und mit der vor allem auch die mittlere Frequenz von frequenzmodulierten Schwingungen hochgenau gemessen werden kann.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Bei der erfindungsgemassen Frequenzzähleranordnung werden mit einem einzigen Zähler zeitlich verschachtelt eine Vielzahl von einzelnen Frequenzmessungai durchgeführt, diese Messungen werden also nicht zeitlich nacheinander sondern praktisch gleichzeitig durchgeführt. Damit wird die Gesamtmesszeit nur unwesentlich gegenüber der für eine einzige Messung nötigen Messzeit vergrössert. Trotzdem wird durch die anschliessende Mittelwertsbildung aus der Vielzahl von Einzelmessungen der Messfehler um Grössenordnungen verbessert.
  • Der systematische Quantisierungsfehler wird prinzipiell vermieden, weil systematische Fehler bei Starts und Stops kompensiert werden und kein Zähltor vorhanden ist. Die erfin- dungsgemässe Anordnung bringt nicht nur eine Messfehlerverbesserung beim Messen einer Schwingung mit konstanter Frequenz mit sich sondern sie ermöglicht vor allem auch die hochgenaue Messung der Frequenz einer frequenzmodulierten Trägerschwingung, da auch die durch die Modulation entstehenden Messfehler ausgemittelt werden. Die erfindungsgemässe Anordnung ist nicht nur für die Frequenzmessung sondern in bekannter Weise auch zur Periodendauermessung geeignet, dazu sind nur der Mess- und Referenzeingang zu vertauschen.
  • Da die erfindungsgemässe Frequenzzähleranordnung auch bei extrem grossen Frequenzhüben den Mittelwert einer Frequenz bei ausreichender Messzeit sehr genau bestimmen kann und eine getastete Schwingung als eine durchgehende Schwingung aufgefasst werden kann, die zwischen Frequenz null und ihrer Nennfrequenz umgeschaltet wird, kann bei bekannter Nennfrequenz das Tastverhältnis als Quotient von angezeigter Frequenz durch Nennfrequenz ermittelt werden. Ebenso kann bei bekanntem Tastverhältnis die Nennfrequenz als Quotient von angezeigter Frequenz durch Tastverhältnis ermittelt werden.
  • Die erfindungsgemässe Anordnung ermöglicht nicht nur das hochgenaue Messen von frequenzmodulierten Eingangssignalen sondern sie arbeitet auch dann noch hochgenau, wenn die Referenzfrequenz entsprechend frequenz- oder phasenmoduliert ist, da es ja nur auf das Verhältnis von Eingangsfrequenz zu Referenzfrequenz ankommt. Dadurch ist es möglich, als Referenzfrequenzquelle besonders hochwertige Quarzoszillatoren zu verwenden, die wegen ihrer geringen Schwingleistung zum starken Rauschen neigen, ohne dass hierdurch die Messgenauigkeit leidet. Es ist auch möglich, die Referenzfrequenz absichtlich in der Phase oder in der Frequenz zu modulieren, beispielsweise mit nach tiefen Frequenzen begrenztem Rauschen oder mit Pseudorauschen. Dadurch wird eine Korrela- tion zwischen der Referenzfrequenz und der zu messendenEingangsfrequenz verhindert und hierdurch kann auch noch der systematische Quantisienmgsfehler vermieden werden, der bei Fast-Gleichheit von Referenz- und zu messenderFrequenz noch auftreten könnte.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Fig.1 zeigt das bei einem erfindungsgemässen Frequenzzähler angewendete Au swertprin z ip Fig.2 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemässen Frequenzzählers Fig.1 zeigt den zeitlichen Verlauf einer zu messenden elektrischen Schwingung, beispielsweise eine Hochfrequenzschwingung, angedeutet durch die zeitliche Aufeinanderfolge von beispielsweise den positiven Nulldurchgängen dieser Schwingung entsprechenden Impulsen. Diese Impulsfolge wird dem Eingang E eines elektronischen Zählers Z, der insbesondere als Synchronzähler ausgebildet ist, zugeführt, der Ausgang des Zählers Z ist mit dem Eingang eines Zwischenspeichers N verbunden, dessen Ausgang entweder direkt oder über einen nachfolgend näher beschriebenen Multiplikator K mit dem Eingang einer Addier- und Subtrahierschaltung A verbunden ist.
  • Per Ausgang dieser Schaltung A steht mit dem Eingang eines Summenspeichers x in Verbindung, dessen Ausgang ist zum anderen Eingang der Addier- und Subtrahierschaltung A zurückgeführt. Die einzelnen Baugruppen werden über eine Steuerschaltung S gesteuert, die Schaltung A kann über die Steuerschaltung S auf die Betriebsart "Addieren" oder "Subtrahieren" umgeschaltet werden, der Zähler Z und der Summenspeicher M können über die Steuerschaltung S, der aus einer Referenzquelle R die Referenzfrequenz als Zeitbasis zugeführt wird, auf Null zurückgestellt werden, der Zwischenspeicher N und die Addier- und Subtrahierschaltung A sind ausserdem über einen Triggergenerator dieser Steuer schaltung S triggerbar. Die zeitliche Aufeinanderfolge der einzelnen Trigger für die dem Zwischenspeicher N folgenden Baugruppen ist von dem Trigger dieses Zwischen speichers N abgeleitet und zwar vorzugsweise als feste Folge. Das Gleiche gilt für den Trigger des Multiplikators K.
  • In der Steuerschaltung S ist eine Antikoinzidenzschaltung vorgesehen, die mit dem Eingang E verknüpft ist. Durch diese Antikoinzidenzschaltung werden die zunächst unabhängig vom Eingangssignal erzeugten Start- und Stop-Zeitpunkte, die von der Referenzfrequenz abgeleitet sind, jeweils um einen geringen Betrag verschoben, wenn sie mit einer Phasenlage des Eingangssignales zusammenfallen, die bei Nichtverschiebung ein Zusammentreffen von Schaltvorgängen im Zähler Z und einer Uberführung (Erfassung) des Zählerstandes dieses Zählers Z in den Zwischenspeicher N bzw. in die Addier- und Subtrahierschaltung A bewirken könnte.
  • Das Messergebnis wird dem Summenspeicher M über dessen Ausgang entnommen und dann weiterverarbeitet bzw. angezeigt Die Arbeitsweise des Frequenzzählers nach Fig.2 ist, dargestellt anhand eines Beispieles mit kleinen Zahlen, folgendermassen: Zunächst werden der Zähler Z und der Speicher M auf Null zurückgestellt. Dann wird im Zeitpunkt to der Zähler Z für die Messung der am Eingang E anliegenden Schwingung freigegeben und gleichzeitig wird die Addier- und Subtrahierschaltung A über die Steuerschaltung S auf "SubtrahierenH geschaltet.
  • Somit wird die Anzahl der Schwingungen im Zähler Z gezählt, die beginnend von der Nullstellung to in den Zähler einlaufen.
  • In dem dargestellten Beispiel nach Fig.1 sind dies zu einem ersten Startzeitpunkt tl beispielsweise fünf Impulse. Getriggert über die Antikoinzidenzschaltung der Steuerschaltung S wird dieser erste Zählwert "5" des Zählers Z in den Zwischenspeicher N eingespeichert. Die Antikoinzidenzschaltung sorgt dabei dafür, dass aus dem Synchronzähler Z das momentane Zählergebnis nicht gleichzeitig mit der Eingabe eines Zählimpulses am Eingang E ausgelesen wird, und zwar dadurch, dass sie den Triggerimpuls um etwa eine halbe Periode der höchst zulässigen Eingangsfrequenz verzögert, wenn eine solche Gleichzeitigkeit eintreten würde. Eine Antikoinzidenzschaltung mit Verzögerung ungünstiger Eingangsimpulse wäre für den gleichen Zweck geeignet, würde aber eine Reserve bezüglich der höchsten zulässigen Eingangsfrequenz erfordern. Das Auslesen der Zählwerte aus dem Zähler erfolgt also immer antikoinzident mit den am Eingang anliegenden Schwingungen bzw. den Zeitpunkten, zu denen sie den Zählerstand verändern. Die Antikoinzidenzschaltung kann bei Anwendung eines Zähler entfallen, der mit einem Code arbeitet, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zahlen jeweils nur 1 bit wechselt, beispielsweise einem Gray-Code. Dieses Zählergebnis "5" wird dann aus dem Zwischenspeicher N der auf "Subtrahieren" eingestellten Schaltung A zugeführt und dort von dem Inhalt des Summenspeichers M, also von dem am Ausgang des Sunmenspeichers anliegenden Ergebnis, subtrahiert. Zum Zeitpunkt t2 wird erneut das momentane Zählergebnis des Zählers Z in den Zwischenspeicher N überführt und auch dieser Zählwert "12" vom Inhalt des Summenspeicher M subtrahiert. Das Gleiche geschieht anschliessend mit dem momentanen Zählwert "17" zum Startzeitpunkt t3 usw. bis schliesslich zu sämtlichen vorgegebenen Startzeitpunkten tn die jeweiligen Zählwerte subtrahiert sind. Anschliessend wird dann die Schaltung A auf "Addieren" umgeschaltet und es werden dann in gleicher Weise zu den Stopzeitpunkten t11,t12,t13 bis tln die zu diesen Stopzeitpunkten jeweils auftretenden Zählwerte "105", "112" und "117" aus dem Zähler Z über den Zwischenspeicher N dem momentanen Inhalt des Summenspeichers M hinzu addiert. Die aufeinanderfolgenden Start- und Stopzeitpunkte, die paarweise geordnet aufgefasst werden können, können beliebig gewählt werden, es ist lediglich erforderlich, dass gleich viele Stop- und Startzeitpunkte vorhanden sind.
  • Durch den beschriebenen Vorgang der Ansteuerung der Addier-und Subtrahierschaltung A in Kombination mit dem Summenspeicher M wird für das in Fig.1 dargestellte Zahlenbeispiel der ebenfalls in Fig.1 angegenene Rechenvorgang durchgeführt, aus dem zu ersehen ist, dass das am Ausgang des Summenspeichers M auftretende Zählergebnis "300" nur noch durch die Summe der Differenzen der Stop- minus Start-Zeitpunkte, hier also 3T, geteilt werden muss, um das richtige Frequenzmessergebnis, hier "100", zu erhalten, wenn man T mit "1" annimmt.Für diese abschliessende Division des Inhaltes des Summenspeichers M kann an dessen Ausgang ein Teiler, etwa in Form eines Mikroprozessors, angeschaltet werden. Am einfachsten ist es jedoch, die Summe der Messzeiten T, die ja durch den Abstand der über die Steuerschaltung S gelieferten Triggerimpulse für Start und Stop vorgegeben sind, so zu wählen, dass durch entsprechende Stellenverschiebung des Ergebnisses im Summenspeicher M das Endergebnis der Frequenzmessung unmittelbar am Ausgang dieses Summen speichers M vorliegt und zur Anzeige gebracht werden kann. Die Stellenverschiebung geht am einfachsten im Nichtverwenden der letzten Ziffern.
  • Der Abstand zwischen den einzelnen Start- und Stop-Zeitpunkten muss nicht wie im gezeigten Beispiel konstant und gleichbleibend sein, er kann beliebig variabel sein, er wird je- doch vorzugsweise so gewählt, dass die erwähnte Summe der Differenzen der paarweise zugeordneten Stop- minus Start-Zeitpunkte einen Wert ergibt, der eine einfache Auswertung des Ergebnisses im Summenspeicher M ermöglicht.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden zunächst sämtliche Zählwerte zu den Startzeitpunkten t bis tn ermittelt und ausgewertet und dann erst die Zählwerte zu den Stopzeitpunkten til bis t1n.nWenn die Addier- und Subtrahierschaltung A sehr schnell von "Subtrahieren" auf "Addieren" und umgekehrt umgeschaltet werden kann, ist diese Reihenfolge nicht nötig, es ist dann durchaus auch möglich, die ersten Stopzeitpunkte vor die letzten Startzeitpunkte zu setzen und die dabei auftretenden Zählwerte nach obigem Schema auszuwerten.
  • Das Ergebnis der beschriebenen Mittelwertbildung aus den zeitlich ineinander verschachtelt gedachten Einzelmessungen kann gemäss einer Weiterbildung der Erfindung noch da.
  • durch verbessert werden, dass die innerhalb eines Startzeitpunktbereiches tl bis tn und die innerhalb eines Stopzeitpunktbereiches til bis ti auftretenden einzelnen Zählwerte nicht gleichwertig im Endergebnis berücksichtigt werden sondern nach einer vorgegebenen Funktion gewichtet berücksichtigt werden. Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass die Fehler der Zählwerte am Anfang und Ende der Start- bzw. Stop-Zeitpunktsbereiche jeweils nicht durch solche, die durch entgegengesetzte Momentanmodulation entstehen, ausgeglichen werden, wie dies in der Mitte eines solchen Bereiches der Fall ist. Je nach Messzeit und zu messender Frequenz können gemäss der Erfindung zehntausend, hunderttausend oder mehr einzelne Zählwerte je Messung ermittelt werden und eine solche gewichtete Auswertung dieser Zählwerte ist deshalb sinnvoll. Die Wichtung erfolgt dabei vorzugsweise gemäss einer sogenannten Fensterfunktion, wie dies auch schon zur gewichteten Auswertung bei der Fourier-Analyse angewendet wird (Electronics, June 13, 1974, Seiten 96-102). Analog wie bei der Fourier-Analyse wird die Bewertung und Wichtung der Zählwerte am Anfang und Ende der Auswertintervalle vermindert. Es ist lediglich erforderlich, die Summe der den Start-Zeitpunkten zugehörigen Wichtungen der Zählwerte gleich der Summe der den Stop-Zeitpunkten zugehörigen Wichtungen zu machen.
  • Für diese gewichtete Auswertung der Zählwerte gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, zwischen dem Zwischenspeicher N und der Addier- und Subtrahierschaltung A den zusätzlichen Multiplikator K zwischenzuschalten, der über einen entsprechenden Fensterfunktionsgenerator angesteuert ist und mit dem die am Anfang und Ende während eines Start-Zeitpunktbereiches bzw. Stop-Zeitpunktbereiches auftretenden Zählwerte mit einem sehr niedrigen Multiplikationsfaktor multipliziert der Schaltung A zugeführt werden während allmählich ansteigend bis zur Mitte dieses Bereiches und dann wieder allmählich abfallend die dazwischenliegenden Zählwerte mit zunehmendem bzw. abnehmendem Multiplikationsfaktor bewertet werden. Der Fensterfunktionsgenerator ist beispielsweise ein mit einem Zähler angesteuerter Nur-tese-Speicher, wobei der Zähler jeweils die Messpunktnummer tx bis tlx mit x = 1 bis n enthält. Dieser Fensterfunktionsgenerator ist vorzugsweise ebenfalls in der Steuerschaltung S angeordnet. Diese Multiplikationsfaktoren müssen naturlich auch bei der G esamtzeit entsprechend berücksichtigt werden. Dazu wird bei gleicher Fensterfunktion für die Bereiche der Start- und Stop-Zeitpunkte die Summe der Multiplikationsfaktoren ermittelt, durch die Anzahl dieser Start- und Stop-Zeitpunkte geteilt und damit die Gesamtmessung multipliziert, die dann für die Ermittlung des Endergebnisses bei der Teilung des Inhaltes des Summenspeichers M berücksichtigt wird. Die so gewichtete Mess-; zeit kann zweckmässig so gewählt werden, dass das Ergebnis durch stellenverschobenes Lesen des Summen speichers M erhalten wird. Der Multiplikator K kann beispielsweise auch unmittelbar in der Addier- und Subtrahierschaltung A eingebaut sein.
  • Eine andere Möglichkeit der gewichteten Auswertung der eineinen Zählwerte besteht darin, die Dichte dieser Start- und Stop-Zeitpunkte wiederum nach einer Fensterfunktion am Anfang und Ende eines Bereiches geringer zu wählen als in der Mitte, also die Abstände am Anfang und Ende eines solchen Bereiches t1 bistn bzw. til bis tln grösser zu wählen als in der Mitte. In diesem Fall ist für die Wichtung kein weiterer Aufwand erforderlich, die einzelne Messung wird ja gar nicht gewichtet, nur durch die zeitliche Lage der Start-und Stop-Zeitpunkte werden Anfang und Ende von Start- und Stop-Zeitpunktsbereich schwächer bewertet.
  • Die Erzeugung zunehnreadgeringer werdender Abstände in der Steuerschaltung S beispielsweise mittels eines rückwärts zählenden Vorwärts-Rückwärts-Zählers erfolgen, der mit einem festen Takt angesteuert wird und der, ausgehend von einer dem grössten Abstand entsprechenden Zahl, jeweils beim Zählerstand Null auf eine geringere Zahl voreingestellt wird, wobei gleichzeitig mit jeder Voreinstellung ein Start- bzw.
  • Stop-Trigger ausgelöst wird. Zur Erzeugung wieder wachsender Abstände ist jedes Mal, wenn der Zählerstand Null erreicht ist, eine grössere Zahl voreinzustellen, wobei gleichzeitig mit jeder Voreinstellung ein Start- bzw. Stop-Trigger ausgelöst wird.
  • Besonders günstig ist es, wenn diese unterschiedliche Wichtung innerhalb eines Start-Zeitpunktbereiches bzw. Stop-Zeitpunktbereiches jeweils für paarweise zugeordnete Zählwerte möglichst exakt gleich erfolgt, damit sich auf einfachste Weise eine vorbestimmte Gesamtmesszeit ergibt, die eine einfache Schlussauswertung ermöglicht. Dazu kann beispielsweise ein Triggergenerator innerhalb der Steuerschaltung S vorgesehen sein, der ausgehend von einer für Startzeitpunkt und Stopzeitpunkt-Bereich gleichen Anfangslage seinerseits zur Erzeugung der Stop-Impulse um die gewünschte mittlere Messzeit T später getriggert wird als vorher zur Erzeugung der Start-Impulse. Es genügt dann, diese Verzögerungszeit exakt von der Zeitbasis abzuleiten. Damit können mit ein und demselben Triggergenerator die Start- und Stop-Zeitpunkte exakt gleich erzeugt werden. Systematische Fehler des Triggergenerators werden kompensiert.
  • Die Gleichheit der Verteilung der Start- und Stop-Zeitpunkte ist jedoch nicht unbedingt nötig, wenn die erstgenannte Wichtung verwendet wird. Bei Anwendung der Wichtung ist nicht einmal die gleiche Anzahl von Start- und Stop-Zeitpunkten Dies wiL.leidrt e verständli erforderlich. wenn e n DelleDlgerStart- oder Stop-Zeitpunkt der zuvor beschriebenen Anordnung durch zwei nebeneinanderliegende Zeitpunkte gleichen Schwerpunktes und gleichen Ge-.
  • samtgewichtes ersetzt wird oder umgekehrt. Im Extremfall können alle Start- oder Stop-Zeitpunkte in einem einzigen Punkt, nämlich ihrem Schwerpunkt zusammengelegt werden, der dann das Gesamtgewicht erhält. Dies ist natürlich nur in speziellen Fällen sinnvoll, ewa dann, wenn die Modulation erst nach dem Meßstart anklingt und sehr niederfrequent ist.
  • Durch das Zusammenlegen der Startpunkte in einen engen Bereich wird bewirkt, dass der Bereich der Stop-Zeitpunkte über fast die gesamte zur Verfügung stehende Messzeit verteilt werden kann und dass die mittlere Messzeit T erhöht ist. Entsprechendes gilt für das Zusammenlegen der Stop-Zeitpunkte bei abklingender Modulation der zu messenden Frequenz. Ein solcher enger Bereich ist sinnvoll in der Grössenordnung einiger Perioden der zu messenden Frequenz zu wählen.
  • Wenn für die Schnelligkeit der Auswertung und die Anzahl der möglichen Messungen geringere Ansprüche gestellt werden, kann die Auswertung der einzelnen aus dem Zähler Z abgefragten Zählergebnisse ganz oder zum Teil und bei weiter verringerten Ansprüchen sogar das Zählen selbst in einem üblichen entsprechend programmierten Mikroprozessor durchgeführt werden. Die in Fig.2 dargestellte Schaltung ist jedoch vorzuziehen, da sie wesentlich schneller arbeitet.
  • Anstelle des dargestellten einzigen Summenspeichers M und der laufenden Addierung der einzelnen Werte in der Schaltung A können die aus dem Zähler abgefragten einzelnen Zählwerte für die Start-Zeitpunkte auch in einem gesonderten Speicher zwischengespeichert werden, ebenso in einem weiteren Speicher die Zählwerte der aufeinanderfolgenden Stop-Zeitpunkte. Uber eine zusätzliche Subtrahierschaltung könnte dann die Differenz dieser Zwischenspeicherinhalte gebildet werden, die dann dem gewünschten Ergebnis entspricht, das dann nur noch durch die Gesamtmeßzeit geteilt werden muss.
  • Der erfindungsgemässe Frequenzteiler kann genauso gut zur Periodendauermessung benutzt werden, in diesem Fall ist es lediglich nötig, den Referenzfrequenzeingang R mit dem Messeingang E zu vertauschen, also den Eingang E mit einer entsprechenden Referenzfrequenz anzusteuern und am Referenzeingang R die Schwingung anzulegen, deren Periodendauer gemessen werden soll. Auch in diesem Fall wird die Messgenau- igkeit für konstante Frequenzen erhöht, es kann auch die Periodendauer von frequenzmodulierten Schwingungen hochgenau gemessen werden.

Claims (16)

  1. Patentansprüche 1. Anordnung zum Messen der Frequenz einer elektrischen Schwingung mittels eines elektronischen Zählers, dadurch gek e n n z e ich ne t, dass mit dem Zähler (Z) fortlaufend die Schwingungen gezählt werden und, gesteuert durch eine Steuerschaltung (S), in mehreren Startzeitpunkten (t1 bis tn) und in mehreren Stopzeitpunkten (t11 bis tin) die jeweiligen Zählerstände als Zählwerte erfasst und einem Rechenwerk (A,M) zugeführt werden, und in diesem Rechenwerk (A,M) die Differenz zwischen der Summe der Startzeitpunkts-Zählwerte und der Summe der Stopzeitpunkts-Zählwerte bestimmt wird und diese Differenz durch die Differenz zwischen der Summe der Startzeitpunkte und der Summe der Stopzeitpunkte geteilt wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass die Startzeitpunkts-Zählwerte und Stopzeitpunkts-Zählwerte des Zählers (Z) jeweils in einen Zwischenspeicher (N) eingespeichert und von dort dem Rechenwerk (A,M) zugeführt werden.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass das Rechenwerk (A,M) eine zwischen den Betriebsarten "Addieren" und "Subtrahieren" umschaltbare Addier- und Subtrahierschaltung (A) und einen mit deren Ausgang verbundenen Summenspeicher (M) umfasst und diese Addier- und Subtrahierschaltung (A) sowie der Summenspeicher (M) so gesteuert sind, dass die während der Start zeitpunkte ermittelten Zählwerte aus dem Zähler (Z) in die Addier- und Subtrahierschaltung (A) überführt und dort vom Inhalt des Summenspeichers (M) subtrahiert werden und anschliessend die während der Stopzeitpunkte jeweils ermittelten Zählwerte aus dem Zähler (Z) in die Addier- und Subtrahierschaltung (A) überführt und zum Inhalt des Summenspeichers (M) hinzu addiert werden.
  4. 4. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerschaltung (S) eine AntikanzEdenzschaltungumfasst und die die Zählwerte bestimmenden Start- und Stopzeitpunkte jeweils antikoinzident zu den zu zählenden Eingangs schwingungen erzeugt werden.
  5. 5. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die aufeinanderfolgenden Zählwerte zu Beginn und Ende eines Startzitpunkts- bzw. Stopzeitpunkts-Bereiches geringer bewertet (gewichtet) werden als die dazwischenliegenden Zählwerte.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass die dem Zähler (Z) entnommenen Zählwerte einem Multiplikator (K) zugeführt werden, der in an sich bekannter Weise über eine Fensterfunktion gesteuert ist und die aufeinanderfolgenden Zählwerte mit unterschiedlichen Multiplikationsfaktoren bewertet.
  7. 7. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Abstand der aufeinanderfolgenden Start- und Stopzeitpunkte am Anfang und Ende des Start- bzw. Stopzeitpunktbereiches grösser als in der Mitte gewählt ist.
  8. 8. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Steuerschaltung (S) einen Triggergenerator aufweist, der zur Erzeugung der Start- und Stopimpulse von Startzeitpunkts- und Stopzeitpunkts-Bereich dient.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass der Triggergenerator für Startzeitpunkts- und Stopzeitpunkts-Bereiche jeweils die gleiche nach einer Fensterfunktion variable Triggerimpulsverteilung mit unterschiedlichen Impulsabständen erzeugt.
  10. 10. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass als Zähler (Z) ein Synchronzähler benutzt ist.
  11. 11. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Zähler (Z) mit einem Code arbeitet, welcher für zwei benachbarte Zahlen nur ein bit Unterschied aufweist.
  12. 12. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Auswertung der aufeinanderfolgenden einzelnen Zählwerte des Zählers (Z) in einem Mikroprozessor erfolgt.
  13. 13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, dass auch die Zählung im Mikroprozessor erfolgt.
  14. 1 4. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Referenzfrequenz (R) der Steuerschaltung (S) mit Rauschen oder Pseudorauschen phasen- oder frequenzmoduliert ist.
  15. 15. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass sie durch Vertauschen von Mess- und Referenzeingang in an sich bekannter Weise zur Periodendauermessung benutzt wird.
  16. 16. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass sie unter Verwendung einer Divisionsschaltung bei bekannter Nennfrequenz zur Ermittlung des Tastverhältnisses eines getasteten Signals oder bei bekanntem Tastverhältnis zur Ermittlung der Nennfrequenz benutzt wird.
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