Цифровое устройство для измерения час-тоты

 

Союз Советскик

Социалистические

Ресттублии

О П И С А Н И E ()840754

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (5! )М. Кл.

8 01 И. 23/00 (22) Заявлено 22 ° 05. 78 (21 ) 261 7550/18-21 с присоединением заявки Р1е (23) Приоритет

Тееударстеенный комнтет

СССР но делам наебретеннй к открытий

Опубликовано 23.06.81, Бюллетень М 23 (53) УДК 681 ° 325 (088 ° 8) Дата опубликования описания 23.06 .8 1

1 " т

1

Ф

I т

1 (72) Автор изобретения

А, К. Костенич

Рязанский радиотехнический институт (7l ) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой точностью значения частоты импульсной последовательности.

Известно устройство с непрерывным

5 пр едс тавле нием пок as а ни я для из мер ения низкочастотных импульсных последовательностей, содержащее блок выделения разности периодов, реверсивный счетчик, преобразователь кода в частоту, счетчик импульсов, элемент совпадения, генератор импульсов, выходная частота которого изменяется по определенному Функциональному закону 1 1).

Недостатком этого устройства является зависимость точности измерения частоты от ее величины. Так, при зависимости, определяющей значение вы" ходного кода, 20 2n

N= F о где Г - опорная частота преобразовао теля кода в частоту на базе двоичног умножителя; F - входная частота;

n - число разрядов реверсивного счетчика и счетчика импульсов при о =1 мГц и F =I KI"U, aK H Hoa H o pasрядов не превышает п=10, т. е. относительная приведенная погрешность

11= 0,17, а при F „=10 кГц, имеем и =7 фа 1Ж.

Кроме того, в устройстве также наблюдается слабая зависимость точности измерения от нестабильности генерато ра импульсов, Неточность в задании закона изменения частоты генератора импульсов относительно требуемого при" водит лишь к увеличению длительности переходного процесса.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения частоты, содержащее блок выделения разности периодов, реверсивный счетчик, преобразователь код-частота, счетчик импульсов, генератор импульсов, элемент совпадения 2).

3 84075

Однако и в таком устройстве, отно-. сящемся к разомкнутому, погрешность измерения входной частоты существенно зависит от точности формирования закона изменения частоты генератора импульсов, а при измерении низких частот погрешность измерения возрастает в несколько раз -по сравнению с указанной для следящих.

Цель изобретения » повышение точ- 10 носФи измерения частоты.

Эта цель достигается тем, что в цифровое устройство для измерения частоты, содержащее блок выделения разности периодов, первый выход кото" 15 рого соединен .со входом реверсивного счетчика, выход которого подключен через преобразователь кода в частоту к первому входу счетчика импульсов, выход счетчика импульсов соединен со вхо-щ0 дом блока выделения разности периодов, второй выход которого подключен к первому входу элемента совпадения, второй вход элемента совпадения соединен с выходом генератора импульсов, допол-.25 ннтельно введены последовательно соеднненжае триггер, элемент совпадения, счетчик импульсов, дешифратор и коммутатор импульсов, выходы которого подключены к разрядным входам ревер- 50 сивного счетчика, управляющий рход коммутатора импульсов соединен с выходом основного элемента совпадения и с первым входом триггера, второй вход которого соединен с третьим вы- 55 ходом блока выделения разности периодов и с вторым входом дополнительного элемента совпадения, выход которого подключен ко второму входу основного счетчика импульсов, выход которого 40 соединен со вторым входом дополнительного счетчика импульсов.

Кроме того, цель достигается благодаря возможности измерять мгновенное значение частоты, оперируя, либо 45 с одним, либо с двумя и т.д. ее периодами, причем чем стабильнее значение входной частоты, т.е. чем меньше скорость ее изменения, тем из большего числа периодов состоит временной 50 интервал, подвергаемый измерению. (4) На чертеже представлена функциональная схема цифрового устройства для измерения частоты.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, блок 2 выделения разности периодов, реверсивный счетчик 3, преобразователь 4 кода в частоту, 4 4 счетчики 5 и 6 импульсов, дешифратор

7, коммутатор 8 импульсов, триггер 9, элементы 10 и 11 совпадения, входную и выходную шины 12 и 13.

В качестве сигнала, определяющего характер изменения входной частоты, используется величина рассогласования, формируемая при сравнении периодов входной F и компенсирующей частот F

Устройство работает в двух режимах: когда входная частота имеет дос" таточно высокую скорость изменения и когда входная частота изменяется медленно.

Если входная частота имеет достаточно высокую скорость изменения, то на выходе блока 2 выделения разности периодов с приходом каждого импульса входной частоты формируется временный интервал ЬТ=1Т-Тоо11, в течение которого на счетный вход и -го триггера (нумерация ведется со стороны старших разрядов) реверсивного счетчика 3, минуя элемент совпадения 10 и коммутатор 8, поступает

Е фТ число импульсов, где F- частота заполнения с генератора 1 импульсов. Первый же импульс Е> корректирующего воздействия устанавливает триггер 9 в единичное состояние, и после окончания Ео импульс входной частоты F пройдя элемент ll совпадения, устанавливает счетчики

5 и 6 в нулевое состояние, синфазируя начало периодов частот F и Р

Поэтому в следующем периоде входной частоты процесс сравнения частот повторяется. При изменении частоты

F< в соответствии с законом

2" к Г ос (1) корректирующее воздействие .р,р «x(— - Д s () пропорционально изменению входной частоты, и при выходном коде, определяемом из выражения (3). о новое значение кода

14+Е = (Г+ЬР) « о пропорционально текущему значениюр входной частоты.

84075

Если входная частота изменяется медленно, то в течение двух первых временных интервалов ЬТ=(То - атос(F

2 hT< + на вход реверсивного к счетчика 3 не проходят импульсы частоты F . Следовательно, триггер 9 находится в нулевом состоянии, а импульсы входной частоты не обнуляют счетчики 5 и 6, при этом последовательно сравниваются временные интервалы, равные одному, двум и т.д. периодам частот F и Г . При временном интервале, равном 4 b, f, корректирующее воздействие F> =11 р, Т F<40 и импУльсы частоты Гк чеРез. коммУта- 15 тор 8 поступают на счетный вход (n+2}-триггера реверсивного счетчика 3. На управляющие входы коммутатора 8 подаются выходные сигнапы дешифратора 7, нереключательные функ- щ ции которого имеют вид

А = Р -РаРЪРД пч" 4ЪХ (2S г " +1 +

Й Фъ. р. где А — выходной сигнал дешифратора 7, 1

& — единичный выход j -го тригге4 ра счетчика 6.

В данном случае возбуждается выход

А дешифратора 7, так как код счетчика 6 равен четырем Р ...Р Р =0...010 °

Число импульсов корректирующего воздействия, поступающих на (n +2)-триг- 3 гер реверсивного счетчика, равно

2л м.— —, (6) 40 и поскольку выходной код при (и+2)1 разрядном реверсивном счетчике 3 определяется из выражения оп (7) 45 новое значение кода

9п м*Е „ (Р+LF) (8) о

50 указывает на измерение входной частоты с погрешностью в четыре раза меньше, чем определяемое формулой

После окончания действия Е ФО, ближайший импульс частоты F устанав- 55 ливает счетчики 5 и 6 в нулевое сос4 6 тояние, т ° е. устройство подготовливается к следующему циклу частот.

Преимуществом предлагаемого устройства является возможность измерять медленно изменяющиеся частоты с высокой точностью, ограниченной лишь нестабильностью генератора опорной частоты.

Ъ

Формула изобретения

Цифровое устройство для измерения частоты, содержащее блок выделения разности периодов, первый выход которого соединен со входом реверсивного счетчика, выход которого подключен через преобразователь кода в частоту к первому входу счетчика импульсов, выход счетчика импульсов соединен со входом блока выделения разности периодов, второй выход которого подключен к первому входу элемента совпадения, второй вход элемента совпадения соединен с выходом генератора импульсов, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены последовательно соединенные триггер, элемент совпадения, счетчик импульсов, дешифратор и коммутатор импульсов, выходы которого подключены к разрядным входам реверсивного счетчика, управляющий вход коммутатора импульсов соединен с выходом осиовного элемента совпадения и с первым входом триггера, второй вход которого соединен с третьим выходом блока выделения разности периодов и со вторым входом дополнительного элемента совпадения, выход которого подключен ко второму входу основного счетчика импульсов, выход которого соединен со вторым входом дополнительного счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петух А.М. и Н1вецкий Б.И. Ме- . тод цифрового измерения низкой часll И тоты в следящем режиме; — Автометрия

1971, У 4.

2. Мельников А.А. и др. 0 некоторых путях построения быстродействующих преобразователей частоты в код с моделированием обратной функции. †. "Автометрия", 1972, Р 2.

840754

Составитель Е. Иосолков

Редактор С. Родикова Техред Ж.Кастелевич Корректор С. Шомак

Заказ 4754 б5 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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