Устройство для измерения частоты

 

.Изобретение.относится к области измерительной техники. Может быть использ.овано для измерения частоты с выдачей результата измерения в цифровом виде. Цель изобретения - повышение точности измерения и увеличение диапазона -измеряемых частот. Для этого в устройстве, содержащем синхронизатор 13, генератор эталонной частоты 1,т .счетных каналов, каждый канал выполнен в виде частотомера 2, В устройство входят блоки ИЛИ 14-16, вычислитель 21. Частотомер 2 состоит из счетчиков импульсов эталонной и измеряемой частоты 3, 4, селекторов эталонной и измеряемой частоты 5,6,, триггера 7, селекторов 8, 9, триггера 10 управления, элементов совпадения 1 1, 12. Вычислитель 21 образуют: формирователь 17, вентильной.блок 18: состоящий из схем совпадения, сумматор 19, регистр сдвига 20. Измерение частр ты производится .непрерывйо за время интервала измерения. Перепись, информации со счетчиком измеряемой и эталон|юй частот производится после окончания интервала измерения. Это позволяет увеличить диапазои измеряемых частот. Повышение точности измерения частот достигнуто за счет наличия в.устройстве m измерителей часто-. ты, имеющих погрешность измер ения, равную, дискрету высокой частоты. 2 ил. § W ю 4 к J СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4.:С 01 R 23 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3471418/24-21 (22) 14.07.82 (46) 30.07.86. Бюл. У 28 (72) В.Л.Соловьев, P.ß.Ñêâîðöîâà и Л.М.Добрынин (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 954887, кл. С 01 К 23/02, 1981. Авторское свидетельство СССР, В 563643, кл. С 01 R 23/00, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ (57) .Изобретение. относится к области измерительной техники. Может быть использовано для измерения частоты с выдачей результата измерения в цифро вом виде. Цель изобретения — повышение точности измерения и увеличение диапазона измеряемых частот. Для этого в устройстве, содержащем синхронизатор 13, генератор эталонной частоты 1 m счетных каналов, каждый

„„SU„, 1247773 А1 канал выполнен в виде частотомера 2.

В устройство входят блоки ИЛИ 14-16, вычислитель 21. Частотомер 2 состоит из счетчиков импульсов эталонной и измеряемой частоты 3, 4, селекторов эталонной и измеряемой частоты 5,.6,, триггера 7, селекторов 8, 9, триггера 10 управления, элементов совпаде.ния 11, 12. Вычислитель 21 образуют: формирователь 17, вентильный. блок 18, состоящий из схем совпадения, сумматор 19, регистр сдвига 20 ° Измерение частоты производится непрерывно за время .интервала измерения. Перепись. информации со счетчиком измеряемой и эталонной частот производится после окончания интервала измерения. Это позволяет увеличить диайазон измеряемьтх частот. Повышение точности изме-.. рения частот достигнуто за счет наличия в устройстве ш измерителей часто-. ты,.имеющих погрешность измерения, равную, дискрету высокой частоты. 2 ил.

1 124777

Изобретение относится к измери— тельной технике и может быть использовано для измерения частоты с выдачей результата измерения в цифровом виде.

Цель изобретения — повышение точности измерения и увеличение диапазона измеряемых частот — достигается за счет параллельной работы частотомеров

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. ? — временная диаграмма его работы.

Устройство для измерения частоты содержит генератор 1 эталонной часто- ты, m частотомеров 2, состоящих из ,,счетчиков 3 и 4 импульсов эталонной и измеряемой частоты, селектора 5 эталонной частоты, селектора 6 измеряемой частоты, триггера 7, селектора 8, селектора 9 и триггера 10 управления, элементы 11 и 12 совпадения, синхронизатор 13, элементы

ИЛИ 14-16, формирователь 17 тактовых импульсов, вентильный блок 18, включающий схемы совпадения, имеющие прямые и инверсные выходы, накапливающий сумматор 19 и регистр 20 сдвига.

Формирователь 17, вентильный блок 18 сумматор 19 и регистр сдвига 20 образуют вычислитель 21. Выход генератора 1 эталонной частоты соединен с входом синхронизатора 13, с первым входом формирователя 17 тактовых импульсов, четвертым входом вычислителя

21 и с первыми входами m селекторов 5 эталонной частоты, частотомеров 2;

m выходов синхронизатора 13 подключены к шинам обнуления m счетчиков 3, 4 импульсов эталонной и измеряемой частоты частотомеров 2 и управляющим входам. m триггеров 7. Шина импульсов

40 измеряемой частоты соединена с первыми входами m селекторов 6 измеряемой частоты и с первыми входами m селекторов 8 и m селекторов 9, в частотомере 2 выход селектора 6 соединен с входом счетчика 4 импульсов измеряемой частоты, выходы которого подключены к первым входам m элементов

11 совпадения, выход селектора 5 эталонной частоты соединен с входом

d> счетчика 3 импульсов эталонной частоты, выходы которого подключены к входам m элементов 12 совпадения, выход счетчика 3 импульсов эталонной частоты соединен с первым входом

55 триггера 7, прямой выход которых соединен с вторым входом селектора 8, а инверсный выход соединен с вторым

3 а входом селектора 9, выход селектора

8 соединен с первым входом триггера

10 управления, выход селектора 9 соединен с вторым входом триггера

10 управления, прямой выход которого подключен к вторым входам селекторов

5, 6 измеряемой и эталонной частот, инверсный выход триггера 10 управления соединен с вторыми входами элементов 11, 12 совпадения и с соответствующим входом элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с вторым входом формирователя 17 тактовых импульсов (вторым входом вычислителя 21). Выходы элементов 12 совпадения частотомеров 2 соединены с входами элемента ИЛИ 15, выход которого соединен с первым входом вентильного блока 18, первым входом вычислителя

2 1, выходы элементов 11 совпадения частотомеров 2 соединены с входами элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с первым входом накапливающего сумматора 19 (третьим входом вычислителя 21), первый выход. Формирователя тактовых импульсов вычисли— теля 21 соединен с третьим входом накапливающего сумматора 19, второй выход формирователя тактовых импульсов соединен с четвертым входом накапливающего сумматора 19 и с вторым входом регистра 20 сдвига, первый вход которого соединен с выходом накапливающего сумматора и с вторым входом вентильного блока 18, выход которого соединен с вторым входом накапливающего сумматора.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 13, состоящий из счетчика и дешифраторов, формирует m импульсов для запуска ш частотомеров

2, причем эти импульсы запуска задержаны относительно друг друга на время ь и имеют период следования, равный

Т, . На шину обнуления i-ro частотомера 2 поступает i-й импульс запуска и производит обнуление счетчика 3 импульсов эталонной частоты, счетчика 4 импульсов измеряемой частоты и триггера 7. Триггер 7 формирует разрешение на прохождение импульсов измеряемой частоты f через селектор 9.

Очередной импульс частоты f проходит через селектор 9 и взводит триггер

10, который формирует начало интервала измерения T открывая селекто. ры 5 и 6.

3 1?47773 4

В течение i-ro интервала Т„; про- В накапливающий сумматор 19 по исходит заполнение счетчика 3 импуль, первому входу записывается код числа сами частоты f и счетчика 4 импуль. N Поскольку число N; ? О, знаковый сами измеряемой частоты Г„, причем в . разряд накапл.«вающего сумматора 19 течение интервала измерения форми- 5 находится в единичном состоянии и на рователь 17 тактовых импульсов бло- управляющий вход вентильного блока 18 кируется сигналом, поступающим с ин- состоящего из схем совпадения, имеюверсного выхода триггера 10 через щих прямые и инверсные выходы, постуэлемент ИЛИ 14. пает потенциал логической единицы.

Через время, определяемоеемкостью «ð Под действием этого потенциала вентип счетчика 3 (в момент переполнения льный блок 18 инвертирует код n"

t счетч а 31 и равное t п- -, сра- постУпающий на его вход со счетчика

Е 3, и передает этот инверсный код й, батывает триггер 7, закрывая селектор. на второй вход накапливающего сумма9 и давая разрешение на прохождение тора 19 сигнала f ÷åðåç селектор 8. Очеред- Одновременно сигнал T ° проходит нои импульс измеряемой частоты f ÷åðåç элемент ИЛИ 14 и снимает блокипроходит через селектор 8 и опрокиды- ровку с второго входа формирователя вает триггер 10, формируя конец ин-: 17 тактовых импульсов, который начитервала изме ения Т пает вырабатывать сдвинутые по времеВ момент окончания i-ro интервала ни друг относительно друга такты измерения на счетчике 3 оказывается Т и Т

1 ? зафиксированным число n;„ а на счет- По первому такту Т, в накапливаючике 4 — число N ло ;, причем щем сумматоре 19 происходит сложение кода N; с инверсным кодом n.. После

n ° =и + ьп. о 1 окончайия первого такта Т в накапли1 «

1 вающем сумматоре 19 оказывается запигде и, — число периодов частоты f санным число N = N. — n которое

Э « 1, 1 jу в момент переполнения счет- может быть положительным или отрицачика 3-1) Зр тельным. Связ ь з ««акового разряда п, — число периодов.частоты f накапливающего сумматора 19 с млад«««им заФиксированное на счетчике разрядом регистра 20 сдвига выпол3-i в момент срабатывания иена таким образом, что в момент, триггера 10-i. когда Формирователь 17 тактовых имИзмеряемая частота f равна отно- пульсов формирует второй такт Т х 35

2 шению числа полных периодов измеря- (такт сдвига), в младший разряд реемой частоты N; и их суммарной дли- гистра 20 сдвига записывается инвертельности, т.е. сия состояния знакового разряда накапливающего сумматора 19.

Ц И; N, ;„ Одновременно по второму такту Т

N. дТ и; n /f происходит сдвиг содержимого накапли1 sx вающего сумматора 19 и регистра 20 сдвига на один разряд в сторону старАналогичным образом работает любой первый цикл преобразования кодов И и

Преобразование кодов N и и в код в регистре 20 сдвига оказывается частоты fx = f — производится

i и. записанным значение первого старшего

1 разряда кода f после окончания каждого из интервалов

К1 измерения следующим образом. Преобра- р По окончании первого цикла преобзование производится с помощью эле-, разования в накапливающе л вающем сумматоре ментов 11, 12 совпадения, элементов 19 находится число. 2 М;. В зависиHJIH 14-1б и вычислителя 21.. мости от знака этого чис того числа на управПосле окончания i-го из ««« интерва- ляющ««й вход вентильного блока 18 лов измерения на время t» с помощью 5 .поступает либо потенциал логической сигнала Тц, снимаемого с инверсного .единицы, либо потенциал логического выхода триггера 10 управления, эле- нуля. В.первом случае вентильный менты 1 1, 12 совпадения открываются. блок 18 инвертирует код n, во вто1247773 ром случае в накапливающий сумматор

19 передается прямой код числа и;.

После этого формирователь 17 тактовых импульсов формирует вторые два такта Т и Т, в результате чего формируется второй разряд кода f и т.д.

Х1

По окончании всех циклов преобразования в регистре 20 сдвига оказы" вается записанным код измеряемой час- 10 таты t

Х1

Число циклов преобразования выбирается в зависимости от требуемой .точности преобразования. Обычно число циклов равно числу разрядов счетчи- 15 ка 3 импульсов эталонной частоты. Увеличивая число циклов преобразования, можно практически свести к нулю погрешность преобразования кодов

N; и n . .в КОД f<;, при этОм лишь 20 несколько увеличив число разрядов накапливающего сумматора 19 и регисра 20 сдвига.

Преобразование осуществляется за время t„< °

При поступлении в накапливающий сумматор 19 с выходов следующего (i + 1) измерителя частоты кодов

N ., и и;, происходят такие же преобразования, как для кодов И;и и;

В этом случае перед началом преобразования в накапливающий сумматор 19 записывается код числа N;,„. За время преобразования t„р формируется код fx, 35

Таким образом, на регистре 20 сдвига формируется код f обновление которого производится через время ф (причем время должно быть больше времени преобразования t ð ) .

Повышение точности измерения частоты достигается за счет наличия в предлагаемом устройстве m измерителей частоты, имеющих погрешность иэ мерения, равную дискрету высокой частоты f, вместо счетных каналов известного устройства, представляющих грубые измерители с погрешностью, равной дискрету измеряемой (низкой) частоты.

Увеличение диапазона измеряемых частот достигается за счет того, что измерение частоты производится непрерывно за время интервала измерения, а перепись информации со счетчиков измеряемой и эталонной частот производится после окончания интервала измерения.

Формула из об ре те ния

Устройство для измерения частоты, содержащее последовательно соединенные генератор эталонной частоты и синхронизатор, m счетных каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемых частот, каждый счетный канал выполнен в виде частотомера, вход измеряемой частоты которого соединен с входной шиной, вход эталонной частоты которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, а вход пуска — с соответствующим выходом синхронизатора, первые, вторые и третьи выходы всех частотомеров соответственно через первый, второй и третий элементы ИЛИ соедине ны с соответствующими входами вычислителя, выход генератора эталонной частоты соединен с четвертым входом вычислителя..

1247773

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 4119/44

Тираж 728

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Новоселов

Техред В.Кадар Корректор Е. Сирохман

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5