Цифровой измеритель частоты и отношения двух частот

 

! библиотек= МЬА

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

294II2

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства _#_o

Заявлено 14.111.1969 (№ 1311575/18-10) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 26.1.1971. Бюллетень ¹ G

Дата опубликования описания 12.Ш.1971

МПК Сх 01г 23!10

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.317,761 (088.8) Авторы изобретения А. А. Богородицкий, А. Г. Рыжевский, Э. К. Шахов и В. М. Шляндин

Заявитель

Пензенский полн-.ехнический институт

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЪ| И ОТНОШЕНИЯ

ДВУХ ЧАСТОТ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для повышения точности измерителей частоты и отношения двух частот.

Известный цифровой измеритель частоты !! отношения двух частот, содержащий вкодной формирователь, ключ, основной счетчик импульсов, блок цифрового отсчета и синхронизируемое запоминающее устройство формирования временного измерительного интервала, 10 образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами, генератором опорной частоты, счетчиком селектора, селектором периода опорной или второй измеряемой частоты, формирователем импульса заднего 15 фронта, схемой перезаписи кода, управляемым делителем частоты следования и переключателем, характеризуется пониженной точностью.

Предлагаемый измеритель отличается от из- 20 вестных тем, что он снабжен селектором периода измеряемой частоты и нонпусной схемой отсчета дополнительного разряда, образованной формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпа- 25 дения, нониусным ключом и счетчиком дополнительного разряда, вход которого подключен к выходу нониусного ключа, первый вход которого связан с первым вкодом схемы совпадения, а второй — с выходом схемы совпаде- 30 ния, второй вкод которой соединен с выходом входного формирователя и входом селектора периода измеряемой частоты, выход которого подключен к управляющему вкоду формирователя последовательности импульсов нониусной частоты, запускающий вкод которого связан с выкодом устройства формирования временного измерительного интервала, а выкод — с первым входом схемы совпадения.

Кроме того, в пем применен формирователь последовательност:! импульсов нонпусной частоты, содержащий два ключа, девять соединеннык последовательно магнитных интегрирующих скем, записывающие обмотки которык соединены последовательно и подключены к источнику питания через первьш ключ, цепь управления которого является управляющим вкодом формирователя, десятую магнитую интегрирующую схему, выкодная обмотка которой является выкодом формирователя, а записывающая — подсоедпнена к источнику питания через второй ключ, цепь управления которого является запускающим вкодом формирователя и соединена с вкодом первой магнитной интегрирующей скемы, и логическую скему «ИЛИ», входы которой связаны с выкодами первых девяти магнитных интегрнрующик схем, а выкод — с вкодом десятой магнитной интегрирующей скемы.

294112

40 дискретности

К =К,— N,„— —"

Таб

Прп пул

Такое выполнение устройства позволяет повысить точность измерения и упростить его конструкцию.

1-1а чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит пз входного формирователя 1; ключа 2; основного счетчика 3 импульсов; блока 4 цифрового отсчета; синхронизируемого запоминающего устройства 5 формирования временного измерительного пнтерва lа, образованного генератором б образцовой частоты, ключами 7 и 8, переключателеit 9, триггерами 10 и 11, генератором 12 опорной частоты, счетчиком 13 селектора, селектором

14 периода опорной или второй измеряемой частоты, формирователем 15 импульса заднего фронта, схемой 16 перезаписи кода коэффициента деления и управляемым делителем

17 частоты следования импульсов; ce;tet«op;I

18 периода измеряемой частоты; блока 19 питания; нониусной схемы 20 отсчета дополнительного разряда, образованной схемой 21 совпадения, нониусным ключом 22, счетчиком

28 дополнительного разряда 28 и формирователем 24 последовательности импульсов нониусной частоты, содержащим ключи 25 и 26, магнитные интегрирующие схемы с транзисторными ключами 27 — 86 zz логическую схему

«ИЛИ» 87.

Устройство работает следующим образом.

Первый импульс измеряемой частоты t,, поступающий с выхода формирователя 1, запускает устройство 5. Вход селектора 14 подключен через переключатель 9 к выходу генератора 12 опорной частоты, а выход — к потенциальному входу ключа 7, импульсный вход которого подключен к выходу генератора импульсов б образцовой частоты. В течение периода опорной частоты Т,„ импульсы образцовой частоты поступают на вход счетчика 18 селектора. Код периода запоминается в счетчике 18. При поступлении на схему перезаписи кода импульса с выхода формирователя

15 информация из счетчика 13 переносится в дополнительном коде в делитель 17, коэффициент деления которого определяется величиной где ʄ— коэффициент деления без предустановки;

N,, коэффициент пересчета счетчика;

Т,-, — период опорной илп второй измеряемой частоты;

T„-, — период образцовой частоты.

Т,. 1zI I Ко — — 1 сч К,= " ° поступлении синхронизирующего имвыхода формирователя 1 на первый гера 10 ключ 8 открывается, и имзыхода генератора б поступают па ля 17. Сигнал переполнения возвращает триггер 10 в исходное состояние через интервал Т,„после поступления синхронизирующего импульса

ТУ=T .К,„=Т...

Первый импульс, поступающий на вход делителя 17, и сигнал его переполнения переводят триггер 11 из одного состояния в другое.

Триггер 11 открывает на время, равное пе10 риоду опорной частоты, Т„„ключ 2, через который импульсы измеряемой частоты переходят на основной счетчик 3. 3а время T„< сzcTNIIK 8 фиксирует число и, импульсов, соответствующее значеншо старшего разряда

15 результата измерения. Из двух соседних импульсов измеряемой частоты, пришедши.; на вход селектора 18, последний формирует выхо Itzozt импульс с длительностью, равной периоду измеряемой частоты, поступающий на

20 управляющий вход формирователя 24. В моче> т окончания временного интервала Т«п устройство 5 закрывает ключ 2 и запускает формирователь 24, который выдает серию импульса длительностью 0,1 Т, и с периодом

25 повгорения Т„=0,9Т,, где Т, и ҄— периоды измерясмой и нониуспой частот соответственно. Импульсы нопиусной частоты через открытый понпусный ключ 22 поступают на счетчик

28 дополнительного разряда до тех пор, пока

0 схема 21 совпадений при одновременном поступлешш на ее вход двух импульсов измеряе.,toll и пониусной частоты не закроет нонпуcпый ключ 22. -1псло и, зафиксированное в блоке 4, равно

35 и= (no+0,1 nt) =

Л«

Отсюда значение измеряемой частоты f, 1,= 1,„(п,+0,1 и,) Погрешность дискретности частотомера за с-Iåã использования электронной нониусной схемы измерения частоты, уменьшается на порядок и составляет

45 6=0,1 Lt,, 1 где б,,== +- — — погрешность по частотомера без нониуса.

Время измерения при этом увеличивается

50 на величину, не превышающую

ЛТ«<< < = 9 Тц = 8 Т.<

Формирователь 24 выполнен на десяти магIIIITIt6Ix интегрирующих схемах 27 — 86, состоящих из магнитных сердечников с прямоуго Ibной петлей гистерезиса и транзисторных ключеи. Каждый сердечник имеет обмотки: записывающую, обратной связи, считывающую и выходную.

Ключ 25 открывается по сигналу селектора

18 на время, равное длительности периода Т., измеряемой частоты. Под воздействием приложе:шого через ключ 25 к записывающим 0065 моткам напряжения питания сердечники схем

294112 соU„ Tn! со 5

15

З0

27 — 85 перемагничиваются из исходного стояния — В, на величину

UÄÄ TÄ.

Я.Я о1 S.К де — В, — значение остаточной магнитной индукции сердечника; о i — число витков записывающей обмотки;

S — площадь поперечного сечения сердечника;

К=9 — число последовательно соединенных записывающих обмоток.

В момент окончания измерительного вреяенного интервала Т„импульс с выхода устюйства 5 открывает транзисторный ключ схемы 27 и ключ 26, через который к записываюцей обмотке схемы 86 прикладывается напрякение питания V„, перемагничивающее сердечник схемы 86 из исходного магнитного со:тояния — В,. При открывании транзисторного

;люча схемы 27 через обмотку считывания .хемы 27 начинает протекать перемагничиваюций ток, возвращающий сердечник схемы 27 исходное состояние. Напряжение с обмотки

1братной связи поддерживает транзистор схе ы 27 в открытом состоянии после окончания .ходного запускающего импульса. При достпхении насыщения сердечника напряжение на бмотке обратной связи уменьшается, и транистор закрывается напряжением смещения

Одновременно исчезает напряжение на

:ыходной обмотке.

Длительность выходного импульса схемы 27 пределяется из выражения

B1. в 8 вых— и

:ли с учетом формулы (1) ов

"вых — х со 1 К де оз — число витков считывающей обмотки.

Соотношение между числом витков обмоток

>1 и кз выбирается таким образом, чтобы веичина твв|х, определяющая период повторения мпульсов нониусной частоты, равнялась ,9Тх. Задний фронт продифференцированного

ыходного импульса схемы 27 поступает на апуск схемы 28, работающей аналогично хеме 27. Задние фронты выходных импульов схем 27 — 85 поступают на диодную схему

ИЛИ» 37, с выхода которой снимается послеовательность из девяти импульсов нониусной астоты, следующих с периодом повторения

ы = твых = 0,9Т«

Для четкой работы нониусной схемы измеения частоты необходимо обеспечить длиельность импульсов нониусной частоты, потупающих на схему 21 совпадения, равную ,1 Т . Эту задачу решает десятая интегрирующая схема формирователя 86. В промежутке ремени между двумя выходными импульсами хемы «ИЛИ» 87 под воздействием напряжеия V>, приложенного к записывающей об35

65 мотке схемы 86, ее сердечник перемагничивается из исходного магнитного состояния — В, до величины где в — число витков записывающей обмотки схемы 86.

Каждый выходной импульс схемы «ИЛИ;

87 открывает транзисторный ключ схемы 86, обеспечивая перемагничпвание сердечника схемы 86 вновь до исходного состояния — B, за время

В. 35

7:

Uï где в — число витков считывающей обмотки схемы 36.

Соотношение между числом витков обмоток и1 и о выбирается таким образом, чтобы обеспечить длительность выходного импульса сердечника, равную 0,1 T.„

Таким образом, с выхода формирователя 24 снимается последовательность импульсов длительностью 0,1 Т, и с периодом повторения

Т„=0,9 Т, Предмет изобретения

1. Цифровой измеритель частоты и отношения двух частот, содержащий входной формирователь, ключ, основной счетчик импульсов, блок цифрового отсчета и синхронизируемое запоминающее устройство формирования временного измерительного интервала, образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами, генератором опорной частоты, счетчиком селектора, селектором периода опорной илп второй измеряемой частоты, формирователем импульса заднего фронта, схемой перезаписи кода, управляемым делителем частоты следования и переключателем, отлича ощийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен селектором периода измеряемой частоты и нониусной схемой отсчета дополнительного разряда, образованной формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадения, нониусным ключом и счетчиком дополнительного разряда, вход которого подключен к выходу нонпусного ключа, первый вход которого связан с первым входом схемы совпадения, а второй — с выходом схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом входного формирователя и входом селектора периода измеряемой частоты, выход которого подключен к управляющему входу формирователя последовательности импульсов нониусной частоты, запускающий вход которого связан с выходом устройства формирования временного измерительного интервала, а выход— с первым входом схемы совпадения.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, в нем

294112

Составитель В. Лившиц

Иванова Техред Т. П. Курилко Корректор О. С. Зайцева

Редактор Т. В.

Изд. № 264 Заказ 60577 Тираж 473 Подппс1 ое

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж- 5, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 применен формирователь последовательности импульсов нониусной частоты, содержащий два ключа, девять соединенных последовательно магнитных интегрирующих схем, записывающие обмотки которых соединены последовательно и подключены к источнику питания через первый ключ, цепь управления которого является управляющим входом формирователя, десятую магнитную интегрирующую схему, выходная обмотка которой является выходом формирователя, а записывающая — подсоединена к источнику питания через второй ключ, цепь управления которого является запускающим входом формирователя и соеди5 иена с входом первой магнитной интегрирующей схемы, и логическую схему «ИЛИ», входы которой связаны с выходами первых девяти магнитных интегрирующих схем, а выход— с входом десятой магнитной интегрирующей

10 схемы.