SU368554A1 - Фазометр — частотомер - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быгь использова«о при- одновременном изамерен и частоты и фазы электрических сигналов низких « ИНфранизких -частот с цифровым выходом « единицах , удобных дл  отсчета.

Известные цифровые фазометры-частотомеры , содержащие гене-р-атор опорной частоты, ключ, счетчик результата и блок улравлен-и , обладают быстродействием, особенно при измерени х низкой частоты сигнала.

Цель изобретени  - увеличение быстродействи . Это достигаетс  благодар  ти-менению трех двоичных умножителей, выход первого из которых соединен со входом второго, выход второго - со счетным входом управл ющего счетчи1ка первого и второго умножителей, кодовые выходы этого счетчика подключены к входам управл ющего регистра третьего умножител , а выход,последнего соединен со входом счетчБка результата, лричем установочный вход управл ющего Счетчи1ка саеди«ен с выходом блока уп равлени .

На чертеже схематично иеображеи п.редлагаемый фазометр-частотомер.

Он содержит двоичные умножители 1, 2 -к. 3, в состав которых вход т управл ющий :регистр 4 и управл ющий счетчик 5, системы ключей 6, 7 и 8, счетчики 9, 10 и II, генераторы опорных частот 12 и 13, ключ 14, блок управлени  75, состо щий из триггера 16 и формировател  77, и счетчшк результата 18.

Фазометр-частотомер работает следующим образом.

На вход 19 .поступают импульсы исследуемого сигнала, на вход 20 - импульсы опорного сигнала. С приходом импульса исследуемого сигнала формирователь 17 вырабатывает два им1пульса, один из «оторых совпадает по времени со входным имлульсом, а другой задержан на в.рем , равное минимальному периоду измер емого сигнала, который устанавливает в управл ющем счетчике 5 макси.мально-возможное число. На вход умножител  / с генератора опорной частоты 12 непрерывно идут импульсы с частотой FO. Импульсы с выхода умножител  / поступают на вход умножител  2, а с его выхода - на счетный вход управл ющего счетчика 5, общего дл  умножителей 1 и 2. Каждый импульс, 1ПОЯ1вившийс  на входе счетчи/ка 5, уменьшает код числа

в нем на одну единицу. Процесс вычита ни  в счетчике 5 продолжаетс  до момента по влени  следующего импульса с формировател  /7, (когда в управл ющий счетчик вновь будет зашисано максимально-возможное число

и т. д. Число импульсов n(t) на входе улравл ющего счетчика 5 определ етс  уравнением n(f) F,(t)df, где Fz(t) - частота сигнала «а выходе умножител  3. В свою очередь частота сигнала F2(t) определ етс  выражением F,(f) Pr(t}, где Fi(t)-частота сигнала на выходе умножител  2; А - макси.мально-1возможное -число, записываемо е перед каждым изгмерением ;в управл ющий счетчик 5; N -емкость каждого из счетчиков 9, 10 и 11. Аналогично, частота сигнала Fi(t) определ етс  выражением Г7 /л - р А n(t) гдг;-г, частота генератора опорной частоты 12. Подставл   в уравнение (1) значени  выражений (2) и (3) и реша  его относительно n(t) с учетом того факта, что цикл изменени  кода в управл ющем счетчике 5 определ етс  временем периода Тх измер емого сигнала, определим,что . п(Т,} Р,, где п{Тх)-число импульсов, поступивших на вход управл ющего счетчика 5 за врем  периода Тх измер емого сигнала, частота измер емого сигнала. Таким образом, за врем  одного периода Тх измер емого сигнала в счетчике 5 формируетс  код числа Np.A-п (Тх), пропорционального частоте этого сигнала. С приходом того же импульса измер емого сигнала на вход 19 срабатывает триггер 16, который открывает ключ 14, и имнульсы с генератора опорной частоты 13, частота которых выбираетс  в К раз больше частоты генератора 12, поступают на 1вход умножител  5, а с его выхода- на вход счетчика результата 18. В то же самое врем  импульс с формировател  17, совпадающий во времени со входным импульсом, устанавливает счетчик /5 в «нулевое (Положение и осуществл ет перепись кода числа из управл ющего счетчика 5 в управл ющий регистр 4 умножител  5. Код числа к моменту по влени  импульса переписи , каж было показано выше, пропорционален частоте измер емого сигнала за предыдущий его период. С приходом импульса опорного сигнала на вход 26 триггер 16 возвращаетс  в исходное состо ние и закрывает ключ 14. Число импульсов N ,f. , поступивших на вход счетчика 18 за врем  открытого состо ни  ключа 14, то есть за врем  опережени  импульса измер емого сигнала по отношению к опорному, определ етс  выражением N, ,(5) где Fl - частота сигнала на выходе умножител  /. В свою очередь частота сигнала Fl определ етс  как F{ F,Kгде FoK - частота генератора опорной частоты 13. Подставл   в выражение (5) значение fl из выражени  (6) и учитыва  тот факт, что Л. А -n(T,) F, (см. выражение (1), определим, что N,f..(6) Сравнива  полученное выражение (17) с известным N,3,,(7) где значени  х, РХ совпадают с прин тыми в данном описании, а m - любое число, видно, что код числа в счетчике результата 18 пропорционален фазе измер емого сигнала, а при выполнении услови  /С ,6-10™ отсчет измеренной фазы получаетс  в единицах градуса и его дол х. С приходом следующего импульса измер емого сигнала на вход 19 работа фазометрачастотомера повтор етс . Таким образом, в течение каждого периода исследуемых сигналов , то есть при ма-ксимально возможном быстродействии , в фазометре-частотомере формируетс  код частоты и фазы исследуемого сигнала, причем и тот и другой могут быть выражены в единицах измер емых величин. Предмет изобретени  Фазометр-частотомер, содержащий генератор опорной частоты, ключ, счетчик результата и блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в нем применены три двоичных умножител , выход первого из которых соединен со входом второго, выход второго - со счетным входом управл ющего счетчи-ка первого и второго умножителей, кодовые выходы этого счетчвка подключены ко входам управл ющего регистра третьего умножител , выход последнего соединен со входом счетчнка результата , причем установочный вход управл ющего счетчика соединен с выходом блока управлени .