Цифровое устройство для измерения низких частот

 

6,л

; ., " ;г и

f ,1.1 г.1Ч

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик м 788021 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 161078 (21) 2673543/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 151280. Бюллетень М8 46

Дата опубликования описания 201280 (я)М К„.3

G R 23/00

Государственный комитет

СССР во делам изобретений н откр ытн и (53) УДК 621. 317..76(088.8) (72) Авторы изобретения

Т. М. Алиев и A. P. Салаев (71) Заявитель

Азербайджанский институт нефти и химии им. Азизбекова (54 ) ЦИФРОВОЕ УСТРОРСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИИ НИЗКИХ

ЧАСТОТ

fQ (i) где э

Изобретение относится к измерительной технике, автоматике.и вычислительной технике и может найти применение в цифровых частотомерах и аналого-цифровых преобразователях.

Известно устройство (1 ), основанное на квантовании периода измеряемой частоты F с последующей реализацией выражения

8з т

ГТ и — число пропорциональF

1 ное измеряемой частоте;

15 й. — код периода;

Т вЂ” некоторое постоянное и число, равное количеству импульсов эталонной частоты з, накоп- 2О ленных за время измерения Т> по "ле квантования периода, Недостатком этого устройства является большое время измерения, вследствие чего для получения искомого результата требуется несколько периодов измеряемой частоты.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее блок кодирования периода измеряемой частоты, счетчик-делитель эталонной часто- ты, счетчики результатов, блок элементов переноса, коммутатор (2 1.

Недостатком этого устройства является большое время измерения, связанное с тем, что вначале определяется значение измеряемой частоты f < с точностью до Гц путем подсчета импульсов fy s течение заданного интервала времени, а каждое уточнение на соответствующую долю Гц требует затраты времени, большего периода частоты f и зависящего от величины

Кроме того, это устройство имеет сложное построение, что обусловлено, прежде всего наличием схемы с управляемым коэффициентом пересчета и схеMH сравнения. фаз опорной и конусной последовательности импульсов.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровое устройство для измерения частоты, содержащее блок кодирования периода, первый вход которого соединен с шиной измеряемой частоты, счетчик- делитель, первый вход которо—

ro подключен к шине эталонной частоты, блок элементов переноса, коммутатор, 788022 первый вход которого соединен с выходом счетчика-делителя, выходы коммутатора подключены ко входам блока счетчиков результата, введены вычитающий счетчик и элемент задержки, причем счетный вход вычитающего счетчика подключен к шине эталонной частоты, шина опорной частоты соединена со вторым входом блока кодирования периода, выход которого подключен к разрядным входам счетчика-делителя, выход каждого разряда которого через блок элемен- о тов переноса кодов соединен со входом следующего, старшего по порядку разряда вычитающего счетчика, выход которого соединен непосредственно с управляющим входом блока элементов 15 переноса кодов и вторым входом коммутатора и через элемент задержки со входом установки нуля счетчика-делителя.

На чертеже показана функциональная щ схема устройства.

Устройство содержит блок 1 кодирования периода измеряемой частоты импульсами опорной частоты 1, счетчик-делитель 2 эталонной частоты вычитающий счетчик 3, блок 4 элементов переноса кодов со сдвигом на один разряд влево (в сторону старших разрядов), коммутатор 5, состоящий из блока б элемента И и распределителя импульсов 7, блок 8 счетчиков резуль-ЗО тата и элемент задержки 9.

Работает устройство следующим образом.

В блоке 1 образуется код периода измеряемой частоты, равный N т — — Г п ) У».35

Импульсы эталонной частоты f поступаЭ ют на входы счетчиков 2 и 3. Каждый раз при равенстве числа в счетчике 2 с числом N> в блоке 1 счетчик-делитель 2 выдает импульс, поступающий 4р через открытый элемент И б-1 на вход счетчика 8-1.

Импульсы на выходе счетчика-делителя появляются, как известно, с частотой следования, равной

1, 45

f (2) т оп

Заполнение счетчика 8-1 происходит . до тех пор, пока счетчик 3, работающий в режиме вычитания, не окажется 5О в нуле. При этом число N, предварительно устанавливаемое в счетчике 3, выбирается таким образом, чтобы величина NF, вычисляемая по формуле (1), численно равнялась F/A", где А — 55 ос рвание системы суисления, т. е.

1к Х А" — — > (3) где k = -1 при изменении f», в преде- @ лах I A — А ) Гц

k = 0 при 1- 10 Гц F = Л вЂ” А )I ц

1 при 10-100 Гц F =. (А — A ) Гц

- Следовательно, при обнулении счетчика,3 в счетчике 8" образуется число 45

М, пре;,ставляющее целую часть

1(47 частного от деления N на N и являS ющее собой старший разряд кОда искомой частоты Р. В счетчике 2 будет находиться остаточное число ) N ), менье NT

Следующие разряды, число которых зависит от требуемой точности измерения, образуются следующим образом.

В момент, когда в счетчике 3 устанавливается нуль, сигналом с его выхода остаточное число ) N I(из счетчика

2 посредством блока 4 переноса со сдвигом на один разряд в сторону старших разрядов (выход i-го разряда счетчика 2 соединен через соответствующий элемент И в блоке переноса со входом

+ 1"-го разряда в счетчике 3) за— носится в счетчик 3. Кроме того, этот сигнал через элемент задержки 9 устанавливается затем в 0 счетчика 2 и поступает на вход распределителя 7 импульсов. В последнем случае изменяет,ся состояние распределителя для прохождения импульсов с выхода счетчикаделителя через элемент И 6-2 на вход счетчика 8-2. Перенос остатка ) N I из счетчика 2 в счетчик 3 со сдв 1гом на один ра.зряд в сторону старших разрядов соответствует умножению остатка на величину А. Поэтому при прежнем функционировании устройства, значение следующего разряда кода частоты f<, получаемого в счетчике 8-2, будет равен целой части частного от деления т г — - — " -

1" т

Остаток ) N (() заносится со сдвигом влево на один разряда в счетчик 3 для получения последующего разряда кода измеряемой частоты f в счетчике 8-3 и т. д.

Продолжительность цикла Тц получения значения разряда в каждом счетчике 8 (за исключением старшего разряда в декаде 8-1, время получения котoporo задается Т ) зависит от остатка и равна т„ = А т (4) Очевидно, что время Т будет находиться в пределах

0 «тц «А—

Э

Отсюда, используя (2) (5) А

f3.t » (max) Т « (б) (raax) Т

Т ц h =п1»

Если значение f< должно быть представлено и-разрядным числом, то, задавшись условием

788021

b:7» п, (7) оп Ы» дк

10 откуда — и . Д АК+1

15 з Ек

)Ч дк (9) 25

ВНИИПИ Заказ 8344/52 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 и с учетом (6), можно записать отк уда — д "n Г

Подставляя (7) в (3), имеем

По (7) и (8) определим N из соотноS шения

За время Т„ определяется старший разряд кода частоты F а время нахождения каждого иэ последующих (n-1) разрядов определяется выражением (4).

Предлагаемое у стройство позволяет увеличить быстродействие и точность измерения.

Следует отметить, что время измерения t может оказаться заведомо меньше периода Т, если ф значение и взять больше числа разрядов, которыми должна быть представлена искомая частота

Г». Например, для

0,1%, при п = 10 (тз = 10 Гц), будет меньше 0,4 Т, поскольку число требуемых разрядов равно 4.

Преимуществом устройства является также то, что на выходе его имеем код равный измеряемой частоте.

Формула изобретения

Цифровое устройство для измерения низких частот, содержащее блок кодирования периода, первый вход которого соединен с шиной измеряемой частоты, счетчик-делитель, первый вход которого подключен к шине эталонной частоты, блок элементов переноса, коммутатор, первый вход которого соединен с выходом счетчика-делителя, выходы коммутатора подключены ко входам блока счетчиков результата, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше- ния быстродействия измерений, в него введены вычитающий счетчик и элемент задержки, причем счетный вход вычитающего счетчика подключен к шине эталонной частоты, шина опорной частоты соединена со вторым входом блока кодирования периода, выход которого подключен к разрядным входам счетчика-делителя, выход каждого разряда которого через блок элементов переноса кодов соединен со входом следующего, старшего по порядку разряда вычитающего счетчика, выход которого соединен непосредственно с управляющим входом блока элементов переноса кодов и вторым входом коммутатора и через элемент задержки со входом установки нуля счетчика-делителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. M., "Советское .радио", 1973, с. 396-397.

2. Авторское свидетельство СССР

М 365660, кл. G 01 R 23/00, 1971.