Цифровой частотомер

 

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит формирующее устройство 1, реверсивный счетчик 2, линию 3 задержки и индикатор 8. Введение адресного счетчика 4, оперативного запоминающего устройства 5, мультиплексора 6, сумматора 7, триггера 9, элемента И 10, одновибратора 11 и элемента ИЛИ 12 позволяет повысить точность и помехо:устойчивость измерения частоты при малых временных измерениях, соизмеримых с периодом исследуемого сигнала. 1 ил.

союз советсних

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5ц 4 G 01 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П НТ СССР (21 ) 4168093/24-21 (22) 26,12.86 (46) 30.12.88, Бюл, У 48 (71) Красноярский политехнический институт (72) В.Г.Патюков (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 161417, кл. G 01 В 23/nn, 1964.

Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы. — Киев: Вища школа, 1980, с. 366, рис.8-8. (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТИ1ВР (57) Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит формирующее устройство 1, реверсивный счетчик 2, линию 3 задержки и индикатор 8. Введение адресного счетчика 4, оперативного запоминающего устройства 5, мультиплексора 6, сумматора 7, триггера 9, элемента И 10, одновибратора l! и элемента ИЛИ 1 2 позволяет повысить точность и помехо| устойчивость измерения частоты при малых временных измерениях, соизмеримых с периодом исследуемого сигнала, 1 ил.

1448295

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты гармонических или импульсных сигналов.

Цель изобретения — повышение точности и помехоустойчивости измерения частоты при малых временах измерения, Цифровой частотомер содержит формирующее устройство 1, вход которого является входом частотомера, а выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика 2 и вхо- . дом,линии 3 задержки. Первый выход линии задержки подключен к цепочке 15 последовательно соединенных адресного счетчика 4, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 5, мультиплексора 6, сумматора 7 и индикатора 8. Выход, переполнения счетчика 4 подключен к цепочке последовательно ,соединенных триггера 9, элемента И 10, одновибратора 11 и элемента ИЛИ 12, Выход элемента ИЛИ 12 подключен к входу синхронизации сумматора 7, пер- 25 вый вход элемента ИЛИ 12 соединен также с входом "Чтение" ОЗУ 5, входом управления мультиплексором 6 и входом "Единица переноса младшего разряда сумматора" 7. Второй. вход 30 элемента ИЛИ 12:соединен с входом

"Запись" ОЗУ 5 и вторым выходом линии 3 задержки, первый выход которой также подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 2 и к второму 35 входу элемента И 10. Выход счетчика

2 соединен с вторым входом мультиплексора 6 и шиной входа ОЗУ 5,, Цифровой частотомер работает следующим образом.

Входной сигнал, частоту которого необходимо измерить, поступает на вход формирующего устройства 1, навыходе которого образуется поток импульсов, соответствующих моментам перехода гармонического сигнала че" рез нулевой уровень. Зта последовательность импульсов поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 2, а после задержки на время усреднения Т, задаваемое линией 3 задержки, эта же последовательность импульсов поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика 2 ° После поступления на вычитающий вход счетчика 2 первого импульса задержанной

55 импуль ской последовательности в счетчике 2 будет находиться результат предварительной оценки измерения частоты Ч,. Этот же первый импульс, воздействуя на счетный вход счетчика 4, находящегося в нулевом исходном состоянии, переведет его первый разряд в положение "1",.что будет соответствовать первому, дресу ОЗУ 5 и через время, определяемое временем срабатывания счетчика 2 и счетчика 4, на втором выходе линии 3 задержки также появляется первый импульс последовательности, поступающей с формирующего устройства 1.Этот импульс, воздействуя на вход — запись ОЗУ 5, запишет состояние счетчика 2 по первому адресу, предварительно заданному счетчиком 4, Одновременно этот же импульс, воздействуя через элемент ИЛИ 12 на вход синхронизации сумматора 7, запишет значение предварительной оценки частоты N сформированной в счетчике 2, через мультиплексор 6 в сумматор 7. При поступлении второго импульса входного сигнала с первого выхода линии 3 задержки в счетчике 2 будет сформирована вторая предварительная оценка частоты исследуемого сигнала N .

Счетчик 4 по этому импульсу также изменит свое состояние — оно будет соответствовать второму адресу.Второй импульс исследуемого сигнала, появившийся после задержки с второго выхода линии 3 задержки, запишет состояние счетчика 2 по второму адресу ОЗУ 5 и в сумматор 7. Состоя-; ние сумматора 7 будет Ng = N + Ng, Последующая работа цифрового частотомера не будет иметь особенностей до переполнения счетчика 4, сигнал переполнения которого переведет триггер 9 в состояние "1". Очередной импульс с первого выхода линии 3 заI держки у становит сч етчи к 4 в и сходное состояние и, одновременно, проходя через элемент И 10, запустит одновибратор 11. Сигнал одновибратора

l 1, воздействуя на вход управления мультиплексора 6, подключит выходную шину ОЗУ 5 к выходу сумматора 7 и одновременно, воздействуя на вход "Чтение" ОЗУ 5 и вход "Единица переноса младшего разряда" сумматора 7, подготовит необходимые режимы для осуществления операция вычитания в сумматоре 7. Этот же импульс, воздействуя через элемент ИЛИ 12 ня вход синхронизации сумматора 7, обеспечит выполнение этой операции. С выхода

3 144

ОЗУ 5 будет прочитан обратный код предварительной оценки частоты N a по сигналу одновибратора 11, воздействующему на вход "Единица переноса младшего разряда сумматора" 7, к обратному коду N будет добавлена единица, т.е. сформирован дополнительный код, который по сигналу синхронизации выполнит вычитание N, из содержимого сумматора 7. По первому импульсу одновибратора ll содержимое сумматора 7 не изменится, так как по нулевому адресу ОЗУ 5 вначале цикла измерения не было записи предварительной оценки частоты.

После выполнения операции вычитания одновибратор возвращается в исходное состояние, а на втором выходе линии 3 задержки появляется очередной импульс входного сигнала По этому импульсу запишется в "нулевой" адрес 03У 5 очередное значение предварительной оценки частоты и одновременно это же значение оценки будет добавлено к содержимому сумматора 7.

К этому времени в сумматоре 7 будет сформирована окончательная оценка частоpbl исследуемого сигнала. на начальном этапе измерения (NÄ). По ! следующему импульсу с первого выхода сумматора 7 в реверсивном счетчике будет зафиксировано очередное значение предварительной оценки частоты (N ), в счетчик 4 будет записана единица, этим же импульсом через элемент И 10 будет вновь запущен одновибратор 11, по сигналу которого из содержимого сумматора 7 будет вычтено значение предварительной оценки

N(, а после возвращения одновибратора в исходное состояние импульсом входного сигнала, появившимся к этому моменту времени с второго выхода линии 3 задержки, значение предварительной оценки частоты будет записано вновь по первому адресу ОЧУ 5 (вместо уже использованного значения.

N.) и прибавлено к содержимому сумматора 7. Последующие оценки повторяются; Очередной импульс переполнения счетчика 4 подтвердит единичное состояние триггера 9 и элемент И 10 выполняющий роль ключа, будет открыт на все последующее время измерения, В результате перечисленных операций над входным сигналом в частотомере реализуется операция текущего v 8295

55 ду синхронизации сумматора первьrR.5

35 реднения предварительных текуших оценок, получаемь(х н счетчике 2.

Объем ОЗУ, адресного счетчика и сумматора определяются требуемой точностью измерения, Например, для уменьшения среднеквадратической погрешности измерения в два раза потребуется двухразрядный адресный счетчик и ОЗУ для записи четырех значений предварительных оценок частоты.

После первой "холостой" операции вычитания для этого случая в суммато(I ре будет находиться сумма N(= N, +

+ Nq + И (, + N, После второго N> — Ng + Nq + N4 + N>-. После третьего ! вычитания N — — Ng + Nq + Ng + N(-„u т.д.

Погрешность квантования в цифровом частотомере уменьщается в раз, где m — количество усредняемых в сумматоре предварительных оценок частоты исследуемого сигнала, при сохранении времени измерения, При наличии флюктуационных помех шумовая составляющая суммарной погрешности измерения также будет уменьшена в

- и раз, если Т1(Ф., где Т(( время измерения; (,((, - время корреляции флюктуационной помехи.

Следовательно, рассмотренный цифровой частотомер обеспечивает повышение точности и помехоустойчивости измерения при временах, соизмеримых с периодом исследуемого сигнала.

Формула изобрет ения

Цифровой частотомер, содержащий формирующее устройство, вход которого является входом частотомера, а выход соединен с суммирующим и через линию задержки с вычитающим входом реверсивного счетчика, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости при малых временах измерения, в него введены последовательно соединенные адресный счетчик, оперативное запоминающее устройство, мультиплексор, сумматор, а также последовательно соединенные триггер, элемент И, одновибратор и элемент

ИЛИ, выход которого подключен к вховход которого соединен с входом

"Чтение".оперативного запоминающего устройства, -: входом управления мультиплексором и входом "Единица переСоставитель М.Минкин

Техред А.Кравчук, Корректор СЛекмяр Редактор М.Товтин

Заказ б843/50 Тираж 7?2 Подписное ,ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

5 1448295 6 носа младшего разряда" сумматора, выход переполнения которого соедивторой вход элемента ИЛИ соединен с нен с триггером, при этом выход ревходом "Запись" оперативного запоми- версивного счетчика соединен с втонающе1о устройства и вторым выходом рым входом мультиплексора и шиной

5 линии задержки, первый выход которой входа оперативного запоминающего также подключен к второму входу зле- устройства, а выход сумматора под| мента И и входу адресного счетчика, ключен к индикатору. °