Цифровой измеритель периода

 

Изобретение служит для увеличения точности измерения периода. Цифровой измеритель со; ержит формирова-. тель 1 импульсов, делители 6 частоты, многоканальный формирователь 7 времени измерения, генератор 8 эталонной частоты, линию 9 задержки, п ключей 10-13, элемент ИЖ 14, счетчик 15 импульсов и индикатор 16. Введение в устройство п - 1 блоков 2 задержки импуьсов, состоящих из триггера 3 элемента 4 задержки и элемента 5 совпадения, и образование новых функциональных связей уменьшают влияние шумов формирователя 1 импульсов на погрешность измерения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (SII 4 О 01 В 23/QQ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4046562/24-21 (22) 10.01.86 (46) 07.05.88. Бюл. У 17 (72) В. В. Зайцев и В. В. Каковкин (53) 621.317(088.8) (56) Аппаратура для частотных и временных измерений./Под ред. А.П. Горш-, кова. — М.: Советское радио, 1971, с. 168-169.

Авторское свидетельство СССР

У 611158, кл. G 01 В 23/00, 1974. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРИОДА (57) Изобретение служит для увеличения точности измерения периода. Циф„„Я0„„1394158 A 1 ровой измеритель содержит формирова-. тель 1 импульсов, делители 6 частоты, многоканальный формирователь 7 времени измерения, rенератор 8 эталонной частоты, линию 9 задержки, и ключей

10-13, элемент ИЛИ 14, счетчик 15 импульсов и индикатор 16. Введение в устройство и - 1 блоков 2 задержки импуьсов, состоящих из триггера 3 элемента 4 задержки и элемента 5 совпадения, и образование новых функциональных связей уменьшают влияиие шумов формирователя 1 импульсов на погрешность измерения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

l 394158

Изобретение относится к импульсой технике и может быть использоваво при создании высокоточных измерителей периода электрических сигна5 лов.

Целью изобретения является увеличение точности измерения периода за счет уменьшения влияния шумов на вхо, е формирователя импульсов на по- 10 грешность измерения.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого измерителя.

Цифровой измеритель периода содержит формирователь 1, блоки 2 задержки15, первого импульса, состоящие из триг гера 3, элемента 4 задержки и элемента 5 совпадения вентиля, делители

1 6 частоты, число которых равно и и каждый из которых представляет собой 20 параллельно и независимо работающий

1 делитель частоты на m многоканальный ! формирователь 7 времени измерения, генератор 8 эталонной частоты, линию

9 задержки, и ключей 10 — 13, элемент25 HJIH 14, счетчик 15 импульсов и индикатор 16. Вход формирователя 1 является входом всего устройства, выход формирователя 1 соединен с S-входом

RS-триггера 3 первого блока 2 задерж- 30 ки импульса и объединенными вторыми входами вентилей 5 всех блоков 2 задержки импульса от второго до (n-1)го и входом первого делителя 6 частоты.

В каждом блоке 2 задержки импульсаа выход RS-триггер а через элемент 4 задержки соединен с первым входом вентиля 5, а R-входы RS-триггеров 3 всех (n-1) блоков 2 задержки импуль-,щ са объединены и соединены с входом

"Сброс" устройства. Выход вентиля 5 каждого -ro блока 2 задержки импульса соединен с S-входом RS-триггера 3 последующего (К + 1)-го блока 2 задержки импульса и входом (К + 1)-го делителя 6 частоты. Выход К-ro делителя 6 частоты и всех остальных сое динен соответственно с К-м и остальными входами многоканального фор- 50 мирователя 7 времени измерения. К-й и все остальные выходы многоканального формирователя 7 времени измерения соединены соответственно с вторыми входами К-ro и остальных и ключей 1055

l3, первые входы которых соединены с соответственно с К-м и остальными выходами линии 9 задержки, вход которой подключен к выходу генератора 8 эталонной частоты. Выходы каждого из и ключей 10 — 13 соединены с входами элемента ИЛИ 14, выход которого подключен к входу счетчика 15 импульсов.

Выход счетчика 15 подключен к инди: катору 16.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени RSтриггеры 3 блоков 2 задержки импульса сброшены, так что вентили 5 закрыты. Входной сигнал, период которого подлежит измерению, поступает на вход формирователя 1,,осуществляющего преобразование входного сигнала в последовательность коротких импульсов. Преобразование осуществляется в моменты перехода смеси сигнала и шума через порог срабатывания формирователя 1. Длительность формируемых импульсов должна быть значительно меньше периода их повторения, . например D «й 0,05 Т„, а параметры формирователя должны быть выбраны так, чтобы выполнялось соотношение

О,б Т„) оэ-1,5 ... 2 D, где à — величина задержки в каждом из блоков 3адержки первоro импульса;

Т „- период повторения входного измеряемого сигнала;

D — длительность импульса, формируемого формирователем 1.

Это необходимо для исключения возможности преждевременного пропускания импульса каждым из блоков 2 задержки импульса.

С выхода формирователя импульс поступает на вход первого из делителей 6 частоты и на S-вход RS-триггера 3 первого из блоков 2 задержки импульса, устанавливая этот RS-триггер в единичное состояние. Через время оз, определяемое временем задержки элемента 4, открывается вентиль 5 и следующий импульс с формирователя 1 приходит на вход как первого, так и второго из делителей б частоты и, кроме того, открывает вентиль в следующем канале. За счет такой реализации устройства каждый последующий канал начинает работать через интервал времени, равный одному периоду измеряемого сигнала.

Каждый иэ и каналов многоканального формирователя 7 времени измерения

1394158 формирует на выходе импульс, длительность которого о зависит от моментов преобразования входного сигнала в формирователе 1 и определяется

5 о =п1» T„+ где Г, — длительность импульса Г в

i-м канале; 10 ш — значение коэффициента деления делителей 6; — погрешность формирования временного интервала в i-u канале, связанная с наличи- 15 ем шумов на входе формиро-вателя 1.

Число m выбирается из необходимой точности измерения и допустимого времени усреднения входного сигнала. 20

Импульсы генератора 8 эталонной частоты поступают на линию 9 задержки и с ее выходов через открытые ключи 10 — 13 и элемент ИЛИ 14 на вход счетчика 15 импульсов ° 25

Наличие линии 9 задержки необходимо для того, чтобы импульсы тактовой частоты, вырабатываемые генератором

8, были разнесены во времени для каждого из и каналов измерения периода. 30

Это исключает воэможность одновременного поступления двух или большего числа импульсов на входы. элемента

ИЛИ 14 и, соответственно, потери одНОГО или нескОльких импульсОВ ITQ кс З5 казило бы результат измерения. Вепичина времени задержки между выходами двух соседних каналов линии 9 задержки составляет с, и изменяется от 0 для 1-ro канала до (n-1) э,, для и-го к анала. Значение з, выбирается в соответствии с условием т т т сч з! где T« — время окончания переходных процессов в счетчике им пульсов 15;

Т вЂ” период генератора эталонной частоты 9.

При этом длительность импульсов эталонной частоты должна быть меньше (З е МИНИМЯЛЬНЯЯ ИХ ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ОП» ределяется характеристикой конкретной реализации счетчика 15 импульсов. На вход счетчика 15 импульсов поступают импульсы генератора 8 эталонной частоты по каждому из п каналов в течение m периодов входного сигнала, причем моменты начала и конца поступления импульсов по каждому из каналов последовательно сдвинуты на один период измеряемого сигнала.

Прн этом суммарное время измерения

Тиз составит т„, =m ° т„+и т„

Обычно величина m >p n и, следовательно, дополнительное увеличение времени измерения, связанное со сдвигом в начале работы отдельных каналов, незначительно.

Число импульсов, пропорциональное среднему периоду измеряемого сигнала, определяется счетчиком 15 импульсов и индикатором 16.

Средний период измеряемого сигнала может быть определен по формуле

k T9 т

m ° где k — содержимое счетчика 15 импульсов, полученное в результате измерения.

Учитывая, что погрешность формирования при измерении среднего из ш периодов в каждом из каналов из" мерителя определяется погрешностью формирования первого и последнего . импульсов, а она зависит от шумов на входе формирователя, то разнесение во времени моментов формирования первого и последнего импульсов равносильно введению и независимых, параллельно работающих каналов измерения. В тех случаях, когда спектральные характеристики помехи на входе формирователя близки к белому шуму, среднеквадратическая погрешность измерения среднего из ш периодов измеряемого сигнала, обусловленная шумами на входе формирователя, снижается в п раз.

Среднеквадратическое значение относительной погрешности при измерении среднего из m периодов, обусловленная наличием шумов на входе формиро- вателя 1, определяется как

G б,— 2 и О„,m

1394158

6 б

- 2т13 m 4n

Составитель Ю. Минкин

Редактор А. Шандор Техред М,уоданич Корректор С. Черни

Заказ 2217/42 Тираж 772 Подписное

В11ИИПИ 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 где 0 — среднеквадратическое значение напряжения шумов на входе формирователя 1; амплитуда измеряемого сигIH нала.

Погрешность предлагаемого устройства б, в результате усреднения результата измерения по и каналам по общему правилу суммирования средне" 10 ! квадратических погрешностей определя ется по формуле

Таким образом, в предлагаемом устройстве уменьшаются в ï,раз состав,ляющие погрешности, обусловленные как дискретностью генератора эталонной частоты, так н наличием шумов на ,:входе формирователя, что существенно ,повышает точность измерителя .

25 формула изобретения

1. Цифровой измеритель периода, .содержащий формирователь импульсов, n делителей частоты, многоканальный формирователь времени измерения, электронные ключи, линию задержки, генератор эталонной частоты, выход которого подключен к входу линии задержки, и последовательно соединен-, ные элемент ИЛИ, счетчик импульсов и индикатор, при этом входы элемента

ИЛИ подключены к выходам ключей, первые входы которых соединены с выходами линии аадержки, а вторые входы ключей соединены с выходами многоканального формирователя времени измерения, входы которого под" ключены к выходам делителей частоты, при этом первый вход и делителей частоты соединен- с выходом формирователя импульсов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введены последовательно соединенные п-1 блоков задержки импульса, вторые входы п-1 блоков задержки импульса объединены и подключены к выходу формирователя импульсов, третьи входы п-1 блоков задержки импульса объединены и подключены к шине "Сброс", а выходы и-1 блоков задержки импульса подключены к и-1 входам п делителей частоты.

2. Измеритель периода по п. 1, отличающийся тем, что каждый блок задержки импульса содержит последовательно соединенные RSтриггер, элемент задержки и элемент совпадения, второй вход которого является вторим входом блока задержки импульса, выход элемента совпадения является выходом блока задержки импульса, S-вход RS-триггера является первым входом блока задержки импульса а В-вход RS-триггера — третьим входом блока задержки импульса.