Цифровой частотомер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Ссиюз Советсиик

Социалистическик

Республик (i>i748271 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеиь 151177 (21) 2542687/18-21 (51}М. Кл, С 01 и 23/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150780. Бк>ллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 150780 (53) УДК 621. 317..76(088.8) В.Л. Соловьев, Р.Я. Скворцова, Л.М. добрынин и В.Н. Морозов (72) Авторы изобретения (7 ) За яв итель (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к автоматике и информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты с выдачей результата измерения в цифровом виде, пригодном для ввода в электронную цифровую вычислительную машину.

Известны цифровые частотомеры, содержащие двухканальную схему измерения, первый канал которых содержит" последовательно включенные генератор, формирователь импульсов, ключ и счетчик эталонной частоты, второй канал содержит формирователь импульсов, ключ и счетчик измеряемой частоты, 15 причем ключи обоих каналов подключены к выходу управляющего триггера 1)

Этому устройству присущи недостаточно высокое быстродействие и точность измерений. 20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является частотомер, содержащий двухканальную схему измерения частоты, один канал которой выполнен в виде послЕ- довательно соединенных генератора, формирователя импульсов, ключа и счетчика эталонной частоты, другой канал содержит последовательно сое диненные формирователь импульсов, 30 ключ и счетчик измеряемой частоты, а также схему совпадения, подключенную к выходам формирователей импульсов обоих каналов, выход которой через триггер подключен ко вторым входам ключей, дополнительный формирователь, подключенный ко входу второй схемы совпадения, на другой вход которой поступает импульс окончания интервала измерения, формируемый с помощью третьей схемы совпадения и третьего ключа, связанных со счетчиком эталонной частоты 21 .

Недостатком этого устройства является высокая погрешность измерения. Кроме того, время одного цикла измерения частоты (т.е. суммарное время интервала измерения и паузы) изменяется в зависимости от отношения измеряемой Гх и эталонной f> частот, и в некоторых случаях, f например, цри -е- 1,2,3,....n мотх жет достигать недопустимо большой величины.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерений.

Эта цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор

748271

)эталонной частоты, первый формиро:ватель импульсов, первый ключ и счетчик эталонной частоты, второй формирователь импульсон, последовательно соединенные второй ключ и счетчик измеряемой частоты,оснонной триггер, выход которого подключен к управляки4им входам первого и второго ключей, выход счетчика эталонной частоты через дешифратор подключен

K fl6pному входу третьего ключа,второй вход которого соединен со входом счетчика эталонной частоты выход третьего ключа соединен с первым входом основного триггера, а также третий Формирователь импульсов, вход

" когброго подключен ко входу второго формирователя импульсов и входной шийе устройства, дойолнительно введены четвертый и пятый ключи, "элемент

ИЛИ, триггер и реверсивный счетчик, причем выходы второго и третьего фор мирователей импульсов подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми нходами второго и четвертого ключей и дополнительного триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, выход дополнительного триггера под"ИГЙчей««к- &ерв« о«му" вхо«ду" пятого««кЯюч"a-, N5 второму входу которого подключен вьйсод первого формирователя импульсов, второй вход основного триггера сбединен с выходом четвертого ключа, второй вход которого подключен к

" ВИЙЕЙ " у« п«равления, выход второго ключа подключен к установочному входу ре"= версйвного счетчика, к суммирующему и выч«йт йа@йу вхо«"д«ам "которого" под-- ключенй выходы соответственно первого и пятого ключей.

На фиг. 1 представлена блок-схема циФрового частотомера, «а фиг. 2 временная диаграмма его работы.

Цифровой частотомер содержит генератор 1 эталонной частоты, формирователи 2-4 импульсов, ключи 5-9, счетчик 10 эталонной частоты, дешифратор 11, элемейт ИЛИ 12, счетчик

13 измеряемой частоты, основной триггер 14, дополнительный триггер

15 и реверсивный счетчик 16.

Цифровой частотомер работает следующим образом.

Второй формиронатель 3 вырабатывает импульсы f> в моменты пересечения входным сигналом f< нулевого урО«ння в положительном направлении, третий формирователь 4 вырабатывает импульсы f в моменты пересечения входным сигналом fq -нулевого уровня

«"=й "Отрицательном направлений. Импульсы fq и f t складываются на "э««лементе

ИЛИ 12, на выходе которого образу" ется импульсная последовательность с частотой 2f, поступакщая на входы второго б и четнертого 7 ключей и на вход сброса дополнительного трйг«ге. ра 15. До поступления из ЭВМ сигнала

"Управление" четвертый ключ 7 закрыт, основной триггер 14 находится в нулевом состдянии, вследствие чего закрыты первый 5 и второй б ключи. Первый после поступления сигнала "Управление" импульс последовательности с частотой 21ь переводит триггер 14 в единичное состояние, при этом откры-. наются первый 5 и второй б ключи.

Заполнение счетчика 10 эталонной частоты импульсами эталонной частоты и счетчика 13 измеряемой частоты импульсами последовательности с частотой 2f начинается одновременно (с точностью до одного периода эталонной частоты) и продолжается н течение всего интервала измерения с, т.е. дд появления импульса на выходе третьего ключа 9.Импульс с выхода третьего ключа 9 переводит триггер 14 в нулевое состояние, закрывая тем самым ключи 5 и б, а триггер 15 — н единичное состояние, открцная вход пятого ключа 8; Во время интервала измерения импульсы эталонной частоты с выхода первого ключа 5 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 16,а на его установочный вход поступают импульсы последовательности с частотой 21ь. В момент окончания интервала измерения с„ на счетчике 13 измеряемой частоты зафиксировано число импульсов последовательности 2Г,с,а на реверсивном счетчике 16 — число импульсов эталонной частоты за время от пдсЛеднего импульса последовательности с частотой 2Гь до конца интервала измерения.

После" окончания интервала измерения импульсы эталонной .частоты через открытый пятый ключ 8 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 до момента, когда перный после окончайия интервала измерения импульс последовательности с частотой 2f переведет триггер 15 в нулевое состояние.

Теперь йа peseðñèâíîì счетчике 16 зафиксировано число, пропорциональное разности времен от последнего импульса последовательности с частотой 2f до конца интервала измеь рения (с ) > и от конца интернала измерения до первого после этого импульса последовательности с частотой 2fit(t ). Это число может быть отрицательным (tqc,t«) и положительным (с > с ). Знак числа в реверсивном . + счетчике используется в качестве значения второго. после запятой разряда кода измеряемой частоты .ГЬ . В третий разряд йосле запятой всегда записывается логическая единица.

Таким образом, если конец интервала измереНйя попадает в первую половину периода имЬульсон последовательности с частотой 2f, то к коду

74.8271

30 прибавляется 0,375, если во вторую половину . — О, 125.

Цифровой частотомер имеет следующую погрешность измерения частоты

О,Л25 Л О,Л2.5

Ф + 5

При соответствующем выборе зна-

1 2 чения э величинами . и

Ът и эт и можно пренебречь в широком диапазоне измеряемых частот.

Таким образом, в данной схеме цифрового частотомера достигнуто уменьшение погрешности квантования в 2 ра- )g за, по сравнению с известным, при этом же интервале измерения и устранена зависимость между величиной измеряемой частоты и длительностью цикла измерения, что позволяет улучшить точностные и динамические характеристики систем автоматики и информационно-измерительной техники.

Кроме того, при кратном отношении частот 1 /f возможно увеличение точности измерения за счет использования показаний реверсивного счетчика.

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты, первый формирователь импульсов, первый ключ и у счетчик эталонной частоты, второй формирователь импульсов, последовательно соединенные второй ключ и счетчик измеряемой частоты, основной триггер, выход которого под- . 40 ключен к управляющим входам первого

6 и второго ключей,.выход счетчика эталонной частоты через дешифратор подключен к первому входу третьего ключа, второй вход которого соединен со входом счетчика эталонной частоты; выход третьего ключа соединен с первым входом основного триггера, а также третий формирователь импульсов, вход которого подключен ко входу второго формирователя импульсов и входной шине устройства, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, в него дополнительно введены четвертый и пятый ключи, элемент ИЛИ, триггер и реверсивный счетчик, причем выходы второго и третьего формирователей импульсов подключены ко входам элемента ИЛИ,выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого ключей и ° дополнительного триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, выход дополнительного триггера подключен к первому входу пятого ключа, ко второму входу которого подключен выход первого формирователя импульсов, второй вход основного триггера соединен с .выходом четвертого ключа, второй вход которого подключен к шине управления, выход второго ключа подключен к установочному входу реверсивного счетчи,ка, к суммирующему и вычитающему входам которого подключены выходы соответственно первого и пятого ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 4á0509, кл. G 01 R 23/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 490041, кл. 6 01 R 25/04, 1974. ч

748271.

Уэт

2/, Составитель Л. Плетнева

Техред Н Барадулииа Корректор С, Ыекмар

Редактор Л. Алексеенко

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5019

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