SU771561A1 - Цифровой частотомер - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике, предна значено дл  измерени  среднего значени  частоты и может быть использовано в информационно-измерительной технике. 5

Известны цифровые частотомеры, использующие счетно-импульсный метод измерени . К ним относитс  цифровой частотомер с непосредственным отсчетом частоты, содерлащий формирова- Ю тель импульсов измер емой частоты, генератор импульсов стандартной частоты , ключ и счетчик импульсов til .

Однако этот частотомер имеет узкий диапазон измерени  частот. Кроме 15 того, результат измерени  обратнопропорционален измер емой частоте, и дл  определени  искомого значени  частоты необходимо вычислительное устройство.20

Из известных цифровых частотомеров такого принципа действи  наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  цифровой частото 5 мер с подсчетом числа периодов измер емой частоты 2}.

Указанный частотомер состоит из последовательно соединенных генератора стандартной частоты, формировате- 30

л  импульсов стандартной частоты, делител , триггера со счетным входом управл ющего ключом, второй вход которого соединен с формирователем импульсов измер емой частоты, и счетчика импульсов.

К недостаткам такого частотомера относитс  то, что он имеет значительную погрешность измерени , обусловленную погрешностью квантовани .

Погрешность квантовани  может быть уменьшена за счет увеличени  времени измерени , т.е. быстродействие частотомера ограничиваетс  требуемой точностью измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

Claims (2)

1. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор, первый формирователь, делитель , триггер, к.гаоч и счетчик, а также второй фор 1ирователь, выход которого соединен со вторым входом ключа, дополнительно введены п параллельно соединенных каналов измерений , блок сравнени , два элемента ИЛИ и реверсивный счетчик, входы которого соответственно подключены к выходгил счетчика и элементов ИЛИ, входы которых соединены с первыми и вторыми выходами блока сравнени , перва  группа входов которого подключена к разр дным выходам счетчика, а втора  группа входов подключена к разр дным выходам п-каналов измерений, пер вые и вторые входы каждого канала измерений соединены с выходом первого формировател , третьи входы соединены с выходом второго формировате л , а четвертые и п тые входы первого канала измерений подключены к выходам триггера, при этом четвертые и п тые входы каждого последук цего канала измерений подключены к первои второму выходам предыдущего канала , а также тем, что каждый канал измерений состоит из прследовательно соединенных триггера, первого ключа и счетчика и второго и третьего ключей , выходы.которых соединены со вхо дами триггера. На фиг. 1 приведена структурна  электрическа  блоЖ-схема цифрового частотомера; Ч , на фиг. 2 -; временные диаграмм его работы. Цифровой частотомер содержит гене ратор 1, первый 2 и второй 3 формиро ватели, делитель 4, триггер 5, ключ 6, счетчик 7 и п -каналов измерений г , каждый из которых состоит из первых f и вторых т ключей, триггеров f , третьих ключей т и счетчиков 7 , а также блок сравнени  14, первый и второй элементы ИЛИ 15 и 16 и реверсивный счетчик 17. В счетчиках f каждого канала измерений использованы тригге ры f и f со сче ными входами, а в блоке сравнени  использован, Например, набор логичес ких элементов И 20-27. Цифровой частотомер работает следующим образом. При поступлении на его вход напр  жени  измер емой частоты у формирователь 3 преобразует входное напр же ние в последовательность импульсов с периодом повторени  , {фиг. 2а С выхода генератора 1 стандартной частоты поступает напр жение некоторой стандартной частоты f. на вход формировател  2 импульсов. С выхода формировател  2 последовательность импульсов с пвриодс)м повторени  Те.-1/f5. (фиг. 26) поступаем на вход де лител  4, Первым импульсом, пришедшим с выхода делител  4, опрокидываетс  в единичное еосто нйе триггер 5 со счетйым входом (фиг. 2 в, 2 Это приводит к открыванию ключа б, и импульсы измер емой частота начинают подсчитыватьс  счетчиком 7 (фиг. 2д). С выхода формировател  2 последовательность импульсов поступает также на вход ключей 10 и 12 f . Вторые входы ключей первого канала соединены соответстве но с единичным и нулевым выхода-, ми триггера 5. Поэтому после переброса триггера 5 в состо ние 1 ближайший по времени импульс стандартной частоты поступает через ключ 10-1 на вход триггера 11-1. Переброс последнего приводит к открыванию ключа 9-1, и импульсы измер емой частоты начинают подсчитыватьс  счетчиком 13-1 (фиг. 2 е, 2 в). К выходам триггера 11-1 (соответственно к единичному и нулевому) подключены также ключи 10-2 и 12-2, поэтому после переброса этого триггера в состо ние 1 ближайший по времени импульс стандартной частоты поступает через ключ 10-2 на вход установки 1 триггера 11-2. Импульсы измер емой частоты через открывшийс  ключ 9-2 начинают поступать на вход счетчика 13-2. Аналогично происходит и отпирание третьих ключей остальных каналов. Второй импульс с выхода делител  4 возвращают триггер 5 в первоначальное состо ние. Это приводит к закрыванию ключей б (что прекращает подсчет импульсов fy, в счетчике 7) и 10-1 и открыванию ключа 12-1. Поэтому ближайший по времени импульс стандартной частоты возвращает в первоначальное состо ние триггер 11-1, ключ 9-1 закрываетс  и подсчет х в счетчике 13-1 прекращаетс . При поступлении последующих импульсов стандартной частоты закрываютс  третьи ключи остальных каналов. На этом цикл измерени  заканчиваетс . Таким образом, дл  повышени  точности измерени  производ тс  многократные измерени  с последующим усреднением результата. Предположим, что число импульсов, подсчитанное счетчиком 7, равно АХ,-Тогда легко показать, что показани  счетчиков t- 13-и отличаютс  от показани  счетчика 7 на единицу, т.е. равны АХ-1 или Поэтому в качестве счетчиков 13с1 7 13 h можно использовать два последовательно соединенных триггера f и f i9eh со Счётными входами При этом.залрминаетс  не все число Лу -1 ИЛИ Aj(«H, а только два двоичнык младших его разр дов. Анешиз состо ний триггеров 18«1 f и 19-1 г ХЭгИ и двух младших двоичных разр дЬв счетчика 7 производитс  блоком сравнени  14 после окончани  счета во всех счетчиках. Дл  этого используетс , например. Набор логических элементов И 20-23, соединенных с элементом ИЛИ 15 и набор логических элементов И 24-27, соединенных с элементом ИЛИ 16. Входы элементов И 20-23 соединены с выходами триггеров 18j, и двум  триггерами счетчика 7 таким образом, что при двоичном коде триггеров счетчика 7, большем двоичного кода триггеров 18j , 19 , на выходе элемента ИЛИ 15 образуетс  единица, поступающа  на вычитающий вход счетчика 17 а при обратном отношении кодов единица образуетс  на выходе элемента ИЛИ 16, соединенном с суммируквдим входом счетчика 17. При переписи содержимого счетчика 7 в счетчик 17 производитс  последовательный опрос триггеров счетчика 7. Со счетчика 7 импульсы.поступают соответственно на вход (К+1)-го и т.д. триггеров счетчика 17, т.е. та1ким образом в него заноситс  результат умножени  содержимого счетчика 7 на -2 (предполагаетс , что счетчики 7 и 17 - двоичные). После осуществлени  анализа состо ни  всех счетчиков результат можно прочитать следующим образом: состо ние триггеров счетчика 17, начина  с (к+1)-го, .будут соответствовать целой части по лученной суммы, причем состо ние )-го триггера соответствует млад шему разр ду целой части двоичного числа а состо ние к -го триггера соответствует старшему разр ду дробной части полученной суммы, т.е. осуществлено ее деление на п .в результате проведенных операций получено усредненное значение измер емой частоты х Использование параллельно включенных каналов измерени  выгодно отл чает данный цифровой частотомер от известных, так как уменьшает погрешность получаемого результата при незначительном увеличений времени изме рени . Формула изобретени  1. Цифровой частотомер, содержащи последовательно соединенные генерато первый формирователь, делитель, триг гер, ключ и счетчик, а также второй формирователь, выход которого соедииен со вторым входом ключа, о т л и ч.ающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  в нег дополнительно введены п параллельно соединенных каналов измерений, блок сравнени , два элемента ИЛИ и реверсивный счетчик, входы которого соответственно подключены к выходам счетчика и элементов ИЛИ, входы которых соединены соответственно с первыми и вторыми выходами блока сравнени , перва  группа входов которого подключена к разр дным выходам счетчика, а втора  группа входов подключена к разр дным выходам п -каналов изме рений, первые и вторые входы каждого канала измерений соединены с выходом первого формировател , третьи входы соединены с выходсвд второго формировател , а четвертый и п тый входы первого канала измерений подключены к выходам триггера, при этом четвертые и п тые входы каждого последующего канала измерени  подключены к первому и второму выходам предыдущегр канала. 2. Частотомер по п.1/ отличающийс  тем, что каждый из п каналов измерений состоит из последовательно соединенных триггера , первого ключа и счетчика, а также из второго и третьего ключей, выходы которых соединены с первым и вторым входом триггера, первый и второй выходы которого  вл ютс  первым и вторым выходом каждого канала, а разр дные выходы счетчика  вл ютч  разр дными выходами каналов, причем первые входы второго и третьего ключей  вл ютс  первым и вторьпи входом каждого канала, второй вход первого ключа  вл етс  третьим входом канала, а вторые входы второго и третьего ключей  вл ютс четвертым и п тым входом каждого канала. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Орнатский П.П. Автоматические измерени  и прибОЕ а, Киев, Вища школа, 1971, с. 394.
2. 2.Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры , Л., Энерги , 1973, с. б.