Измеритель частоты
Сеюэ Советскик
Сецивлистическик
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВ ПЗЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3»»влеио 21 ° 03 ° 78 {21) 2591796/18-21 с присоединением заявки Нов (23) ПриоритетОпубликоваио 231280. бюллетень N9 47
Дата опубликовани» оаисани» 25. 12. 80
Р )М. Кл.
G 01 R 23/00
Государственный комитет
СССР по делам нзобретеннй н открыт»я (53) УДК 621 ° 317. .761(088.8) (72) Авторы изобрэтеии»
Г. Г. Нежинский и Л. А. Федорова (7! ) За»витель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТы
Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в информационно-измерительных и информационно-вычислительных комплексах для преобразования частотных сигналов в код.
Известно устройство для измерения частоты, содержащее счетчик с младшими и старшими разрядами, делитель частоты, генератор эталонной частоты, !О двоичный умножитель, три элемента совпадения, три триггера управления, преобразователь кодов и частотный датчик.
Начало отсчета мерного интервала )5 в данном устройстве синхронизировано с первым импульсом измеряемой частоты, поступаккаей на вход старших разрядов счетчика, поэтому в мерный интервал попадает не только целое чис- 2О ло периодов измеряемой частоты, но и неполная часть периода, расположенная в конце мерного интервала. Количество полных периодов просчитывается старшими разрядами счетчика, а уточняется25 результат путем измерения части периода измеряемой частоты, дополняющей мерный интервал до целого числа периодов. Для этого в младшие разряды счетчика, работающие в режиме вычита- 3{) ния, перед измерением записывается код полного периода. Во время измерения части периода, дополняющей мерный интервал до целого числа периодов, на вход младших разрядов поступает сигнал с генератора эталонной частоты через двоичный умножитель, коэффициент умножения которого задается со- держимым старших разрядов счетчика.
В результате измерения в старших разрядах записано количество полных периодов измеряемого сигнала, а в младших — часть периода измеряемого сигнала, попавшая в мерный интервал 1
Недостатком этого устройства является непостоянство фактического времени измерения входного сигнала, так как а уменьшением частоты измеряемого сигнала время измерения части пе" риода, дополняющей мерный интервал до целого числа периодов, становится соизмеримо и даже может превышать длительность мерного интервала. Кроме того, происходит увеличение погрешности измерения при уменьшении частоты входного сигнала.
Наиболее близким к предлагаемому является измеритель частоты сигналов, содержащий опорный генератор, делитель частоты, первый триггер,пер789854 вый элемент совпадения, счетчик полных периодов, формирователь, второй триггер, делитель с переменным коэффициентом деления, второй элемент совпадения и прецизионный счетчик.
В данном устройстве начало отсчета мерного интервала также синхронизировано с первым импульсом измеряемой частоты, поступившим на вход счетчика полных периодов, в котором по окончании мерного интервала оказывается записано количество полных периодов измеряемой частоты. Часть периода, расположенная в конце мерного интервала, измеряется с помощью генератора, делителя с переменным коэффициентом деления и прецизионного счетчика, следующим образом.
Во время измерения сигнал с генератора опорной частоты через делитель, коэффициент деления которого задается состоянием счетчика полных 2О периодов, поступает на вход прецизионного счетчика, причем каждым сигнальным импульсом измеряемой частоты прецизионный счетчик сбрасывается в нулевое состояние. После сброса 35 последним на мерном интервале сигнальным импульсом прецизионный счетчик заполняется частично, и его показания пропорциональны длительности неполной части периода сигнала, ока- 0 завшейся в мерном интервале, т.е. процесс измерения заканчивается с окончанием мерного интервала (2) .
Недостатком данного устройства является ограниченный диапазон из-. меряемых частот за короткий интервад времени (1-10 мс).
Кель изобретения †. расширение диапазона частот, измеряемых с заданной погрешностью за короткие интервалы времени. 40
Укаэанная цель достигается тем, что в измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные делитель частоты, первый триггер, пер вый элемент совпадения, второй триг- 45 гер и второй элемент совпадения, а также генератор эталонной частоты, прецизионный счетчик и счетчик полных периодов, вход которого соединен с выходом первого элемента сов- 50 падения, а выход подключен ко входу управления делителя с переменным коэффициентом деления, счетный вход которого соединен со входом делителя частоты, дополнительно введены последовательно соединенные делитель частоты, делитель с переменным коэффициентом деления и коммутатор, второй вход которого соединен с выходом счетчика полных периодов, а выход подключен к счетному входу прецизи- 60 онного счетчика, вход установки в ноль которого соединен с выходом первого элемента совпадения и входом установки в ноль дополнительного делителя частоты, счетный вход которо- 65 го соединен с выходом второго элемента совпадения и счетным входом основ" ного делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к счетному входу дополнительного делителя с переменным коэффициентом деления и третьим входом коммутатора, при этом выход генератора эталонной частоты соединен со вторым входом второго элемента совпадения, а выход делителя частоты подключен ко входу установки в ноль второго триггера.
На чертеже представлена блок-схема устройства.
Измеритель частоты содержит первый элемент 1 совпадения, счетчик 2 полных периодов, прецизионный счетчик
3, дополнительный делитель 4 частоты, второй триггер 5, генератор б эталонной частоты, второй элемент 7 совпадения, основной делитель 8 частоты, основной делитель 9 с переменным коэффициентом деления, коммутатор 10, дополнительный делитель 11 с перемен— ным коэффициентом деления и второй триггер 12.
Устройство работает следующим образом.
На счетчик 2 полных периодов через открытый элемент 1 совпадения поступает измеряемый сигнал fz . Первый импульс, прошедший через элемент 1, устанавливает триггер 5 в единичное состояние и разрешает прохождение импульсов генератора б стандартной частоты через элемент 7 совпадения. Генератор б и элемент 7 совпадения совместно с делителем частоты 8 составляют схему, задающую мерный интервал, начало отсчета которого синхронизировано с первым импульсом измеряемого сигнала. В процессе измерения частоты через открытый элемент 1 измеряемый сигнал поступает на вход счетчика
2 полных периодов и на входы установки нуля делителя 4 и прецизионного счетчика 3. Счетчик 2 полных периодов управляет делителем с переменным коэффициентом деления и коммутатором
10.
При низкочастотном измеряемом сигнале, когда в счетчике 2 полных периодов за время измерения. просчитываются единичные импульсы измеряемого сигнала, коммутатор 10 на вход прецизионного счетчика 3 подключает сигнал с выхода дополнительного делителя 11 с переменным коэффициентом деления.Частота сигнала на входе преци- зионного счетчика для измерения беэ погрешности должна превышать измеряемую частоту в 10 .При измерении низких частот это соотношение обеспечивается преобразованием сигнала генератора б стандартной частоты делителем 9 с переменным коэффициентом деления и дополнительным делителем 11 с переменным коэффициентом деления.
Это происходит следующим образом.
789854
Nq
Ьюх.ь
Ььi .g
35 е®, „„=1 u> ° 10, (г)
При высокочастотном измеряемом сигнале, когда в счетчике полных периодов 2 заполняются старшие разряды, коммутатор 10 подключает на вход прецизионного счетчика 3 сигнал с выхода делителя 9 с переменным коэффициентом деления, что оказывается достаточным для точного измерения частоты входных высокочастотных сигналов эа короткие интервалы времени.
Заполнение прецизионного счетчика 3 выходным сигналом с коммутатора
10 во время измерения происходит непрерывно, причем каждым сигнальным импульсом измеряемой частоты он сбрасывается в нулевое состояние. В результате после сброса последним иа мерном интервале сигнальным импульсом прецизионный счетчик 3 заполняется в течение неполной части периода измеДелитель 9, коэффициент которого задается содержимым счетчика 2 полных периодов, преобразует сигнал с генератора б стандартной частоты согласно формуле; где: N - количество полных периодов измеряемой частоты, зафиксированное в счетчике 2 полных периодов;
C — емкость счетчика 2 полных периодов; частота генератора б этаЬьп b лонной частоты.
Из формулы (1) видно, что частота сигнала на выходе делителя 9 с переменным коэффициентом .изменяется скачкообразно при изменении содержимого счетчика 2 полных периодов на единицу, т.е. при измерении входных сиг. налов, лежащих в диапазоне и „ 4 д
Ь делителя 9 с переменным коэффициентом деления остается постоянной. Дополнительный делитель 11 с переменным коэффициентом деления, на вход которого поступает сигнал с выхода делителя 9 с переменным коэффициентом деления, преобразует его в соответствии с содержимым делителя 4 частоты. Коэффициент деления делителя 4 частоты выбирается так, что при заданной частоте генератора б и определенном мерном интервале при изменении частоты измеряемого в одного сигнала в пределах М„ Гд (М; соответственно изменяется частота сигнала на выходе дополнительного делителя с переменным коэффициентом деления, т.е. в данном диапазоне сохраняется соотношение между частотой измеряемого сигнала и частотой на выходе доп. делителя с переменным коэффициентом деления согласно формуле. ряемого сигнала, оказавшейся в мерном интервале. По окончании мерного интервала на выходе делителя 8 формируется отрицательный импульс, устанавливающий триггер 12 в единичное состояние, а триггер 5 в исходное, тем самым блокируя прохождение сигналов измеряемой частоты через элемент 1 совпадения на вход счетчика полных периодов и блокируя формирование входного сигнала прецизионного счетчика. Процесс измерения на этом заканчивается.Результат измерения зафиксирован в двух счетчиках: в счетчике 2 полных периодов — количество полных перно>5 дов измеряемой частоты, попавших в мерный интервал, в прецизионном счетчике 3 — часть периода измеряемой частоты, уточняющая показания счетчика 2 полных периодов ° 2О Для повторного измерения необходимо по цепи сброса установить в исходное состояние триггер 12, счетчик 2 полных периодов и прецизионный счетчик 3. Формула изобретения Измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные делитель 30 частоты, первый триггер, первый элемент совпадения, второй триггер и второй элемент совпадения, а также генератор эталонной частоты, прецизионный счетчик и счетчик полных периодов, вход которого соединен с выходом первого элемента совпадения,а выход подключен ко входу управления делителя с переменным коэффициентом деления счетный вход которого соединен со входом делителя частоты, 40 отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот, измеряемых с заданной погрешностью за короткие интервалы времени, в него дополнительно введены последова45 тельно соединенные делитель частоты, делитель с переменным коэффициентом деления и коммутатор, второй вход которого соединен с выходом счетчика полных периодов, а выход подклю50 чен к счетному входу прецизионного счетчика, вход установки в ноль которого соединен с выходом первого элемента совпадения и входом установки в ноль дополнительного делителя 55 частоты, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента совпадения и счетным входом основного делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к счетному входу дополнительного делителя с переменным коэффициентом деления и третьим входом коммутатора, при этом выход генератора эталонной частоты соединен со вторым входом второго элемента совпадения, а выход делителя частоты подключен ко 789854 Составитель В. Потапов Редактор А. Шандор ТехредЕ.ГаврилешкоКорректор Н. Швыдкая Заказ 9128 7 Тираж 1019 Подписное BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП"Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 входу установки в ноль второго триг-, гера. Источники информации, принятые во вынимание при экспертизе 1. Авторское Р 229686, кл. G 2. Айторское Р 482692, кл. G свидетельство СССР 01 R 23/10, 1967. свидетельство СССР 01 R 23/02, 1973.
