.(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ. (54) DIGITAL FREQUENCY METERS OF INSTANT VALUES
- -.: . Изофегение относитс к измеритель ной технике и может бъгтъ использовано дл контрол , измерени и регистраНИИ частоты в тех случа х, кагда предъ влены высокие требовани к точности и быстродействию частотомера, например, в системос контрол и регулировани частоты. Известен частотомер содержащий формирователь-входныхикшупьсов, подключенный через схему управлени к импульсов и основанный на при ШШё Подсчета количества периоде® измер емой частоты за эоалонный промежуток времени Cl3 Недостатком данных устройств вл ет с невысокое быстродействие, во много раз превышакшхее длительность периода измер емой частоты, что обусловлено самим принтпюм дейстои устройства. Наиболее б;тзким к илобретению вл етс цифровой MflcroroNtep мгновенных значений, содержащий иомеритель периода , подклюмриннГг к jTipaiymwiirHNi входам умножител частоты (цифрового ИЕПтегратт)ра с последовательным переносом), эталонный генератор, подключенный к счет. ному входу умнгакител через ключевую схему, счетчик, подключённый к Ьыходу умножител и триггер, подкгаоченный выходом к входу ключевой схемы, а ; входами - к выходу счетчика и к входу Устройства 12.. Однако данное устройство имеет 6ucTtродействие хуже периода измер емой частоты и невысокую точность в высокочастотной области диапазону . Невысокое быстродействие объ сн ет с тем, что пршессы измерени перио- да и преобразовани результата измерени в величину обратаую периоду, разнесены во времени. Низка точность объ сн етс следутошим образом. Пусть период Tjj измер емого сигнала измерен с дискретностью /i-fc. Тогда. д частоты fj( измер емЬго сигйала можно записать Х где Т - реззтштат измерени периода tx, откуда /. Л-. у-, / 1и и TiB. абсолютна погрешность измерени частоты при больших ее значени х приближаетс к значению самой частоты. Цель изобретений -повышение точности и быстродействи частотомера. Пойгавленна цель достигаетс тем, что в 1Йфровой частотомер мгновенных значений, содержащий генератор эталонной частоты, умножитель, триггер, введены реверсивный счетчик и дополнител ный умножитель, вход которого соединец с выходом умножител , управл к цие входы дополнительного умножител соединены с управл ющими входами умножител и разр дными выходами реверсИ& ного счетчика, а выход дополнительного умножител подкпючен к входу Вычитани реверсивного счетчика, вход сложени которого подкпючен к входу умножи тел и выходу генератора эталонной час тоты, управл ющий вход реверсивного счетчика соединен с выходом триггера, выход реверсивного с етчика подключен к S -входу триггера, R -вход которого соединен с входной шиной устройства. На чертеже изображена структурна схема частотомера. Частотомер состоит из генератора 1 эталонной частоты, подключенного через последовательно включенный умножитель частоты 2 и дополнительный умножитель 3 к ВХОДУ вычитани реверсивного счетчика 4, вход сложени которого под ключен к генераторру 1. Выход реверси ного счетчика 4 подключен к ё входу триггера 5, выход которого подключен к управл ющему входу реверсивного счё чика 4. Импутосы измер емой частоты поступают на R -вход триггера 5. Устройство работает следующим офа зом. По началу периода измер емой часто ты у обнул етс реверсивный. счетчик 4 и триггер 5 устанавливаетс в положение , при котором реверсивный 4 переключаетс на режим сложени . Импульсы частотой генератора 1, поступа на ввсод сложени реверсивкого счетчика 4 эепотшют его в течение времени it,,где -И - число разр дов реверсивного счетчика 4. По сигналу переполнени реверсивного счетчика 4 (по окончании времени if)) триггер 5 измен ет состо ние и переключает реверсивный счетчик 4 на вычитание . На вход вычитани реверсивного счетчика 4 в соответствии с принципом действи умножителей будет поступать переменна частота , . -Ч 22П где N - текущее значение, числа, записанного в счетчике 4. В конце периода измер емой частоты результат измерени в виде числа N будет записан в реверсивном счетчике 4..,.., Приращение числа, записанного в счетчице на на каждом :1-Ъм шаге счета происходит за врем п1п At- п результат измерейи определ етс из решени уравнени КК Cai.El г--.г . i-1 i l€oNt %-12i При достаточно больших значени х n и f (j можно считать, 4T04i- O , тогда это уравнение можно представить в виде XWK .. л ) J f 2 Учитыва , что , в результапгупучаем О те получаем Таким образом, число получаемое в конце периода Tj, пропорционально измер емой частоте, причем, зЙ счет того, что период в процессе измерени заполн етс уменьшающейс во времени частотой , абсолютна погрещность измерени оказьгоаегс посто нной внутрт /icero -io диапазона измерени от так пП Предлагаемое устройство сушественно превосходит йавесттные частотомеры по точности в высокочастотной области измерени к стродейсггв1зю. Так, например, при а1ачении частоты д 10 и дес таразр дном счетчике диапазон измерени усг|эойства составит ООО Гп с погрешностью за счет д0С1фетности около 1 Гц. Устройство сравните ьно легко может бьггь реализовано на современной микроэлбктронной базе, например, на MHKpocxeKfax 155 серии, включак цей такие элементй как 155ИЕ8 - (6-разр дный умнетситега ЧЕютаты 155ИЕ7-4разр дный реверсивный счетчик, К155ТМ2-2Д-триггера, лошческие эле менты) . Форм у л а и 3 об ретени Цифровой частотомер мгновенных зна чений, содержащий генератор эталонной частоты, умножитель, триггер, о т л и - -:. Isophegeneum is related to measuring equipment and can be used to control, measure and record frequency in cases where high demands are placed on the accuracy and speed of the frequency meter, for example, in the system of control and frequency control. A frequency meter is known that contains a driver-input unit connected via a control circuit to pulses and based on the calculation of the number of period® of the measured frequency over an independent period of time. Cl3 The disadvantage of these devices is a low speed, many times longer than the period of the measured frequency, which due to the printpium act device. The most complex of digital values is a digital MflcroroNtep instantaneous value, containing a period time meter, connected to the jTipaiymwiirHNi input of a frequency multiplier (digital IEPtegratt) with a serial transfer) reference generator connected to the account. to the input input of the umngaktel through the key circuit, the counter connected to the multiplier output and the trigger, which is connected to the input of the key circuit, a; inputs - to the output of the counter and to the input of the Device 12. However, this device has a 6ucTt action worse than the period of the measured frequency and low accuracy in the high-frequency range. The low response rate is explained by the fact that the measurement of the period and the conversion of the measurement result into the value of the reversible period are separated in time. The low accuracy is explained in the following way. Let the period Tjj of the measured signal be measured with the resolution of / i-fc. Then. d frequency fj (measured sigial can be written X where T is the result of measuring the period tx, whence /. L - y, / 1 and TiB. absolute frequency measurement error at large values approaching the frequency itself. Invention - Improving the accuracy and speed of the frequency meter. The goal is achieved by the fact that a 1-frequency instantaneous frequency meter containing a reference frequency generator, a multiplier, a trigger, a reversible counter and an additional multiplier are inputted, the input of which is a connector with the output of the multiplier, control The inputs of the additional multiplier are connected to the control inputs of the multiplier and the bit outputs of the reversible counter, and the output of the additional multiplier is connected to the Subtract input of the reverse counter, the input of which is connected to the input of the multiplier and the output of the reference frequency generator, the driver, which is connected to the input of the multiplier and the output of the reference frequency generator, control unit, connected to the multiplier input and the output of the reference frequency generator, control unit is connected to the multiplier input and the output of the reference frequency generator, control unit is connected to the multiplier input and the output of the reference frequency generator and control unit. the counter is connected to the trigger output, the output of the reverse from the ethernet is connected to the S -input of the trigger, the R -input of which is connected to the input bus of the device. The drawing shows a block diagram of the frequency meter. The frequency meter consists of a generator 1 of the reference frequency, connected through a series-connected frequency multiplier 2 and an additional multiplier 3 to the INPUT subtraction of the reversible counter 4, the addition input of which is connected to the generator 1. The output of the reverse counter 4 is connected to the trigger input 5, the output of which is connected to the control input of the reversing counter 4. The impulses of the measured frequency are fed to the R-input of the trigger 5. The device works as follows. At the beginning of the period being measured, you zero the reverse. the counter 4 and the trigger 5 are set to a position in which the reversible 4 switches to the addition mode. Pulses with oscillator frequency 1, arriving at the addition flow of the reversing counter 4, emit it during the time it, where -and is the number of bits of the reversing counter 4. The overflow signal of the reversing counter 4 (at the end of the if time) trigger 5 changes its state and switches the reversible counter 4 to subtract. To the input of the subtraction of the reversible counter 4 in accordance with the principle of operation of the multipliers, the frequency will be variable,. -CH 22P where N is the current value, the numbers recorded in the counter 4. At the end of the period of the measured frequency, the measurement result in the form of the number N will be recorded in the reversing counter 4 .., .., The increment of the number recorded in the counter on each: The 1-b step of the counting takes place during the time p1n At-n the measurement result is determined from the solution of the equation CK Cai.El g - g. i-1 il € oNt% -12i With sufficiently large values of n and f (j can be considered 4T04i-O, then this equation can be represented as XWK .. l) J f 2 Taking into account that, as a result, we get Thus, the number obtained at the end of the period Tj is proportional to the measured frequency, moreover, due to the fact that the period in the measurement process is filled with a decreasing frequency, the absolute measurement error turned out to be constant inside the icro-io range of the measurement from such PP Proposed the device is essentially superior to the valid frequency counter for accuracy in the high-frequency measurement range to the strodeysgv1zyu. So, for example, at a frequency of 10 and a decade-long counter, the measurement range of the gain will be OOO Gp with an error due to d0C1f about 1 Hz. The apparatus may compare bgg no easily implemented in modern mikroelbktronnoy based, e.g., on MHKpocxeKfax 155 series vklyuchak Tsey elements such as 155IE8 - (6-bit umnetsitega ChEyutaty 155IE7-4razr projectile loader down counter, K155TM2-2D latch, the elements loshcheskie) . Formula and 3 modes. Digital instantaneous frequency meter, containing a reference frequency generator, multiplier, trigger, and
/ 1/ one
f f
СГ2 0Й6 чающийс тем, что, с целью повышени точности и бьигтродействй , в него введены реверсивный счетчик и дополнительный умножитепь, вход которого соединен с выходом умножител , управл ющие входы дгаюлнительноГо умножител соединены с управл ющими входами умножигел и выходами реверсивного счетчика, а выхоа Дополнитега ного умножител подключен к входу вычитани реверсивного счетчика , вход сложени которого подключен к входу умножител и выходу генератора эгапонной частоты, управл ющий вхрд реЬерсивного счётчика соединен с выходом триггера, а выход реверсивного счетчн1щ подключен к -входу триггера , Ц -вход которого соединен с входной шиной устройства. Источники И1 ормации, прин тые во внимание при экспер зе 1.Ермолов Р. С. Цифровые частотомеры , Л„ Энерги , 1973, с. 5-10. 2.Ермолов Р. С, Цнф ровые частотомеры , Л., Энерги , . 18 (прототип).SG2 OY6 due to the fact that, in order to increase accuracy and efficiency, a reversible syringe counter and an additional multiplier are entered into it, the input of which is connected to the multiplier output, the control inputs of the multiply multiplier are connected to the control inputs of the multiplier and the reversible counter syringes. The multiplier is connected to the subtracting input of a reversible counter, the addition input of which is connected to the input of the multiplier and the output of the generator of an egapal frequency, which controls the timing of the realsive counter connected to the output ode trigger, and the output of the reversible counter is connected to the trigger input, C-input of which is connected to the input bus of the device. Sources of I1 formulations taken into account for the expert 1. R. Ermolov. Digital frequency meters, L Energie, 1973, p. 5-10. 2. Ermolov R.S., Tsnfovy frequency meters, L., Energiya,. 18 (prototype).