Цифровой частотомер

 

Изобретение относится к технике электрорадиоизмерений и может использоваться для измерения частоты периодических сигналов при наличии широкополосных шумов. Цифровой частотомер содержит формирующий блок 1, элемент 4 совпадения, счетчик 6 импульсов, генератор 7 импульсов, времязадающий блок 8. Введение блока 2 задержки, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 и делителя 5 частоты позволило уменьшить влияние широкополосных шумов на точность измерения частоты и повысить помехоустойчивость. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪ БЛИН

ÄÄSUÄÄ1 553914 (51) 5 С 01 R 23!10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4456206/24-21 (22) 06.07.88 (46) 30.03.90. Бюл. У 12 (71) Красноярский политехнический институт (72) С.В.Чепурных и М.К.Чмых (53) 621.317(088.8) (56) Цифровые методы измерения сдвига фаз. — Новосибирск.: Наука, 1979, с. 91-94.

Мирский Г.Я. Электронные измерения. — М.: Радио и связь., 19869 с. 122-123. (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

2 (57) Изобретение относится к технике электр орадиоизмерений и может использоваться для измерения частоты периодических сигналов при наличии широкополосных шумов. Цифровой частотомер содержит формирующий блок 1, элемент

4 совпадения, счетчик 6 импульсов, генератор 7 импульсов, времязадающий блок 8 . Введение блока 2 задержки, элемента ИСКЛЮЧА16ЦЕЕ ИЛИ 3 и делителя 5 частоты позволило уменьшить влияние широкополосных шумов на точность измерения частоты и повысить помехоустойчивость. 2 з.п. ф-лы,4 нл.

1553914

Изобретение относится к технике электрорадиоизмерений и может быть использовано для измерения частоты периодических сигналов при наличии широкополосных шумов.

Цель изобретения — повышение точности и помехоустойчивости.

На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового частотомерами на фиг. 2 и 3 — схемы формирующего и времязадающего блоков соответственно; на фиг. 4 — временные диаграммы работы цифрового частотомера.

Цифровой частотомер содержит по5 следовательно соединенные формирующий блок (ФБ) 1 „блок. 2 задержки (БЗ), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, элемент 4 совпадения (ЭС), делитель 5 частоты (ДЧ) и счетчик 6 импульсов (СИ), а также последовательно соединенные генер а тор 7 импульс ов, (ГИ) и время з адающий блок (ВЗБ) 8, выход которого подключен к второму входу ЭС 4. Выход ГИ объединен с синхронизирующими входами БЗ 2, третьим входом

ЭС 4 и ФБ 1, выход которого соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧЫОЩЕЕ

ИЛИ 3. Дополнительные входы ДЧ 5, СИ

6 и ВЗБ 8 объединены с входом "Пуск" цифрового частотомера.

Формирующий блок 1 цифрового час,тотомера содержит усилитель-ограничитель 9, вход которого является входом формирующего блока 1 и D-триггер 10, 35

D-вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя 9. Синхровход

D-триггера 10 является синхронизирующим входом формирующего блока 1, а выход — выходом блока 1.

Времязадающий блок 8 содержит элемент 11 совпадения, первый вход которого является входом времязадающего блока 8, времязадающий делитель 12, вход которого подключен к выходу эле- 45 мента 11 совпадения, RS-триггер 13, R-вход которого подключен к выходу времязадающего делителя 12, S-вход является дополнительным входом времязадающего блока 8, подключенным к входу Пуск" частотомера, а выход соединен с вторым входом элемента совпадения 11 и является выходом времязадающего блока 8 °

Цифровой частотомер работает следующим образом.

На вход формирующего блока 1 поступает гармонический сигнал, который при помощи усилителя-ограничителя 9 где п — число тактов задержки а — период следования квантующих импульсов.

Далее эти импульсы поступают на элемент 4 совпадения, на третий вход которого поступают квантующие импульсы, а на второй вход — импульс длительностью Т и,„с выхода времязадающего блока 8. Импульсы с выхода элемента 4 совпадения поступают на делитель 5 частоты. За время, равное одному периоду входного сигнапа с частотой F, на выход делителя 5 частоты поступает 2п импульсов. При выборе коэффициента деления делителя 5, равном и, эа время измерения 7„> счетчик 6 фиксирует (2) N=2FТ„ импульсов. Импульсы, соответствующие задагггюму времени измерения, формируются времязадающим блоком 8. На его выходе длительность импульса (3) где И, — коэффициент деления времязадающего делителя 12 частоты.

Как видно из формулы (2).,число N импульсов, зафиксированных счетчиком

6 (счетчик подключен к индикатору) соответствует измеренной частоте. При преобразуется в прямоугольные импульсы со скважностью, приблизительно равной двум (импульсы типа меандр) .

Эти импульсы привязываются. при помощи

D-триггера 10 по фронту и срезу к последовательности квантующих импульсов, поступающих с генератора 7 импульсов на синхровход D-триггера 10.

Сформированные в ФБ 1 импульсы задерживаются блоком 2 задержки íà и тактов квантующей последовательности.

Блок 2 задержки может быть выполнен на D-триггерах или на регистре сдвига. Импульсы на выходах формирующего блока 1 и блока 2 задержки приведены на фиг. 4а1, б1. Эти импульсьг поступают на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, на выходе которого формируются импульсы, приведенные на фиг. 4 в1. Длительность С сформированных импульсов равна времени задержки

5 15539 работе с сигналами, в которых отсутствуют широкополоосные шумы, погрешность цифрового частотомера такая же, как погрешность известного гастотомера. При наличии широкополосных шумов погрешность классического цифрового частотомера резко увеличивается иээа появления ложных переходов измеряемого сигнала через нулевой уровень (фиг. 4а2). В предлагаемом устройстве эта погрешность существенно уменьшается, поскольку средняя длительность попожительных импульсов с выхода элемента ИСКЛРЧАКФ1ЕЕ ИЛИ 3 (4) Эти импульсы показаны на фиг. 4в2.

Цифровой частотомер обеспечивает высокую точность измерения при наличии широкополосных шумов. В результате расширяется динамический диапазон измеряемых сигналов. Тракты (формирующий блок 1) цифровых частотомеров являются широкополосными, поэтому в трактах действуют широкополосные шумы. Ложные переходы через нулевой уровень проявляются при

30 (5) m = qF/F (3, где F — среднеквадратичная частота шума, — отношение сигнал-шум.

Как видно из (5), для обеспечения высокой точности измерения необходимо, чтобы отношение сигнал-шум удовлетворяло условию

40 (6) q r 3Г„/F.

Например, при F ш = 50 ИГц, F

1 кГц необходимо, чтобы q v 15 10 .

При уровне шумов, равном 10 мкВ устой-45 чивая работа частотомера наблюдается при уровне измеряемого сигнала более 0,15В.

Таким образом, цифровой частотомер, в сравнении с известным позволяет повысить точность и помехоустой14 6 чивость измерений частоты при наличии широкополосных шумов.

Формула изобретения

1. Цифровой частотомер, содержащий формирующий блок, вход которого является входом частотомера, элемент совпадения, счетчик импульсов и последовательно соединенные генератор импульсов и времязадающий блок, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента совпадения, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, в него введены делитель частоты и последовательно включенные блок задержки и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу элемента совпадения, причем выход генера" тора импульсов соединен с синхронизирующими входами блока задержки и формирующего блока, выход которого подключен к второму входу элемента.НСКЛОЧЖЩЕЕ ИЛИ и входу блока задержки, вход делителя частоты соединен с выходом элемента совпадения, а выход— с входом счетчика импульсов, дополнительные входы счетчика импульсов, делителя частоты и времязадающего блока подключены к входу нПуск" частотомера.

2. Частотомер по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем,что формируюций блок содержит последовательно соединенные усилитель-ограничитель и Втриггер, синхровход которого является синхронизирующим входом формирующего блока, а выход — выходом формирующего блока.

3. Частотомер. по и. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что времязада ощий блок содержит последовательно соединенные элемент совпадения, времязадающий делитель и RS-триггер, S-вход которого является дополнительным входом времязадающего блока, а выход подключен к второму входу элемента совпадения и является выходом времязадающего блока.

1553914 бд

Фаk.

Составитель Н.Федоров

Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Ревская

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 454 Тира к 553 Подпис кое

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. У кгород, ул. Гагарина, 101