Цифровой частотомер

 

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники, может быть использовано для точного и ускоренного измерения сигналов низкой и инфранизкой частоты с представлением результатов измерения в единицах частоты и является дополнительным изобретением к авт ев № 1190285. Цель изобретения - упрощение устройства о С этой целью в устройстве , содержащем источник 1 образцового периода, злементы И 2, 3 и 13, триггеры 4 и 14, счетчик 5 с декадами ,oo«,, формирователь 6 временных интервалов в составе которого дешифратор 7 кода, элемент ИЛИ 8; формирователи 10 и 12, шины: входную П, запуска 15,,регистр 16 сдвига, умножитель 17 кода, вентильную группу 18, устройство 19 индикации , блок 9 формирования первого измерительного интервала выполнен в виде последовательно соединенных элемента .И 20 и триггера 21. Технические преимущества устройства заключе (Л ны в зттрощении измерителя, повышении его технологической экономичности, с снижении стоимости при неизменных точностных характеристиках. 1 ил. N)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.80„„2 5314 (511 4 G 01 R 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ м )

СЛ

СО вВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1190285 (21) 3948733/24-21 (22) 10.06.85 (46) 07.12.86. Бюл. У 45 (72) В. П. Улитенко, P. В. Коровин, И. И. Ковтун и Е. В. Пугач (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1190285, кл. G 01 R 23/02, 1982. (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР (57) Изобретение относится к области цифровой измерительной техники, может быть использовано для точного и ускоренного измерения сигналов низкой и инфранизкой частоты с представлением результатов измерения в единицах частоты и является дополнительным изобретением к авт. св.

Р 1190285. Цель изобретения — упрощение устройства. С этой целью в устройстве, содержащем источник I образ. цового периода, элементы И 2, 3 и

13, триггеры 4 и 14, счетчик 5 с декадами 5=1,...,5=k, формирователь 6 временных интервалов в составе которого дешифратор 7 кода, элемент

ИЛИ 8; формирователи 10 и 12, шины: входную 11, запуска 15,,регистр 16 сдвига, умножитель 17 кода, вентильную группу 18, устройство 19 индикации, блок 9 формирования первого измерительного интервала выполнен в виде последовательно соединенных элемента.И 20 и триггера 21. Технические преимущества устройства заключены в упрощении измерителя, повышении

его технологической экономичности, снижении стоимости при неизменных точностных характеристиках. 1 ил. 12753

Изобретение относится к цифровой измерительной технике, может найти применение для точного и ускоренного измерения сигналов низкой и инфранизкой частоты с представлением ре- 5 зультатов измерения в единицах частоты и является усовершенствованием изобретения по авт, св. У 1190285.

Делью изобретения является упрощение устройства эа счет более простого выполнения блока формирования первого измерительного интервала.

На чертеже представлена функцио- нальная схема цифрового частотомера.

Цифровой частотомер содержит источник 1 образцового периода Т,, первый 2 и второй 3 элементы И, первый триггер 4, счетчик 5 с последо-. вательно соединенными декадами 5-1, 5-2,;...5-k, формирователь 6 времен- 10 ных интервалов„в составе которого дешифратор 7 кода, элемент ИЛИ 8 и блок 9 формирования первого измерительного интервала, первый формирователь 10, соединенный с шиной Il второй формирователь 12 коротких импульсов, третий элемент И 13, второй триггер 14, шины 15 запуска, регистр

16 сдвига, умножитель 17 кода, вентильную группу 18, устройство 19 индикации. Блок 9, кроме того, содержит элемент И 20 и триггер 21. В цифровом частотомере выход источника 1 образцового периода — кварцевого генератора подключен к первому входу логичес- 35 кого. элемента И 2, второй вход кото рого совместно с первым входом логического элемента И 3 подключен к выходу триггера 4. Выход элемента И 2 подключен к входу счетчика 5 форми- 40 рователя 6 временньгх интервалов.

Счетчик 5 состоит из последовательного соединения К счетньгх декад 5-15-k работающих в двоично-десятичном самодополняющемся. коде, причем выхо- 45 ды всех разрядов декад счетчика 5 через дешифратор 7 кода нуля подключены к первому входу логического элемента ИЛИ 8, второй вход которого через блок 9 формирования первого из- 50 мерительного интервала подключен к выходу первой счетной декады 5-1.

Второй вход логического элемента И 3 через формирователь 10 импульсов соединен с входной шиной 11 измерителя- 55 частоты и через второй формирователь

12 импульсов подключен к первому вхо. ду логического элемента И 13, второч

14 2 вход которого через триггер 14 подключен к шине 15 "Запуск" и к второму входу блока 9, а вьгход — к единичному входу триггера 4, Нулевой вход триггера 4, в свою очередь, подсоединен к нулевому входу триггера 14 и первому входу регистра 16 сдвига, счетный вход которого совместно с входом установки в "0" умножителя 17 кода подключен к выходу логического элемента И 3. Счетный вход умножителя 17 кода подключен к выходу логического элемента И 2, а выходы его двоичных разрядов соединены с входами двоичных разрядов декад счетчика

5 через вентильную группу !8, управ- ляющий вход которой совместно с входом регистра 16 сдвига присоединены к выходу логического элемента ИЛИ 8.

Выходы двоичных разрядов регистра

16 сдвига подключены к устройству

19 индикации, Блок 9 формирования первого измерительного интервала содержит логический элемент И 20, первый вход которого соединен с выходом первой декады 5-1 а второй вход подключен

i(единичному выходу триггера 21, единичный вход которого подключен к шине 15 запуска, а нулевой вход соединен с выходом логического элемента .И 20 и входом логического элемента

ИЛИ 8 °

Умножитель 17 кода представляет собой умножитель на коэффициент 9 кода того числа импульсов с периодом

Т-, которое поступает на его счетный вход. Результат умножения получается в реальном времени.

Формирователь 10 импульсов формирует из входного измеряемого сигнала короткие, нормализованные по амплитуде и длительности импульсы, период следования этих импульсов равен периоду исследуемого сигнала с частотой х

Формирователь 12 импульсов формирует импульсы, фронт которьгх совпадает со срезом выходных импульсов, формирователя 10.. Зти импульсы также нормализованы но амплитуде и длительности.

Вентильная группа 18 соединяет выходы двоичных разрядов умножителя

Il кода с входами двоичных разрядов декад счетчика 5 так, что число, имеющееся в умножителе 17 кода, при подаче на управляющий вход вентильной

1275 группы 18 сигнала записывается в счетчик 5 в дополнительном коде, Цифровой частотомер работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 5 и регистр 16 сдвига обнулены, триггеры

4 и 14 находятся в нулевом состоянии, при котором на их выходах, подключенных к логическим элементам И 2, 3 и 13, отсутствует высокий потенциал, т.е. логические элементы И 2, 3 и 13 заперты. Цепи установки этих элементов в исходное состояние для упрощения на чертеже не показаны, Поступающий на входную шину 11 15 сигнал измеряемой частоты преобразуется в формирователе 10 импульсов в короткие нормализованные импульсы, поступающие на закрытый пока логический элемент И 3 и на формирователь 20

12 импульсов, в котором формируется еще одна импульсная последовательность с тем же периодом Т = 1/1 „, но фронты импульсов этой последовательности формируются в моменты 25 срезов импульсов на выходе формирователя 10. Эти импульсы поступают на закрытый пока логический элемент

И 13.

Измерения начинаются с момента ЗО подачи на шину 15 запуска запускающего сигнала, который поступает на единичные входы триггеров 14 и 21.

Триггер 14 под действием этого сигнала переходит в единичное состояние З и открывает логический элемент И 13.

Триггер 21 под воздействием импульса запуска в зависимости от своего прежнего состояния либо переходит в единичное состояние, либо подтверждает это состояние, при котором на логический элемент И 20 подается разрешающий сигнал. Первый же после открытий элемента И 13 импульс с выхода формирователя 12 импульсов проходит .1 через логический элемент И 13, поступает на единичный вход триггера

4. Триггер 4 переводится в единичное состояние и разрешает прохождение импульсов с источника 1 образцовых 5р периодов через логический элемент

И 2 на счетные входы счетчика 5 и умножителя кода 17.

Поступающие на вход счетчика 5 с выхода логического элемента И 2 импульсы образцовых периодов Т начиают менять состояние первой декады

5-1..После того, как на вход декалы

314 4

5-1 поступит десять импульсов, декада переполнится и на ее выходе, соединенном со счетной декадой 5-2 и с логическим элементом И 20, появляется сигнал, который проходит через логический элемент И 20, переводит триггер 21 в нулевое состояние и через логический элемент ИЛИ 8 поступает на вход регистра 16 сдвига и управляющий вход вентильной группы IS.

Поскольку за время, соответствующее интервалу в десять периодов Т, после окончания выходного импульса формирователя 10 следующий импульс измеряемого сигнала не появляется, то на счетный вход реверсивного счетчика с выхода логического элемента

И 3 импульсы не поступают и сдвигающий сигнал, сдвигая на разряд всю информацию, практически не изменяет код "0", зафиксированный в регистре

l6 сдвига.

К этому же моменту переполнения декады 5-1 на вход умножителя 17 кода поступают те же десять сигналов, т.е. в умножителе формируется код, соответствующий числу "90". Выходной импульс логического элемента ИЛИ 8, поступая на управляющий вход вентильной группы 18, открывает логические элементы И последней, в результате чего в декады счетчика 5 записывается дополнительный код числа "90", т.е. код И вЂ” 90, где И вЂ” емкость счетчика

5. Последующие импульсы с выхода логического элемента И 2 увеличивают этот код и код, существующий в умножителе 17 кода.

После того, как на счетчик 5 и умножитель 17 кода поступят 90 импуль;сов (а всего с момента открытия логического элемента И 2 100 импульсов

Т ), счетчик 5 переполнится и возвратится в исходное нулевое состояние, на что тотчас отреагирует дешифратор

7 кода нуля, который выработает сигнал, поступающий на логический элемент HJIH 8 и через него на вход регистра 16 сдвига и управляющий вход вентильной группы 18. Если в интервале в 100 Т не последовало импульсов на выходе логического элемента И 3, то регистр сдвига опять зафиксирует нули во всех своих раэрядах, а код числа "900" на выходах умножителя кода перепишется в счетчик 5 в виде кода числа Б — 900 °

5 1275

Еще через 900 Т (т.е. после общего подсчета 1000 импульсов с периодом Т ) при условии отсутствия сигналов на выходе логического эле-, мента И 3 срабатывает дешифратор 7 кода нуля, подтверждает нули во всех разрядах регистра 16 сдвига, код числа "9000" на выходах умножителя 17 кода переписывает в счетчик 5 в виде кода числа N — - 9000 и т.д. 10

Таким образом, в интервале между первым импульсом, прошедшим логический элемент И 13, и первым импульсом на выходе логического элемента И 3 (а это практически интервал, равный 15

Т x = 1/1х) на выход логического элемента ИЛЙ 8 поступает серия импульсов, каждый i-й из которых отдален от момента открытия логического элемента

И 2 на 10 Т, .

Импульс, появившийся на выходе логического элемента И 3, поступает на вход сброса умножителя 17 кода и на счетный вход регистра 16 сдвига. В умножителе 17 кода этот импульс пере- водит общий счетчик умноженного кода в нулевое состояние, после чего умножитель начинает процесс умножения сначала, поскольку счетные импульсы с периодом Т продолжают поступать 30 на его счетный вход с логического элемента И 2.

Импульс, появившийся на счетном входе регистра 16 сдвига, переводит первую декаду регистра в состояние

II 1 II

В дальнейшем работа устройства продолжается аналогично : импульсы . исследуемой последовательности с выхода логического элемента И 3 о бнуля-40 ют счетчик умножителя 1 7 кода, заставляя его каждый раз начинать подсчет с умножением на 9 с нуля, и увеличивают код, зафиксиров анный в дек аде (первой ) регистра l 6 сдвига, на 4 единицу, Э то продолжается до поступления очередного импульса с выхода дешифр атора 7 кода нуля .

В момент появления этого импульса в первой декаде регистра сдвига з а- 50 фиксировано число Б, соответствующее первой значащей цифре значения иэме Ъ ряемой частоты, а в счетчике умножителя 17 кода зафиксировано число 9 дТ,/Т,, где hT — разность между

1 длительностью интервала от момента открытия логического элемента И 2 до момента появления импульса на выходе

314 б дешифратора 7 кода нуля и длительностью интервала в N T

1 Х

Импульс с выхода логического элемента ИЛИ 8 поступает на вентильную группу 18, которая фиксирует в счетчике 5 код, соответствующий числу N9 йТ /Т, и на вход регистра 16 сдвига, который передвигает код числа N из первой декады во вторую, код "0" во все последующие декады и обеспечивает код числа "0" в первой декаде.

В дальнейшем работа частотомера осуществляется аналогично: в интервале времени между сигналами на выходе логического элемента иЛИ 8, рав ном (9 аТ /Т,) Т = 9 ьТ, первая

1 декада регистра 16 сдвига подсчитывает число N импульсов на выходе лой гического элемента И 3, кроме того, каждый из этих импульсов обнуляет счетчик умножителя 17 кода, заставляя

его каждый раз начинать подсчет с умножением на 9 с нуля.

Очередной импульс с выхода дешифратора 7 кода нуля формирует в счетчике 5 код числа N — - 9 ьТ /Т, где

ЬТ вЂ” интервал между моментом появ.. "1 ления сигнала на выходе дешифратора кода нуля и моментом появления предшествующего ему импульса на выходе логического элемента И 3, а также сдвигает информацию в регистре 16 сдвига: код N из второй декады пе 1 реписывает в третью, код М из первой декады переписывает во вторую, формирует код числа. "0" в первой декаде и подтверждает нули во всех старших разрядах, начиная с четвертой.

Подобный принцип работы частотомера повторяется до тех пор, пока не заполнятся все декады регистра сдви", га. В этом случае выходной сигнал элемента ИЛИ 8, не сдвигая информацию в регистре сдвига, поступает.. на выход регистра 16 сдвига, откуда следует на нулевые входы триггеров

4 и 14. Оба триггера переходят в нулевое состояние, элементы И 2 и 13 запираются и частотомер прекращает измерение. На табло устройства 19 индикации высвечивается результат измерения. Для повторного измерения можно подать сигнал на шину 15 запуска.

Технические преимущества предлага-!

eMoro устройства заключаются в упрощении измерителя, повышении его техСоставитель В. Новоселов

Редактор И.Шулла Техред В.Кадар Корректор С. Шекмар

Заказ 6554/34

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

7 1275314 8 нолоГической экономичности, снижения ного интервала выполнен в виде постоимости при тех же точностных ха- следовательно соединенных триггера рактеристиках, что и в известном.. и элемента И, второй вход которого соединен с выходом первой декады

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я 5 счетчика, выход элемента И соединен с входом установки в "0" триггера и

Цифровой частотомер по авт, св. . является выходом блока формирования

У 1190285, отличающийся первого измерительного интервала, тем, что, с целью его упрощения, шина "Запуск" соединена с единичным . блок формирования первого измеритель- 1О входом триггера.