Устройство для измерения частоты сигналов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21,0279 (21) 2726995/18-21 (5 ) ) М. Кл.

G 01 R 23/00 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР

00 делам изобретений и открытий

Опубликовано 23,1 280 Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 30. 12. 80 (53) УДК 621 317 .77(088.8) (72) Авторы изобретения

Б.Т.Медведев, M.Ä.Äåãòÿðåâ и Л.M.Êåíèí (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТBG ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерительных радиотехнических устройствах. известно устройство для измерения 5 частоты, позволяющее измерять низкие частоты (11.

Недостаток этого устройства — от. носительно малая точность. tQ

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство измерения частоты сигналов, состоящее иэ триггеров, делителей частоты с переменным коэффициентом f5 деления, ключей, прецизионного и грубого счетчиков, опорного генератора и формирователя j2t.

Недостатками устройства являются низкая точность измерения, обуслов-,Я ленная превышением частоты опорного напряжения над частотой сигнала точно в 10 раз (где S =0, 1, 2, 3,,), S невозможность повысить точность измерения остатка за счет увеличения 25 времени счета и ограниченный диапазон измерения ввиду сложности создания управляемого декадного делителя, перестраиваемого грубым счетчиком в широком частотном диапазоне. 30

Цель изобретения — повышение точности измерений в широком диапазоне частот.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения час тоты сигналов, содержащее два делителя частоты, опорный генератор, выход которого годключен к первому входу первого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом первого триггера и первым входом первого ключа, выход первого делителя частоты подключен ко входу второго триггера, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам первого триггера и второго ключа, выход которого подключен ко второму входу первого триггера и счетному входу грубого счетчика, формирователь, выход которого соединен со вторым входом второго ключа, и прецизионный счетчик, дополнительно введены счетчики остатка и периода, два блока сравнения, две группы элементов И, элемент ИЛИ, два ключа, триггер, блок выделения периода, блок выделения заднего фронта, причем выход второго ключа подключен к установочному входу счетчика остатка, счетный вход

789863

30

40 которого соединен с выходом первого ключа, выходы разрядов счетчика ос,татка через первую группу элементов

И подключены к установочным входам первого блока сравнения, выход которого соединен с первым входом дополнительного триггера, второй вход которого соединен с управляющими входами первой группы элементов И, выходом блока выделения заднего фрон-! та и первым входом элемента ИЛИ выход которого подключен к управляющим входам второй группы элементов И, выход дополнительного триггера соединен с первым входом первого дополнительного ключа, выход которого подключен через вторрй делитель частоты к управляющему входу первого блока сравнения и непосредственно к управляющему входу второго блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ и счетным вхо дом прецизионного счетчика, выход формирователя через блок выделения периода подключен к первому входу второго дополнительного ключа, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, вторыми входами дополнительных ключей, выход второго дополнительного ключа соединен со счетным входом счетчика периода, выходы разрядов которого через вторую группу элементов И подключены к установочным входам второго блока сравнения, выход первого триггера соединен со входом блока выделения заднего фронта.

На чертеже представлена структурная схема устройсгва для измерения частоты сигналов.

Устройство содержит счетчик 1 остатка, счетчик 2 периода, грубый счетчик 3, прецизионный счетчик 4, триггеры 5-7, ключи 8-11, формирова. тель 12, блок 13 выделения периода, опорный генератор 14, делители 15 и

16 частоты, блок 17 выделения заднего фронта, группы элементов И 18 и

19, блоки 20 и 21 сравнения, элемен

ИЛИ 22.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии входных сигналов () счетчик 1 остатка, счетчик 2 периода, грубый счетчик 3, прецизионный счетчик 4 и дополнительный триггер 5 находятся в нулевом состоянии, первый ключ 9 закрыт низким потенциалом, снимаемым с триггера 7, ключ 8 открыт для прохождения импульсов иэмеряемого сигнала с выхода формирователя 12 потенциалом, снимаемым с триггера 6, третий ключ 11 закрыт низким потенциалом, снимаемым с выхода блока 13 QQ выделения периода, а ключ 10 закрыт низким потенциалом, снимаемым с триГгера 5. На цифровых индикаторах грубого 3 и прецизионного 4 счетчиков высвечиваются нулевые показатели. 5

При подаче на вход устройства сигналов измеряемой частоты, они превращаются формирователем 12 в последовательность коротких импульсов.

Проходя через открытый ключ 8, эти импульсы регистрируются грубым счетчиком 3. Ключ 8 открывается на калиброванный интервал времени, формируемый с помощью опорного генератора

14, делителя 15 и триггера 6. Первый же импульс, который появляется на выходе ключа 8, опрокидывает триггер 7, который устанавливает делитель 15 в исходное нулевое состояние.

В калиброванный интервал времени попадает целое число периодов и неполная часть периода сигнала, причем эта часть оказывается в конце калиброванного интервала. Целое число периодов измеряется с помощью счетчика 3, а часть периода записывается в счетчик остатка, при этом напряжение опорного генератора 14 через открытый ключ 9 подается на вход счетчика 1. который сбрасывается в

"0" каждым очередным импульсом входного Сигнала. После сброса последними на калиброванном интервале сигнальным импульсом счетчик 1 заполняется частично, причем его показания пропорциональны длительности неполной части периода сигнала, оказавшейся в калиброванном интервале.

Одновременно происходит заполнение счетчика 2 периода импульсами опорного генератора через ключ 11, который открывается блоком 13 выделения периода на время, равное периоду входной частоты. Таким образом, в счетчике 1 оказывается записанным число импульсов опорного генератора, пропорциональное неполной части периода, а в счетчике 2 — число тех же импульсов, пропорциональное периоду входной частоты.

Блок 17 выделения заднего фронта формирует короткий импульс, по времени совпадающий с задним фронтом импульса триггера 7 и, следовательно, с окончанием калиброванного интерва-. ла. Выходной импульс блока 17 открывает элементы И 18 первой группы по вторым входам и опрокидывает триггер

5. При этом на установочные входы триггеров блока 21 сравнения подаются импульсы в соответствии с кодом, снимаемым с отдельных разрядов счетчика 1 остатка. Положительный потенциал, подаваемый на вход ключа 10 с триггера 5, после его опрокидывания открывает ключ 10 и импульсы опорного генератора начинают поступать через декадный делитель 16 на вход блока 21 сравнения. Блок 21 сравнения представляет. собой счетчик, имеющий столько же разрядов, сколько и счетчик 1 остатка, но работающий в режиме вычитания.

789863

Так как в блоке 21 сравнения оказался установленным такой же самый код, что и в счетчике 1 остатка, то по мере поступления входных импульсов число, записанное в нем,все время уменьшается. При установке всех триггеров блока 21 сравнения в "0" с

его выхода снимается импульс.

Одновременно импульсы опорного генератора с выхода ключа 10 поступают на вход второго блока 20 сравнения, который представляет собой вычитающий счетчик с принудительной установкой кода, имеющий число разрядов, равное числу разрядов счетчика 2 периода. При установке всех триггеров блока 20 сравнения в нулевое состояние, с его выхода снимается импульс, который через элемент ИЛИ

22 открывает вторую группу элементов

И 19 по вторым входам и производит таким образом перепись кода из счетчика 2 в блок 20 сравнения, после чего описанный процесс непрерывно повторяется.

Этот процесс происходит до тех пор, пока выходной импульс блока 21 сравнения не возвращает триггер 5 в исходное состояние. Низкий потенциал этого триггера закрывает ключ

10 и поступление импульсов опорного генератора на вход блока 20 сравнения прекращается. При этом прецизионный счетчик 4, подключенный к выходу блока 20 сравнения, фиксирует число циклов указанного процесса.

Если грубый счетчик фиксирует результат вычисления неизвестной частоты с точностью до 1 Гц, то показания прецизионного счетчика пропорциональны дробной части неизвестной частоты, вычисленной по части периода, попавшего в калиброванный интервал где F — дробная часть неизвестной частоты;

n — количество импульсов, записанных в счетчике 1 остатка; а — количество импульсов, записанное в счетчике 2 остатка; коэффициент деления делителя 16, равный

10 (где 5=0, 1, 2, 3,...).

Суммарная случайная погрешность измерения частоты определяется погрешностью квантования К,=111оти м и ,погрешностью вычисления отношения я)щ равной др.= и (so f q, т. е.

+ ° то изв 1О 1

Поскольку 10 можно выбрать достаточно большим, то всегда можно обеспечить, чтобы d g - бд п(где Одой — допустимая погрешность) в более широком

10 периода, выходы разрядов которого че рез вторую группу элементов И подключены к установочным входам второго блока сравнения, выход первого триг15

5)

65 диапазоне частот, чем в известном устройстве.

Формула изобретения

Устройство для измерения частоты сигналов, содержащее два делителя частоты, опорный генератор, выход которого подключен к первому входу первого делителя частоты, второй вход которого соединен с выходом первого триггера и первым входом первого ключа, выход первого делителя частоты подключен ко входу второго триггера, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам первого триггера и второго ключа, выход которого подключен ко второму входу первого триггера и счетному входу грубого счетчика, формирователь, выход которого соеди-. нен со .вторым входом второго ключа, и прецизионный счетчик, о т л и ч а

Ъ ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне частот, в него дополнительно введены счетчики остатка и периода, два блока сравнения, две группы элементов И, з.емент ИЛИ, два ключа, триггер, блок выделения периода, блок выделения заднего фронт-«, причем выход второго ключа подключен к установочному входу счетчика остатка, счетный вход которого соединен с выходом первого ключа, выходы разрядов счетчика остатка через первую группу элементов И подключены к установочным входам первого блока сравнения, выход которого соединен с первым входом дополнительного триггера, второй вход которого соединен с управляющими входами первой группы элементов И, выходом блока выделения заднего фронта и первым входом элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющим входам второй группы элементов И, выход дополнительного триггера соединен с первым входом первого дополнительного ключа, выход которого подключен через второй делитель частоты к управляющему входу первого блока сравнения и непосредственно к управляющему входу второго блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом элемента

ИЛИ и счетным входом прецизионного счетчика, выход формирователя через блок выделения периода подключен к первому входу второго дополнительноro ключа, второй вход которого соедн нен с выходом опорного генератора, вторыми входами дополнительных ключей,.

Выход второго дополнительного ключа соединен со счетным входом счетчика

Составитель E.Мосолков

Техред М.Рейвес КорректОр С.333екмар

Редактор О,Малец

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Филиал (111П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гера соединен со входом блока выделения заднего фронта.

Источ ники информации, принятые во внимание при зкслертизе 3аявк:> Фоа лтии t»» 2179538, кл. G 01 R 23/ОО, ) 973.

»»!В горское свидетель ст ВО CCCI !

t 482692, кл. Г) 01 R 23 02, lп73,