Цифровой измеритель частоты запол-нения радиоимпульсов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ

< 7Я6766 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120229 (21) 2728241/18-21 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 1 01.81 Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 15,0181 (51)М. Кл.

6 01 В 23/10

Государственный коммтет

СССР мо дедам мзобретеммй м открытмй (53) УДК 621.317..76 (088.8) (72) Авторы изобретения

П.М.Мадяр и T.A.Ìàäÿð (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ЗАПОЛНЕНИЯ

РАДИО ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения частоты заполнения импульсно-модулированных колебаний.

Известен измеритель частоты заполнения радиоимпульсон, содержащий генератор импульсов эталонной частоты, селекторы, счетчики, формирователи, детекторы (1).

Однако это устройство достаточно сложно и не обеспечивает высокую точность измерения, так как в нем мерный интервал времени не ранен целому числу периодов измеряемой частоты.

Наиболее. близким по своей технической сущности к предлагаемому является цифровой> измеритель частоты заполнения радиоимпульсов, содержащий генератор эталонной частоты, два временных селектора, счетчик эталонной частоты и счетчик результата, триггер, элемент И, источник сигнала .измеряемой частоты и детектор, причем генератор эталонной частоты соединен через первый временной селектор с входом счетчика эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу прямого триггера, а выход элемента И соединен с управляющим входом первого и второго временных селекторов, выход второго временного селектора соединен с суммирующим входом счетчика результата, а источник измеряемой частоты соединен со входом второго временного селектора и через детектор — co нходом триггера (2) .

Недостатком этого устройства является то, что в нем ненозможно обеспечить высокую точность измерения, частоты, поскольку мерный временной интервал формируется с помощью детек15 тора и триггера Шмитта, поэтому он не кратен периоду измеряемой частоты, а за счет инерционности детектора он всегда больше длительности измеряемого радиоимпульса. Вторым источником

20 погрешности является то, что в счетчик результата в каждом радиоимпульсе (пачке) заносится на один импульс больше, чем сумма периодов измеренной частоты. Эта составляющая погрешнос25 ти может быть донольно большой, особенно при малых длительностях радиоимпульса и низкой частоте измеряемого сигнала.

Цель настоящего изобретения — по30 вышение точности измерений.

796766

Поставленная цель достигается тем, чтО В измеритель частоты запОлнения радиоимпульсов, соцержащий источник измеряемого CIII.".àëà, генератор эталонной частоты, выход которого через первый Временной селектор соедиНЕН Со ВХСЦОМ С х - ххИКа gTeÄOHHOß Чао- 5 тоты, Выход которого соединен с первым Входом элемента И, второй Вход кОтороГО пОдключен к прямОму выходу триггера, а Выход элемента И соединен с управляющими входами первого и вто- l6

РОГО БРСМЕННЫХ СЕЛЕКТОРОВ БЫХОД ВТОрого временного селектора соединен с суммирующим входом реверсивного счетЯИКа РЕЗУЛЬтатах ДОПОЛНИТЕЛЬНО ВВЕдены элемент задержки, реверсивный счетчик и блок сравнения, первые и вторые Входы которого соединены соответственно с:ьыходами реверсивного счетчика результата и дсполнительнОГО реверсивного счетчика, Выход блока сравнения годключен

- Иа хер1еже приведена структурная 36 электрическая схема цифроВОГО измери теля частоты.

Устройство содержит генератор 1 эталонно частоты, временные селекторы 2 I 3, триггер 4 (формирования им- ДЯ пульса мернОГО интервала)» элемент

И 5х счетчик б импульсов эталонной частоты, источник 7 измеряемого сигнала, реверсивные счетчики 8 результата, дополнительный реверсивный счет-4О чик 9, блок 10 сравнения, элемент 11 задержки.

Цифровой измеритель частоты работает следующим образом.

В исходном состоянии с%eTRHIIH б, 8 и 9 находятся в "нулевом" состоянии (цепь "обнуления" на чертеже не показана). Иа Выходе блока 10 сравнения установлен потенциал уровнем логической "единицы", так как коды В счет- у) чика с 8 и 9 одинаковые. Потенциал уровнем "единицы" с выхода блока 10 сравнения устанавливает триггер 4 (по прямому выходу) В "нулевое" состояние. Ha первый вход элемента И 5 с выхода триггера 4 поступает потенциал уровнем логического "0", а на еао второй вход с выхода счетчика 6 поступает потенциал уровнем "1". В этом исходном состоянии с выхода элемента И 5 потенциал уровнем логичес- 66 кого "0" закроет временные селекторы

2 и 3. 8 .процессе измерения из источника 7 импульсы измеряемой частоты поступают оцновременно на суммирую-. щий Вход реверсивного счетчика 9 и эле- 65 мент 11 задержки, в котором происходит задержка Входных импульсов на врер и, превышающее максимальную .цлительность периода измеряемой частоты. Исходя из этого условия, электрические параметры элемента 11,. Например, линии задержки, выбирают так, чтобы получить на его Выходе пачку импульсов измеряемой частоты, "=.àäåðæàííóþ по отношению к ВХОДным 1дд 1 / л х и где ) — минимально"= з начение частох»ин ты радиоимпульсного сигнала, которое может измерять устройство.

Таким образом, до начала занесения импульсов в счетчик 8 В счетчик

9 будет занесено не менее,цвух импульсов измеряемой частоты. Вследствие этого начиная " момента занесения перво-о импульса пачки В счетчик 9 и до момента занесс ния последнегс импульса этой же (задержанной) пачки в счетчик 8, код числа в счетчике 9 будет болыае, чем в счетчике 8, и на выходе блока 10 сравнения устанавливается потс".нциал уровнем "С".

Первым импульсом задержанной пачки TpI Iгер 4 перевоцится из сОстОяния

"0" в состояние "1". Триггер 4 открывает элемент И 5, подготовленный по второму входу потенциалом с выхода счетчика 6. Элемент И 5 открывает временные селекторы 2 и 3. Этот ломент является началам формирования мерного временного интервала. Через селектор

2 от генератора 1 эталонной частоты начинает заполняться счетчик б. Одновременно импульсы от исто 1ника 7, задержанные элементом 11, через селектор 3 поступают на счетчик 8 результата. При занесении последнего импульса пачки в счетчик 8 код в нем становится -авным коду числа в счетчике 9, и с выхода блока 10 сравнения на вход триггера 4 поступает потенциал уровнем "1". Этот сигнал переводит триггер 4 (по прямому выходу) в состояние

"0", в результате чего временные селекторы 2 и 3 закрываются, что является моментом конца формирования мерного Временного интервала. Таким образом, триггер 4 формирует мерный

Временной интервал, начало которого совпадает с моментом занесения в счетчик 8 первого импульса пачки, а конец — c занесением последнего импульса этой пачки. Длительность этого мерного Временного интервала равна сумме длительностей периодов измеренной частоты импульсов в пачке.

Количество периодов измеряемой частоты подсчитывается счетчиками 8 и 9,но так как первый импульс пачки соответствует началу мерного интервала,то для того, чтобы занесенное в них количество. импульсов было равно количеству (сумме) периодов измеренной частоты в пачке, необходимо из счетчиков 8 и 9 вычесть по одному импульсу из 1й пачки. для этой цели

796766 зычитающие входы реверсивных счетчиков соединены с инверсным выходом триггера 4, с которого в момент форМирования конца мерного интервала положительный импульс (переход из состояния 0 в 1 ) поступает на вычитающие входы этих счетчиков и уменьшает их содержимое на единицу.

Этот процесс повторяется каждый раз с приходом очередного входного радиоимпульса.

При переполнении счетчика 6 его выходной импульс уровнем логического 0 закрывает элемент И 5, и дальнейшее поступление импульсов в счетчики 6 и 8 прекращается. Показания счетчика 8 в этом случае равны значению измеряемой частоты. Так, например, при формировании счетчиком 6 суммарного времени в 1 с показания счетчика 8 равны значению измеряемой частоты в Гц.

Использование введенных элементов дополнительного реверсивного счетчика, элемента задержки и блока сравнения позволяет значительно повысить точность измерения за счет точного формирования мерного интервала времени, равного суммарной длительности периодов измеряемой частоты, и точного подсчета этих периоцов счетчиком

8. Поэтому в данном устройстве точность измерения не зависит от длительностей радиоимпульсов и от частоты заполняющих (измеряемых) сигналов. Таким образом, за счет незначительного усложнения известного устройства получено значительное повышение точности измерения, что позволяет широко использовать его в автоматических частотомерах высокой точности.

Формула изобретения

Цифровой измеритель частоты заполнения радиоимпульсов, содержащий источник измеряемого сигнала, генератор эталонной частоты, выход которого через первый временной селектор соединен со входом счетчика эталонной частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу триггера, выход элемента И соединен с управляющими входами первого и второго временных селекторов, выход второго временного селектора соединен

15 с суммирующим входом реверсивного счетчика результата, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены элемент задерж2О ки, реверсивный счетчик и блок сравнения, первые и вторые входы которо-го соединены соответственно с выходами реверсивного счетчика результата и дополнительного реверсивного счетчика, выход блока сравнения подключен ко входу установки в 0 триггера, инверсный выход которого соединен с вычитающими входами обоих реверсивных счетчиков, суммирующий вход дополнительного реверсивного счетчика соединен с источником измеряемого сигнала непосредственно и через элемент задержки — со входом второго временного селектора и входом установки в 1 триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

464848, кл. G 01 R 23/10, 1974 °

2. Авторское свидетельство СССР

QQ Р 599224, кл. G 01 R 23/00, 1976, ВНИИПИ Заказ 9764/63

Тираж 741 Подписное

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