Цифровой измеритель частоты

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий формирователь интервала измерения, первый вход которого является входом устройства, генератор опорной частоты, первый элемент задержки , первый выход которого соединен с вторым входом формирователя интервала измерения, первый счетчик, сумматор, второй счетчик, ключ, импульсный вход которого соединен с первым выходом генератора опорной частоты, выход ключа соединен со счетным входом второго счетчика, a управляющий вход ключа - с выходом триггера, отличающийся :тем, что, с целью повышения точности, в него введены регистр, второй элемент задержки и блок индикации, причем информационные входы регистра соединены с разрядными выходами первого счетчика, выходы входами сумматора, a вход переноса - с вторым выходом первого элемента задержки, вход второго элемента задержки соединен с выходом переполнения сумматора, первый выход - с входом предустановки сумматора, входом установки нуля второго счетчика и первым входом триггера, a информационные входы блока индикации соединены с разрядными выходами второго счетчика, a вход записи данных - с вторым выходом второго элемента задержки и вторые (Л установочным входом триггера, при этом выход ключа соединен с входом записи данных сумматора, второй выход генератора опорной частоты соединен с вторым входом формирователя интервала измерения, выход которого соединен с входом первого элемента задерки , третий выход генератора опорной со ел частоты соединен с четным входом первого счетчика, a первый выход о первого элемента задержки соединен с входом установки нуля первого счет00 чика. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОН

РЕСПУБЛИК

3(я) G 01 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТХРЫТИЙ (21) 3384842/18-21 (22) 27.01.82 (46) 30.05.84. Бюл. В 20 (72) Ю.С.Антипов, В.А.Астапов, В.Г.Леонов и Н.Н.Родионова (53) 621.317(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 437021, кл. С О1 R 23/10, 1969.

2. Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. В.М.Шляндина..1972, с. 114-116, рис. 3-17. (54) (57) ЦИФРОВОЙ ИЗИЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, содержащий формирователь интервала измерения, первый вход которого является входом устройства, генератор опорной частоты, первый элемент задержки, первый выход которого соединен с вторым входом формирователя интервала измерения, первый счетчик, сумматор, второй счетчик, ключ, импульсный вход которого соединен с первым выходом генератора опорной частоты, выход ключа соединен со счетным входом второго счетчика, а управляющий вход ключа — с выходом триггера, отличающийся .тем, что, с целью повышения точности, в него введены регистр, второй эле.Я0.„,1095089, A мент задержки и блок индикации, причем информационные входы регистра соединены с разрядными выходами первого счетчика,.выходы — с входами сумматора, а вход .переноса — с вторым выходом первого элемента задержки, вход второго элемента задержки соединен с выходом переполнения сумматора, первый выход — с входом предустановки сумматора, входом установки нуля второго счетчика и первым входом триггера, а информационные входы блока индикации соединены с разрядными выходами второго счетчика, а вход записи данных — с вторым выходом второго элемента задержки и вторым установочным входом триггера, при этом выход ключа соединен с входом записи данных сумматора, второй выход генератора опорной частоты соединен с вторым входом формирователя интервала измерения, выход которого соединен с входом первого элемента задерки, третий выход генератора опорной частоты соединен с четным входом первого счетчика, а первый выход первого элемента запержки соепинен с вхопом установки нуля первого счетчика.

1095089

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике и может быть использовано в частотных системах измерения и автоматического регулирования. 5

Известно устройство для измерения низких и инфракрасных частот, содер" жащее устройство формирования импульса длительностью, равной периоду измеряемой частоты, источник импульсов эталонной частоты, образованный кварцевым генератором и делителем частоты следования импульсов с переключателем коэффициента деления, два ключа, импульсные в%оды которых связаны с выходом источника эталонной частоты, элемент задержки, триггер управления ключом, счетчик импульсов, счетный вход которого связан через ключ с выходом устройства формирования импульса, а выходы— с входами сумматора, схему ИЛИ, выключатель и блок памяти 1 .

Однако использование в данном устройстве одного счетчика испульсов для подсчета поочередно кода, пропорционального периоду, и кода, пропорционального частоте, приводит к уменьшению быстродействия измерителя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой измеритель частоты, содержащий формирователь интервала измерения, первый вход которого является входом

35 устройства, генератор опорной частоты, элемент задержки, триггеры, первый и второй ключи, первый и второй счетчики, сумматор и группу ключей, причем выход формирователя соединен с входом первого ключа и первым установочным входом триггера, выход первого ключа соединен со счетным входом первого счетчика, разрядные выходы которого через группу ключей соединены с входами сумматора, вход сброса первого счетчика в нуль, вход записи данных в сумматор и второй установочный вход триггера соединены с входом элемента задерж50 ки, выход которого соединен с вторым входом формирователя и входом сброса в нуль сумматора, выход генератора опорной частоты соединен с импульсными входами первого и второго ключей, выход второго ключа соединен

55 с импульсным входом группы ключей и счетным входом второго счетчика, вход сброса в нуль которого соединен с первым выходом триггера, второй выход которого соединен с управляющим входом второго ключа 2 1

Недостатками известного устройства являются сравнительно низкое быстродействие, обусловленное последовательным во времени получением кода, пропорционального периоду входного сигнала, и кода, пропорционального частоте входного сигнала, а также низкая точность измерения в верхней части диапазона измеряемых частот.

Цель изобретения — повышение точности.

Эта цель достигается тем, что в цифровой измеритель частоты, содержащий формирователь интервала измерения, первый вход которого является входом устройства, генератор опорной частоты, первый элемент задержки, первый, выход которого соединен с вторым входом формирователя интервала измерения, первый счетчик, сумматор, второй счетчик, ключ, импульсный вход которого соединен с первым выходом генератора опорной частоты, выход ключа соединен с счетным вх=,дом второго счетчика, а управляющий вход. ключа — с выходом триггера, введены регистр, второй элемент задержки и блок индикации, причем информационные входы регистра соединены с разрядными выходами первого счетчика, выходы— с входами сумматора, а вход переносас вторым выходом первого элемента эадержки, вход второго элемента задержки соединен с выходом переполнения сумматора, первый выход — с входом предустановки сумматора, входом установки нуля второго счетчика и первым входом триггера, а информационные входы блока индикации соединены с разрядными выходами второго счетчика, а вход записи данных — с вторьаи выходом второго элемента задержки и вторым установочным входом триггера, при этом выход ключа соединен с входом записи данных сумматора, второй выход генератора опорной частоты соединен с вторым входом формирователя интервала измерения, выход которог соединен с входом первого элемента задержки, третий выход генератора опорной частоты соединен с счетным входом первого счетчика, а первый выход первого элемента задержки

1095089 соединен с выходом установки нуля первого счетчика.

На фиг. 1 приведена функциональная схема цифрового измерителя частоты; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Измеритель содержит. формирователь 1 интервала измерения, первый фход которого является входом устройства, генератор 2 опорной частоты, первый 1О элемент 3 задержки, выход которого соединен со вторым входом формирователя интервала измерения, первый счетчик 4, сумматор 5, второй счетчик 6, ключ 7, импульсный вход которого соединен с выходом генератора 2, выход — со счетным входом счетчика 6, а управляющий вход — с выходом триггера 8, регистр 9, информационные входы которого соединены с,разряд- 20 ными выходами счетчика 4, выходы— с входами сумматора 5, а вход переноса — с промежуточным выходом элемента 3, второй элемент 10 задержки, выход которого соединен с выходом переполнения сумматора 5, выход— с выходом предустановки сумматора 5, входом установки нуля счетчика 6 и первым входом триггера 8, и блок 11 индикации, информационные входы 30 которого соединены с разрядными выходами счетчика 6, а вход записи данных — с промежуточным выходом элемента 10 и вторым входом триггера

8, при этом выход ключа 7 соединен

35 с входом записи данных сумматора 5, первый выход генератора 2 соединен с вторым входом формирователя 1, выход которого соединен со входом элемента 3, второй выход генератора 40

2 соединен со счетным выходом счетчика 4, а выход элемента 3 — со входом установки нуля счетчика 4.

Работа измерителя проводится в два этапа: преобразование периода измерений в двоичный код, и преобразование кода периода в код частоты.

При поступлении на вход устройства измеряемой частоты формироваель 1 пропускает на вход счетчика 4 импуль- 50 сы опорной частоты с генератора 2.

В результате к концу интервала измерения в счетчике 4 оказывается зафиксированным число, пропорциональное в общем случае К вЂ” периодам из- 55 меряемой частоты. Импульс кода интервала измерения с выхода формирователя 1 поступает на вход элемента 3, так что импульс с его промежуточного выхода переносит код с выхода счетчика 4 в регистр 9, а с выхода— устанавливает счетчик 4 в нуль и поступает в формирователь 1, подготавливая его к очередному циклу измерения.

Цикл преобразованйя периода в код можно представить как временный интервал, в течение которого счетчик 4 заполняется импульсами генератора 2 образцовой частоты f с периодом Т1, при этом число импульсов, зарегистрированных счетчиком 4 по передним фронтам и определяет период измеряемой частоты f

На фиг. 2 изображена схема, иллюстрирующая принцип цифрового измерения интервала времени на примере i-ro измерения.

На этой схеме приняты следующие обозначения: t — интервал измерения, пропорциональный

К-периодам измеряемой частоты f . — время между началом временного

1 интервала и передним фронтом первого в цикле измерения тактового испульса;

Т „ - период импульсов обратной частоты, С вЂ” число тактовых испульсов; зарегистрированных по передгим фронтам в счетчике 4 в течение

Длительность интервала времени ty записывается в виде

К

t „= — - =nI „+dT„=(п+аОТ„, (1)

fo где n — - целое число, с — действительное число, причем

0 4а(а1.

Преобразователь кода периода в код частоты осуществляется путем многократного переноса значений периода из регистра 9 в .сумматор 5 с частотой, задаваемой с третьего выхода генератора 2 через ключ 7. Перед началом суммирования сумматор 5 предустанавливается в положение M.

Количество циклов суммирования до момента переполнения сумматора 5 подсчитывается счетчиком 6. После переполнения импульс с выхода сумматора 5 поступает на вход элемента 10, с промежуточного выхода которого импульс, воздействуя на триггер 8, запирает ключ 7 и прекращает циклы суммирования. Этот же импульс переносит результат, зафиксированный с счетчике 6, в блок 11. Импульс с выхода элемента 10 предустанавливает

1095089 сумматор 5 в положение И и обнуляет счетчик 6, подготавливая их к следую" щему циклу преобразования. ! длительность t> цикла работы устройства преобразования кода, пропорционального периоду, в код, пропорционаоьный частоте, определяется следующим выражением:

tn fo Krt T2> Ю где f — измеряемая частота;

К " коэффициент пропорциональности между измеряемой часто. той и кодом, пропорциональным этой частоте; 15

Т вЂ” длительность периода импуль2 сов образцов частоты с третьего выхода генератора.

ВНИИПИ Заказ 3587/26

Тираж 7 11 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород. ул. Проектная, 4

Для измеряемых частот х длительность цикла преобразования кода периода в код частоты становится больше, чем длительность преобразования код в код. Для таких значений частот за один цикл преобразования кодов производится несколько N циклов преобразования периода в код и переноса их значений из счетчика

4 в регистр. 9.

В предлагаемом устройстве по сравнению с известным при равновероятном законе распределения значений величины Г в интервале 0 Т такой алгоритм преобразования кодов дает повышение точности в КЙ раз.