Цифровой частотомер

 

т

О П И С А Н И Е <)5689О4

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.01.76 (21) 2310471/21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.08.77. Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 30.11.77

l51),|1Ëë.2 601 Р 23/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.761 (088.8) (72) Авторы изобретения

E. И. Шушков, А. А. Горбов и H. В. Арзамасцева (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для использования в автоматических измерительных системахх.

Известен цифровой частотомер, состоящий из генератора образцовой частоты, выход которого подключен к делителю частоты, счетчика периодов образцовой частоты, схемы считывания результатов измерения, счетчика диапазонов, переключателя образцовых частот, инвертора, логических схем И и триггера (1).

Недостатком этого частотомера являются невозможность измерения относительно высоких частот и значительное увеличение габаритов при расширении пределов измерения.

С целью повышения точности и быстродействия в,предлагаемый цифровой частотомер введены последовательно соединенные блок переполнения, реверсивный счетчик и блок сравнения, выход которого связан с входом инвертора, причем, второй выход блока переполнения соединен с вторым входом первого счетчика, третий вход последнего связан с входом реверсивного счетчика, а вход блока сравнения соединен с третьим входом переключателя, элементы ИЛИ, выход первого из которых связан с входом второго счетчика, а выход второго элемента ИЛИ вЂ” с вторым входом второго элемента И, логический блок, дополнительные элементы И, первый из которых включен между выходами генератора образцовой частоты, инвертора и входом элемента ИЛИ, второй — между выходами блока сравнения, источника сигнала и вторым входом элемента ИЛИ, третий — между выходами инвертора, источника сигнала и входом второго элемента ИЛИ, четвертый — между выходами блока сравнения, логического блока, и вторым входом реверсивного счетчика и вторым входом второго элемента ИЛИ, причем вход логического блока связан с выходом второго счетчика, а второй выход — с вторым входом триггера.

На чертеже приведена блок-схе»а цифрового частотомера.

Частотомер содержит генератор 1 образцовой частоты, подключенньш к счетчику 2 периодов образцовой частоты через переключатель 8 и элемент И 4. Сигнал с блока 5 пе. реполнения счетчика 2 поступает на реверсивный счетчик б, который через блок 7 сравне,ния, инвертор 8, элемент И 9 и элемент ИЛИ

10 соединены со счетчиком 11 периодов измеряемой частоты, Импульсы измеряемой частоты поступают на входы элементоB И 12 и 13. Счетчик 11 соединен с логическим блоком 14, сигналы которого поступают на триггер 15 и через элементы И 1б, ИЛИ!7, И 18 — ча блок !9 счи568еОл тызания результатов измерения.

Устройство содержит источник 20 сигнала.

Цифровой частотомер работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 2и 11 находятся з нулевом положении, гритгер 15— в положении «О», à его сигнал запирает элемент И 4. В результате импульсы образцово."; частоты от генеоатора опорной частоты не поступают на счетчик 2 через переключа1 ель 8.

В реверсивном счетчике б находится число, которое зависит от точности измерения (количества разрядов счетчика 2), величины образцовой частоты, системы счисления, в последней выдается результат измерения и др гих параметров частотомера. Это число определяется из следующих условий:

20 где М и. — знa÷åíèå нижнего предела измерения в счетчике 2; 25 — максимальная образцовая частота;

N,.; — з:«ачение верхнего предела измерения з счетчике 2.

Эти условия соответствуют измерению час- З0 таты по одному периоду на максимальной ча1 стоте с точностью не менее . Обозначим л ., „ это число С, тогда блок сравнения 7 выдает логический сигнал, если число счетчика б рав но или больше числа С. В начальном состоянии число в счетчике б равно числу С, и блох

7 выдает сигнал, поступающий на элемент И

9 через инзертор 8, и запрещает прохождение импульсов образцовой частоты на вход 40 счетчика 11. Кроме того, сигнал с блока 7 сравнения поступает на элемент И 12 и разрешает прохождение импульсоз измеряемого сигнала на вход счетчика 11.

Сигналы реверсивного счетчика б посту- 45 лают на переключатель 8 и устанавливают его з такое положение, при котором на элеменг

И 4 поступают импульсы образцовой частоты. Так как число з счетчике 11 равно «О», -,о на выходе логического блока 14 сигнал

«меет значение «О».

При поступлении первого импульса измеряемой частоты на вход частотомера (для простоты входная схема формирования импульсов измеряез«ой частоты из входного сиг- 55 нала на чертеже не показана) он проходит через открытый элемент И 12 и через ИЛИ 10 на вход счетчика 11. В последнем устанавливается число «1», в результате .на выходе олока 14 появится сигнал, который устанавливает триггер 15 в состояние «1».

Сигнал с триггера 15 поступает на элемент И 4 и открывает его для прохождения мпульсов образцовой частоты,на вход счеггика 2. 65

Таким образом, поступление первого импульса измеряемой частоты после начальной установки определяет начало измерения, Если к приходу второго импульса из"..еряемой частоты счетчик 2 принимает зна-!ение больше Л"„,i,„но не больше NÄ..., то с выхода счетчика 2 выдается сигнал на элемент

И 18. Одно временчо на этот элемент поступает сигнал элемента ИЛИ 17, предста зляющпй второй импульс измеряемой частоты.

В этом случае второй импульс измеряемой частоты определяет конец измерения. Трнг;ер

15 персводится в состояние «О» си "HBëoì с элемента И 18. Результат измерения поступает на блок 19 счптывачия результатоз измерения, а частотамер устанавливается з качестве состояния и подготавливается для следующего измерения.

Если к приходу второго импульса измеряемого сигнала число в счетчике 2 меньше, то измерение продолжается, т. е. на входы счетчика 2 поступают импульсы образцовой частоты. Импульсы на вход счетчика 2 поступаfoT до тех пор, пока число з счетчике 11 не принимает одно из значений М=а, где М--число в счетчике 11, а — основание счисления (числа О, 1, 2 ...). Одновременно число в счетчике 2 больше Л,,i,.

При выполнении этого условия на выходе элемента И 18 появляется импульс, определяющий конец измерения, В течение всего времени измерения счетчик ll считывает:.ыпульсы измеряемого сигнала, а логический блок 14 выдает сигналы з моменты, когда число М в счетчике равно а.

Сигналы с элемента И lб поступают на суммирующий вход с счетчика б, число в ко тором увеличивается, и блок выдает логический сигнал. Переключатель 8 не осуществляет переключение, а на вход счетчика 2 через элемент И 4 поступают импульсы макс«мальной частоты образцового сигнала.

Если до прихода второго импульса измеряемого сигнала число в счетчике 2 станет больше Л ... что соответствует переполчечию счетчика 2, то блок 5 переполнения выдает импульс, который уменьшает число в счетч (ке 2 в а раз и одновременно, поступая на вычитающий вход счетчика б, уменьшает число в этом счетчике на «1».

Выходной сигнал счетчика б, управляющий переключателем 8, приводит к тому, что с выхода переключателя 8 выдается образцовая частота в а раз меньше максимальной.

При уменьшении числа в счетчике б на единицу блок сравнения 7 выдает сигнал «О».

В результате открывается элемент И 9, импульсы образцовой (максимальной) частоты поступают через элемент ИЛИ 10 на вход счетчика П. Сигналом блока 7 закрывается элемент И 12, при этом импульсы измеряемого сигнала не поступают на счетчик 11, который в этом случае выполняет функции делителя частоты образцового сигнала.

Результат деления со счетчика 11 поступает на пераклиочатель 8. Сигнал блока 7 сразне: ия закрывает элемент 16 и тем самым запрещает прохождение сигнала через элемечт

ИЛИ 17 на элемент И 18 и на счетчик 6.

При каждом переполнении счетчика 2 уменьшается число в счетчике 2 в а раз и осуществляется переключение на новую образцовую частоту, в а раз меньшую предыдущей.

Измерение прекращается с приходом второго импульса измерительного сигнала, который поступает на открытый элемент И 18, а затем через элемент ИЛИ 17 и элемент И

18 — на триггер 15 и блок 19 считывания результатов измерения.

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор образцо вой частоты, переключатель, элемент И, счетчик, последовательно соединенные блок считывания и триггер, выход которого .подключен к второму входу элемента И, а также инвертор, второй счетчик, своим выходом соединенный с вторым входом переключателя и второй элемент И, включенный между выходом первого счетчика и входом блока считывания, отл ич а ющи Й ся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него дополнительно введены последовательно оедпненные блок переполнения, реверсизный счетчик и блок сравнения, выход которого связан с входом инвертора. причем второй выход блока переполнения соединен с вторым входом первого счетчика, третий вход последнего связан с входом реверсивного счетчика, а вход блока сравнения соединен с третьим входом переключателя,,элементы ИЛИ, выход,первого из которых связан с входом второго счетчика, а выход второго элемента ИЛИ вЂ” с вторым ВхО,дом второго элемента И, логическпГ блок, дополнительные элементы И, первый из которых включен между выходамп генератора образцовой частоты. инзертора и входом элемента ИЛИ, второй — между выходами блока сравнения, источника сигнала и вторым входом элемента ИЛИ, третий — между выходамд инвертора, источника сигнала и входом второго элемента ИЛИ, четвертый между выходами блока сравнения, логического блока и вторым входом реверсивного счетчика и вторым входом второго элемента ИЛИ, причем вход логического блока связан с вы ходом второго счетчика, а второй выход с ,вторым входом триггера.

Источник информации, принятый зо внимание при экспертизе:

1. P. Е. Ермолов «Цифровые частотомеры», Ленинград, 1973. с. 46.

568904

Составитель О. Богомолов

Техред И. Карандашова Корректор И. Симкина

Редактор Т. Янова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 652/1706 Изд. М 683 Тираж 1109 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5