Частотомер-фазометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сеюз Соаатсннк

Сецналнстнчесннк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено080776 (21) 2379830/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (61) М. Кл.

G 01 R 23/00

Государственный комитет

СССР по деяам изобретений н открытий (53) УДК 621. 317 ° .361 (088.8) Опубликовано 150479. Бюллетень РЙ 14

Дата опубликования описания 150479 . (72) Авторы изобретения

В. В. Ишунин и A. И. Цигарев (71) Заявитель харьковский институт радиоэлектроники (54 ) ЧАСТОТОМЕР-ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к области цифровой контрольно-измерительной техники и может найти применение в медицинских информационных и диагностических системах.

Известен частотомер-фазометр, содержащий три умножителя, генераторы опорных частот, триггер, формирователь и счетчик результата (1). Недостатком его является наличие умножителей, снижающих эффективность использования устройства, Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство, содержащее счетчики, суМматор, триггер, ключевую схему, генератор, группу ключевых схем и измеритель периода (2).

Недостатком такого частотомера является избыточная сложность его схемы, определяемая наличием нетипичного вычислительного узла-сумматора, который используется неэффективно, что, в свою очередь, снижает эксплуатационные характеристики при бора.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности устройства.

Это достигается тем, что в частотомер-фазометр, содержащий измеритель периода, первый счетчик импульсов, первые выходы которого через блок ключевых элементов соединены с первыми входами сумматора, выход которого подключен к первому входу триггера, а второй вход триггера соединен с первым выходом измерителя периода, а выход триггера подключен через ключевой элемент ко входу второго счетчика и к управляющему входу блока ключевых эле10 ментов, при этом второй вход ключевого элемента соединен с выходом генератора эталонной частоты, дополнительно введены ключевой элемент, блок ключевых элементов, элемент ИЛИ, блок уп15 равления и коммутатор, вход которого соединен со входом измерителя периода, второй выход которого соединен через элемент ИЛИ с первым входом первого счетчика, вторые выходы которого сое © динены через дополнительный блок ключевых элементов со вторыми входами сумматора, причем второй вход элемента

ИЛИ подключен к выходу дополнительного ключевого элемента, первый вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, при этом выходы блока управления соответственно подключены ко второму входу первого счетчика, ко второму входу дополнительного

® ключевого элемента и ко вторым входам

657362 4 н- включающий триггер 4. Единичным уров" нем с плеча триггера 4 открывается ключевой элемент 5 и импульсы генератора 6 поступают на объединенные о- входы ключевого элемента 7 и входы счетчика 8, при этом каждым имг.уль- 5 сом с выхода ключевого элемента 5 ль- содержимое сумматора 9 увеличивается на Ы, а содержимое счетчика 8 на единицу. После выполнения 1 сложений имеет место переполнение сумматора, .д и импульс переполнения выключает триггер 4.

Процесс измерения частоты закончен. Число i, записанное в счетчике

8, пропорционально измеряемой частоте. я э

Условие переполнения сумматора имеет вид

1N=.С+ Ь, (1) дополнительного блока ключевых элеме тов, а входы блока управления соединены соответственно с первым входом триггера и с вь|ходом коммутатора.

Структурная схема частотомера-фаз метра приведена на чертеже.

В устройство. входит измеритель пе риода 1, элемент ИЛИ 2, счетчик импу сов 3, триггер 4, ключевой элемент 5 генератор эталонной частоты 6, ключевой элемент 7, счетчик 8, сумматор

9, блок управления 10, ключевой элемент 11 коммутатор 12, ключевой эле мент 13.

Блок управления 10, построенный на базе измеритЕля периода 1, обеспе чивает формирование в цикле измерени на первом выходе импульса длительностью, равной фазовому интервалу между импульсами входных последовательностей: опорной Оо и измеряемой а также импульса, синхронного с 20 первым импульсом последовательности

1, на втором выходе и импульса сброса счетчика на третьем выходе.

Принцип работы прибора заключается в измерении частоты сигнала в виде где С вЂ” емкость сумматора . ь — число в сумматоре после переполнения.

Перейдя к частоте заполнения получаем П и где i — цифровой отсчет

m — масштаб измерения;

f — истинное значение измеК ряемой частоты;

Д вЂ” абсолютная погрешность измерения, а также фазового сдвига импульсов, в виде

tö =к .„+У, где. К вЂ” масштаб измерения; — временной фазовый сдвиг

Ч сигналов;

Т вЂ” период входного сигнала, Устройство функционирует следующим образом.

В исходном состоянии в режиме измерения частоты счетчики 3,8 и сумматор 9 погашены, ключевые элементы

5, 7, 11, 13 закрыты, коммутатор 12 разомкнут.

При поступлении первого импульса измеряемой последовательности U „ на вход измерителя периода 1 на его первом вИходе формируются импульсы с частотой f которые через элемент

ИЛИ 2 поступают на вход счетчика 3.

При поступлении на вход измерителя периода 1 второго импульса последовательности Ои формирование HMпульсов на первом выходе измерителя периода прекращается, а в счетчике 3 оказывается записанным число N=T К., где Т вЂ” период следования импульсов последовательности Uo .

Одновременно с приходом второго импульса U на втором выходе измерителя периода Формируется импульс, С А

+ — СЪ)

ТK ТКо

Обозначив постоянную вЂ, определяющую

С

КО масштаб преобразования, через m и— через f „получим

<=wg + — =rnid„+8. Я) Ь

И Я "аксимальное значение остатка в сум"

40 маторе Ь=Ы-.1, N-1

То да

При N-з= о8- - и соотношение (4) может быть записано в виде

i=mf, +1 °

И

В режиме измерения фазового .сдвига

50 в исходном состоянии счетчики 3 и 8, сумматор 9 и блок управления 10 погашены, коммутатор 12 замкнут.

При поступлении первого импульса опЬрной последовательности ц на вход блока управления 10 на первом выходе формируется уровень, разрешающий поступление импульсов генератора 6 через ключевой элемент 11 и элемент ИЛИ 2 на вход счетчика 3. При поступлении

60 первого импульса последовательности

Ои через коммутатор 12 на второй вход схемы управления на ее первом выходе устанавливается уровень, запрещающий прохождение импульсов через ключевой элемент 11,и в счетчике 3 оказывается

65 записанным число N=t КХ, где 1, 657 362 интервал, соответствующий фаэовому сдвигу. Одновременно с первым импульсом 033 на втором выходе схемы управле.ния формируется импульс, выполняющий занесение содержимого счетчика 3 через ключевой элемент 13 в сумматор 9 в дополнительном коде, после чего на третьем выходе блока управления формируется импульс сброса счетчика 3.

Таким образом в сумматоре 9 оказывается записанным число С-п, а в счетчике 3 число О. Этим же импульсом последовательности U33 запускается измеритель периода 1, на первом выходе которого формируется пачка из

N импульсов,,поступающих в счетчик 3.

При появлении на входе измерителя периода 1 второго импульса последовательности U> поступление импульсов иа вход счетчика 3 прекращается и импульсом со второго выхода измерителя периода включается триггер 4, разреmammA поступление импульсон генератора 6 через ключевой элемент 5 на входы ключевого элемента 7 и вход счетчика 8. Каждым импульсом с выхода ключевого элемента 5 содержимое сумматора увеличивается на N, а содержимое счетчика 8 на единицу °

Процесс измерения заканчивается в момент переполнения сумматора, при этом импульс переполнения сумматора выключает триггер 4 и возвращает и исходное состояние блок управления

1.0. Условие переполнения сумматора в режиме измерения фазового сднига .имеет вид

Формула изобретения

Частотомер-фазометр, содержащий измеритель периода, первый счетчик

20 импульсов, первые выходы которого через блок ключевых элементов соединены с первыми входами сумматора, выход которого подключен к первому входу триггера, второй вход триггера

25 соединен с первым выходом измерителя периода, а выход триггера подключен через ключевой элемент ко входу второго счетчика и к управляющему входу блока ключевых элементов, при этом

3О второй вход ключевого элемента соединен с выходом генератора эталонной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности устройства, в него

35 дополнительно введены ключевой элемент, блок ключевых элементов, элемент ИЛИ, блок управления и коммутатор, вход которого соединен со входом измерителя периода, второй выход которого соединен через элемент ИЛИ с первым входом первого счетчика, вторые выходы которого соединены через дополнительный блок ключевых элементов со вторыми входами сумматора, причем второй вход элемента ИЛИ пад45 ключен к выходу дополнительного ключевого элемента, первый вход которого соединен с выходом генератора эталонной частоты, при этом выходы блока управления соответственно подклю5О чены ко второму входу первого счетчика, ко второму входу дополнительного ключевого элемента и ко вторым входам дополнительного блока ключевых элементов, а входы блока управления соединены соответственно с первым входом триггера .и с выходом коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

9 368554, кл. G (31 R 23/10, 2. Ермолов Р. С. Цифровые частотомеры, Энергия Л., 1973, с.12-13, рис. 1-6.

C-t-ь i М"- С+ h., (6) й-3 пнях 4i +ma z где Ь- число н сумматоре после переполнения, пай отсюда. " "= Н = — è+ — (7) ь„к или 4= + — =3: — +д, (8)

Т Я N 7

При Н-ь с сР-е-1 соотно3ление (8) принимает вид

Время обработки результата измерения() зависит от конструктивных

14 ЪМ особенностей чатотомера-фазометра и равно времени заполнения сумматора 9, или времени накопления результата в счетчике 8

В режиме частотомера выражение (3 0 ) имеет ннд

C яЮи о и и (1<) о

В режйме фазометра

5 д

Т и и — p t Т ((2) из К Хо Т

4 (43)

I0 изб g о

Из выражений (11), (12), (13) видно, что время обработки результата, н основном, определяется частотой опорного генератора.

657362

Составитель О. Богомолов

Техред Э. Чужи к Корректор О. Билак

Редактор. Н. Каменская

Тираж 1089 Подписное

ПЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-351, Рауиская наб., д. 4/5

Заказ 1785/44

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4