RU2101714C1 - Device which measures frequency of low- frequency signals - Google Patents
Device which measures frequency of low- frequency signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2101714C1 RU2101714C1 SU5026492A RU2101714C1 RU 2101714 C1 RU2101714 C1 RU 2101714C1 SU 5026492 A SU5026492 A SU 5026492A RU 2101714 C1 RU2101714 C1 RU 2101714C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- trigger
- output
- frequency
- digital
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрорадиоизмерительной технике и может быть использовано в качестве низкочастотного частотомера. The invention relates to electrical radio engineering and can be used as a low-frequency frequency meter.
Известно устройство для измерения частоты электрических колебаний [1] основанное на подсчете импульсов неизвестной частоты в течение образцового интервала времени. Недостаток такого устройства для измерения частоты - недопустимо большое время измерения в области низких частот, что ограничивает быстродействие устройств, реализующих такой способ измерения. A device for measuring the frequency of electrical vibrations [1] is known based on counting pulses of an unknown frequency during an exemplary time interval. The disadvantage of such a device for measuring frequency is unacceptably long measurement time in the low frequency region, which limits the performance of devices that implement this method of measurement.
Известен преобразователь частоты в аналоговый сигнал [2] основанный на формировании двух импульсов эталонной длительности, усреднении импульсов рассогласования, длительность которых равна времени, в течение которого импульсы эталонной длительности имеют одинаковый логический уровень, а первый импульс эталонной длительности формируют с момента начала периода преобразования сигнала, второй импульс эталонной длительности формируют с момента начала второго периода преобразования сигнала. A known converter of frequency into an analog signal [2] based on the formation of two pulses of a reference duration, averaging mismatch pulses, the duration of which is equal to the time during which the pulses of the reference duration have the same logical level, and the first pulse of the reference duration is formed from the moment the signal conversion period begins, a second pulse of a reference duration is generated from the moment the second signal conversion period begins.
К недостаткам такого преобразователя относится сложность обработки сигнала. The disadvantages of such a converter include the complexity of signal processing.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство измерения частоты [3] основанное на промежуточном преобразовании периода исследуемого сигнала и эталонного интервала времени в постоянные напряжения с последующим нахождением отношения этих напряжений так, что выходное значение результата преобразований пропорционально частоте исследуемого сигнала. Closest to the proposed device is a frequency measurement device [3] based on an intermediate conversion of the period of the signal under study and the reference time interval into constant voltages, followed by finding the ratio of these voltages so that the output value of the result of the transformations is proportional to the frequency of the signal under investigation.
Недостатком такого устройства следует считать невысокое быстродействие, обусловленное первоначальным преобразованием интервалов времени в постоянные напряжения и последующим определением их соотношения посредством двойного интегрирования, а также наличием методической погрешности, возникающей вследствие нестабильности значений (номиналов) элементов интегратора, определяющих постоянную времени при предварительном преобразовании периода измеряемого сигнала в постоянное напряжение. The disadvantage of such a device should be considered low speed, due to the initial conversion of time intervals to constant voltage and the subsequent determination of their ratio through double integration, as well as the presence of a methodological error arising from the instability of the values (ratings) of the integrator elements that determine the time constant during the preliminary conversion of the period of the measured signal in constant voltage.
Технической задачей является увеличение быстродействия. The technical challenge is to increase performance.
Техническая задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве период исследуемого сигнала преобразуется первоначально в цифровой код, на основе которого посредством цифроаналогового преобразования формируется значение глубины отрицательной обратной связи операционного усилителя. Выходное напряжение операционного усилителя таким образом пропорционально частоте исследуемого сигнала. The technical problem is achieved by the fact that in the proposed device, the period of the signal under investigation is converted initially to a digital code, on the basis of which the value of the negative feedback depth of the operational amplifier is formed by digital-to-analog conversion. The output voltage of the operational amplifier is thus proportional to the frequency of the signal under investigation.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; in FIG. 2 is a timing diagram explaining the operation of the device.
В состав частотомера входят формирователь 1, источник 2 постоянного напряжения, операционный усилитель (ОУ) 3, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, измерительный прибор 5, генератор 6 счетных импульсов (ГСИ), временной селектор 7, счетчик 8, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 9, JK-триггер 10, С-триггер 11, дифференцирующая цепочка 12. The frequency meter includes a
Вход формирователя 1 является входной шиной частотомера, выход формирователя соединен с С-входом JK-триггера 10, инверсный выход которого через дифференцирующую цепь 12 соединен с входом управления ОЗУ 9, а прямой выход со счетным входом триггера 11 и управляющим входом временного селектора 7; инверсный выход триггера 11 объединяет J- и К-входы триггера 10. Выход источника 2 постоянного напряжения соединен с неинвертирующим входом ОУ 3, выход ОУ объединяет ЦАП 4 и вход измерительного прибора 5, выход ЦАП соединен с инвертирующим входом ОУ 3. Выход ГСИ 6 через временной селектор 7 соединен с С-входом счетчика 8, выходная шина которого соединена через ОЗУ 9 со входной управляющей шиной ЦАП 4. Управляющая шина частотомера объединяет R-входы счетчика 8 и триггеров 10 и 11. The input of the
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
С приходом сигнала "Пуск" на управляющую шину триггеры 10 и 11 устанавливаются в нулевое состояние (фиг. 2, U10, U10, U11). Поступающий с выхода формирователя короткий импульс в момент времени t1 JK-триггер 10 переключается в единичное состояние (фиг.2, U1, U10), разрешая тем самым прохождение счетных импульсов с выхода ГСИ 6 на вход счетчика 8. В момент времени t2, в момент повторного поступления импульса с выхода формирователя 1 на С-вход JK-триггера 10 последний переключается в нулевое состояние (фиг.2, U1, U10), а С-триггер 11 в единичное (фиг. 2, U11) состояние. Триггер 10 блокируется по J- и К-входам (уровень логического нуля) и сигнал на С-входе не приводит к изменению состояния триггера до прихода очередного сигнала управления "Пуск". В момент времени t2 на входе дифференцирующей цепочки 12 формируется короткий импульс (фиг.2, U12), записывающий число импульсов Nx из счетчика 8 в ОЗУ 9, причем значение Nx составляет
Nx f•(t2 t1) Nx•Tx (1),
где f частота следования импульсов ГСИ 6;
Tx период колебаний исследуемого сигнала.With the arrival of the Start signal to the control bus, the
N x f • (t 2 t 1 ) N x • T x (1),
where f is the pulse repetition rate of GSI 6;
T x the period of oscillation of the investigated signal.
В соответствии со значением Nx на инвертирующем входе ОУ 3 формируется напряжение отрицательной обратной связи Uoc
где Uвых выходное напряжение ОУ 3;
N разрядность ЦАП.In accordance with the value of N x at the inverting input of the OS 3 is formed a negative feedback voltage U oc
where U o the output voltage of the OS 3;
N bit DAC.
В свою очередь на выходе ОУ 3 выходное напряжение Uвых может быть определено
Uвых (U1 Uoc) •K (3),
где U1 выходное напряжение источника 2;
К коэффициент усиления дифференцирующего (разностного) сигнала ОУ 3.In turn, at the output of the OS 3 output voltage U o can be determined
U o (U 1 U oc ) • K (3),
where U 1 the output voltage of the source 2;
To the gain of the differentiating (differential) signal OU 3.
Подставляя (2) в (3) и решая относительно Uвых, получим следующую математическую зависимость для входного напряжения ОУ:
Зная, что значение К для ОУ стремится к бесконечно большому значению, т. е. K _→ ∞, с учетом (1) получаем
где Кпр коэффициент преобразования.Substituting (2) in (3) and solving with respect to U o , we obtain the following mathematical dependence for the input voltage of the op-amp:
Knowing that the value of K for OA tends to an infinitely large value, i.e., K _ → ∞, taking into account (1), we obtain
where K pr conversion coefficient.
Равенство (5) показывает, что значение результата измерений пропорционально частоте измеряемого сигнала fx, которое фиксируется измерительным прибором 5.Equality (5) shows that the value of the measurement result is proportional to the frequency of the measured signal f x , which is recorded by the measuring device 5.
Оценка технико-экономического эффекта изобретения, приводимого в сравнении с прототипом, заключается в следующем. Assessment of the technical and economic effect of the invention, given in comparison with the prototype, is as follows.
1. Выходное напряжение ОУ появляется практически сразу после записи цифрового кода в ОЗУ (без учета времени установления ОУ, ЦАП и ОЗУ), т.о. общее время преобразования определяется временем полного колебания исследуемого сигнала. 1. The output voltage of the op-amp appears almost immediately after the digital code is written to the RAM (excluding the time it took to establish the op-amp, DAC and RAM), the total conversion time is determined by the time of complete oscillation of the investigated signal.
2. Улучшаются точностные характеристики устройства, так как исключаются погрешности, возникающие при преобразовании периода исследуемого сигнала в постоянное напряжение с помощью интегратора. 2. The accuracy characteristics of the device are improved, since errors occurring when converting the period of the signal under study to a constant voltage using an integrator are eliminated.
3. Расширяется частотный диапазон устройства, уменьшается методическая погрешность за счет того, что современная ЭСЛ-логика может работать с частотами до 200 МГц; при емкости счетчика Nc=1000 минимальное значение периода исследуемого сигнала составляет 5 мкс (соответствует частоте 200 кГц), что весьма затруднительно при использовании обычных ОУ в качестве усилителя интегратора [4]
Таким образом обеспечивается новый положительный эффект.3. The frequency range of the device is expanded, the methodological error is reduced due to the fact that modern ESL logic can work with frequencies up to 200 MHz; when the counter capacity N c = 1000, the minimum value of the period of the signal under investigation is 5 μs (corresponds to a frequency of 200 kHz), which is very difficult when using conventional op-amps as an integrator amplifier [4]
This provides a new positive effect.
Применяя в качестве ГСИ 6 кварцевый генератор, а в качестве измерительного прибора АЦП, погрешность измерения будет измеряться в основном нестабильностью напряжения U1. Используя источник 2 в качестве опорного для АЦП, эта погрешность может быть сведена к минимуму, результат измерения будет отображаться в цифровом виде.Using a crystal oscillator as a GSI 6, and as an ADC measuring instrument, the measurement error will be measured mainly by the voltage instability U 1 . Using source 2 as a reference for the ADC, this error can be minimized, the measurement result will be displayed in digital form.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5026492 RU2101714C1 (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Device which measures frequency of low- frequency signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5026492 RU2101714C1 (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Device which measures frequency of low- frequency signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2101714C1 true RU2101714C1 (en) | 1998-01-10 |
Family
ID=21596474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5026492 RU2101714C1 (en) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | Device which measures frequency of low- frequency signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2101714C1 (en) |
-
1992
- 1992-02-07 RU SU5026492 patent/RU2101714C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения. Учебное пособие для ВУЗов, -М.: Радио и связь, 1985, с.181 - 186. 2. * |
4. Шахов Э.К., Михотин В.Д. Интегрирующие развертывающие преобразователи напряжения. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с.30 - 31. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3678505A (en) | Simultaneous logarithmic conversion and digital display apparatus | |
RU2101714C1 (en) | Device which measures frequency of low- frequency signals | |
US4598375A (en) | Time measuring circuit | |
EP0122984B1 (en) | Time measuring circuit | |
SU450112A1 (en) | Method for digital measurement of instantaneous frequency of slowly varying processes | |
SU769424A1 (en) | Device for measuring electrode potentials under non-standard conditions of electrolysis | |
JPS62264717A (en) | Pseudo photon pulse generator | |
SU1256170A1 (en) | Generator of sine signal | |
SU1023251A1 (en) | Two-terminal network parameter meter | |
SU819568A1 (en) | Device for measuring mechanical values | |
SU834594A1 (en) | Method of measuring signal phase | |
SU1182433A1 (en) | Pulse parameter meter | |
SU620905A1 (en) | Power meter | |
RU2028628C1 (en) | Method of and device for measuring frequency of low-frequency oscillations | |
SU1008753A1 (en) | Device for determination of signal ratio logarithm | |
SU729519A1 (en) | Pulse parameter measuring device | |
SU656018A1 (en) | Arrangement for measuring pulse duration with random recurrence period | |
RU2020745C1 (en) | Nonelectric-quantity-to-digital-code converter | |
SU953590A1 (en) | Phase shift to voltage converter | |
SU1188665A1 (en) | Method of measuring peak power | |
SU1487860A1 (en) | Device for measuring parameters of pulse wave of blood flow | |
SU1029091A1 (en) | Voltage effective value stochastic converter | |
SU1177750A1 (en) | Stroboscopic transducer of broad-band stroboscopic oscilloscope | |
SU1121644A1 (en) | Time interval meter | |
SU760181A1 (en) | Tape recorder parameter measuring device |