Цифровой измеритель частоты

 

iii938187

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублик (6! ) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 30. 06. 80 (2 ) 2947903/ 8-21 (51) М. Кл. .6 01 и 23/02 с присоединением заявки М—

3Ъаударетиннм!! кемнтвт

CCCP ав делам нзебретеннй н еткрытнЯ (23)Прноритет— (53) УДК621.317 ° .3(088.8) Опубликовано 23. 06. 82. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 23. 06. 82

M. Д. Дегтярев, Л. И. Кении, Б. Т. Иедведев.," ! с

1 ! (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

1о!

Изобретение относится к радиоизмерениям. 6

Известен цифровой измеритель час" тоты, содержащий ограничитель, геке". ратор счетных импульсов, выход которого соединен с первым входом вен5 тиля, который. через счетный блок соединен с пересчетной схемой, формирователь, генератор импульсов, блок сравнения и интегратор, выход которого соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к второму входу вентиля, выход, ограничителя соединен с входом формирователя и входом блока сравнения fl).

Недостатком данного устройства является низкая точность и недостаточный частотный диапазон.

Наиболее близким по технической 2о сущности является цифровой измеритель частоты, содержащий (m+n)-декадный счетчик, блок управления, первый выход которого подключен к входу m-декадного счетчика, а второй — к входу счетчика результата, второй вход m-декадного счетчика подключен к выходу генератора тактовых импульсов, управляемый делитель частоты, выход которого соединен с входом блока управления, последова% тельно соединенные элементы И, элемент задержки, делитель частоты и блок управляемых ключей, входы которых соединены с входами счетчика, а выходы - с выходами элемента задержки, входы m-декадного счетчика соединены с остальными входами блока управляемых ключей, выход (m+n)-декадного счетчика соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого подключен к входу элемента

И, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход делителя — с входом счетчика результата 1?).

Недостатком данного устройства является невысокая точность.

938187

Цель изобретения - повышение точ. ности.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель частоты, содержащий управляемый делитель частоты, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым входом блока управления, первый выход которого подключен к входу m-декадного счетчика, а второй выход О соединен с первым входом элемента

И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и второму входу m-декадного счетчика, выходы разрядов которого под- 15 ключены к первым входам ключей блока управляемых ключей, вторые входы которых соединены с выводами многоотводного элемента задержки, вход кото( рого подключен к выходу элемента И, а выход многоотвсдного элемента за" держки соединен через декадный делитель частоты с третьими входами ключей блока управляемых ключей, выход каждого из которых подключен к первому входу каждого разряда (m+n)— декадного счетчика, и счетчик результата, введены три дополнительных элемента И, триггер управления и второй счетчик, вход которого соединен с выходом первого дополнительного элемента И, первый вход которого соединен с вторыми входами разрядов (m+n)-декадного счетчика, выходом декадного делителя частоты и

35 первым входом второго дополнительного элемента И, выход которого соединен с входом счетчика результата, вторые входы первого и второго дополнительных элементов И соединены ео соответственно с четвертыми и пятыми входами каждого ключа блока управляемых ключей и соответствующими выходами триггера управления, входы которого подключены к выходам соот45 ветствующих разрядов (щ+п)декадного счетчика, причем второй вход блока управления подключен к выходу третье

ro дополнительного элемента И, один вход которого подключен к одному из выходов триггера управления, а второй соединен с выходом последнего из m разрядов (m+n)-декадного счетчика.

Каждый из m разрядов (m+n) -декадного счетчика содержит триггерную счетную декаду и блок памяти, входы и выходы которого соединены соответственно с входами и выходами триг герной счетной декады.

На чертеже приведена структур" ная электрическая схема измерителя.

Измеритель содержит управляемый делитель l частоты, блок 2 управления, m-декадный счетчик 3, генератор 4 тактовых импульсов, элемент

И 5, многоотводный элемент 6 задержки, декадный делитель 7 частоты, блок 8 управляемых ключей 9-11...9-m, счетчик 10 результата, (m+n)-декадный счетчик ll, элементы И 12-14, триггер 15 управления, счетчик 16.

Каждая из декад 17 счетчика 3 состоит из элемента И 18, элемента

ИЛИ 19 и триггерной счетной декады 20.

Каждый каскад (кроме последнего) блока

8 содержит триггер 21, управляемые ключи 22-24 и элемент ИЛИ 25. В последнем каскаде отсутствуют ключ 24 и элемент 25. Счетчик 11 состоит из

m-каскадов 26, и-каскадов 27 и элемента ИЛИ 28. В состав каждого каскада 26 входят блок 29 памяти и триггерная счетная декада 30. Входной сигнал подан на входную шину 31.

Измеритель частоты работает следующим образом.

При отсутствии входного сигнала триггеры всех счетчиков, триггеры блока управляемых ключей и триггер управления находятся в нулевом состоянии, ключи 23 открыты по первым входам высоким потенциалом, элементы

18 и 19 закрыты низкими потенциалами с блока 2. Элементы 12 и 14 закрыты а элемент 13 открыт потенциалами, снимаемыми соответственно с выходом триггера 15.

При поступлении на шину сигнала неизвестной частоты блок 2 формирует старт-стопный импульс, длительность которого равна периоду входного сигнала или больше периода сигнала в

10, t00, 1000 и т,д. раз в зависимости от значения коэффициента деления делителя 1 частоты. Этот импульс с блока 2 поступает на первые входы всех элементов 18, открывая тем самым межкаскадные связи счетчика 3. В результате счетчик 3 последовательно заполняется импульсами генератора 4 в течение периода входного сигнала.

По окончании старт-стопного импульса элементы 18 закрываются, разьединяя связи между декадами счетчика

Одновременно с блока 2 на первый вход элемента 5 поступает разрешаю5 9381 щий потенциал и через него на вход элемента б начинают поступать тактовые импульсы с генератора импульсов 4. С соответствующих отводов элемента б тактовые импульсы подаются 5 на входы ключей 9-m и входы элементов счетчика 3. С выхода элемента 6 тактовые импульсы подаются на вход делителя 7 с коэффициентом деления 10.

Момент открытия элемента 5 для прохож 10 дения импульсов тактового генератора .является началом многократной переписи (суммирования ) в счетчик 11 числа, записанного в счетчик 3. Период одного цикла переписи равен десяти пе- !5 риодам тактовой частоты. 3а время, равное 10 Т (T - период тактовой частоты), из счетчика 3 в счетчик 11 переписывается в цифровом коде значение временного интервала Т. Через от- 20 крытый элемент 13 выходные импульсы делителя 7 поступают в счетчик 10.

Перепись десятичного числа, записанного в декадах счетчика 3, в декады счетчика ll осуществляется с по- 25 мощью триггеров 21 и ключей 22. Триг,геры 21 устанавливаются в единичное состояние импульсами переполнения декад счетчика 3 и возвращаются в нулевое состояние выходными импульсами делителя 7. Так как при установке в единичное состояние триггеры 21 открывают по одному из входов соответствующие ключи 22, то через каждый из этих ключей за период одного цикла переписи пройдет столько импульсов, сколь35 ко было записано в соответствующей декаде до начала процесса переписи.

Например, если в первой декаде счетчика 3 перед началом переписи запи40 сано три импульса, то при поступлении на ее вход семь импульсов, декада переполнится и ее выходной импульс установит триггер 21 в единичное состояние и откроет ключ 22 ° Через ключи 22 и 23 и элемент 25 на

45 вход 1-ой декады счетчика 11 начинают проходить тактовые импульсы.

Через десять тактовых импульсов после открытия элемента 5 на выходе делителя 7 появится импульс и возвратит в единичное состояние триггер, который в свою очередь закроет ключ 22.

При этом через. ключ 22.пройдут три тактовых импульса, т.е. как раз столь ко, сколько было записано в первой декаде. Таким образом, все ключи блока 8 закрываются одновременно, а открываются каждый s свое время.

87 6

Это зависит от то, о, какое число хранится в соответствующей декаде счетчика 3. При этом в счетчике 3 информация после переписи сохраняется.

Процесс переписи значения цифрово,го кода из счетчика 3 в счетчик 11 происходит до тех пор, пока счетчик

1> не переполнится. Одновременно выходные импульсы с делителя 7 посту. пают параллельно на входы предварительной установки кода блоков 29, которые представляют из себя счетные декады, аналогичные счетным декадам счетчика 11. При этом с каждым вход ным импульсом в блоки 29 переписывается код, хранящийся в счетчике 11.

Так как выходные импульсы делителя 7 определяют конец одного цикла переписи, то в блоках 29 всегда хранится код, который устанавливается в счетчике 11 во время предыдущего цикла переписи. Выходной импульс счетчика 11 опрокидывает триггер 15 в единичное состояние. В результате изменения потенциалов на выходах триггера 15 элемент 13 закрывается, а элементы 12, 14 и ключ 24 открываются. Одновременно выходной импульс счетчика 11 поступает на входы предварительной установки кода счетных декад этого счетчика и в счетчик переписывается код, хранящийся в блоках

29, т.е. код, который находился в нем во время предыдущего цикла переписи. Процесс переписи продолжается, но теперь счет количества импульсов делителя частоты 7 осуществляется счетчиком 16, причем из счетчика 3 в счетчик 11 переписывается уже не число Тх,„ а T>/k, где k — число кратное 10 (на чертеже k=0).При переполнении m-декад счетчика 11 выходной импульс m-ой декады проходит через элемент 14 на вход блока 2, в результате чего высо" кий потенциал с элемента 5 снимается и процесс пересчета прекращается.

При этом в счетчике 10 оказывается зафиксированным количество циклов пересчета, пропорциональное грубому значению измеряемой частоты, а в счетчике 16 - количество дополнительных циклов пересчета, пропорциональное значению остатка в счетчике

11 т.е. дополнительному уточненному значению измеряемой частоты.

Предлагаемый измеритель частоты позволяет значительно повысить точ938187 ность измерений частоты, так как пересчет содержимого, непрерывное суммирование из m-разрядного в (m+n) разрядный счетчик производится большим количеством импульсов, пропорцио" нальным периоду измеряемой частоты и в общем случае счетчик 1! переполняется до окончания последнего цикла пересчета. Так как в счетчике результата зафиксировано число импульсов декадного делителя, прошедших за время до предпоследнего цикла включительно, то измерение незаконченного последнего цикла осуществляется с повышенной точностью. Это достигается тем, что в первые m-декад счетчика 11 вновь вводится код, который был в нем по окончанию предыдущего цикла и продолжается заполнение счет. чика 11 в 10, 100, 1000 и т.д. раз меньшим числом импульсов, чем записано в счетчике 3. Количество циклов пересчета этого числа импульсов до полного переполнения первых m-декад счетчика 11 подсчитывается счетчиком 16 и оказывается пропорциональным тому дополнительному, уточненному значению измеряемой частоты, ко торое не может показать счетчик 10.

Показания счетчика 16 представляют таким образом доли единицы младшего разряда счетчика результата. Чем на большее число порядков уменьшается переписываемое из счетчика 3 в счетчик 11 число импульсов, пропорциональ ,ное периоду Т1, т.е. Тх/10, Т1 /100, Ty,/1000 (к 10,100,1000) и т.д., тем с. большей точностью можно произвести измерение частоты. При этом некоторая потеря информации; если учесть, что при втором, точном подсчете ис-, ключаются младшие разряды, несущественна и может практически не приниматься во внимание.

Формула изобретения

1. Цифровой измеритель частоты, содержащий управляемый делитель час; тоты, вход кот1орого соединен с входной шиной, а выход - с первым входом блока управлейия, первый выход которого подключен к входу m-декадного счетчика, а второй выход соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и второму входу m-декадного счетчика, выходы разрядов которого подключены к первым входам. ключей блока управляемых ключей, вторые входы которых соединены с выводами многоотводного элемента задержки, вход которого подключен к выходу элемента И, а выход многоотводного элемента задержки сое16 динен через декадный делитель частоты с третьими входами ключей блока управляемых ключей, выход каждого из которых подключен к первому входу каждого разряда {m+n)-декадного счет1» чика, и счетчик результата, о т л ич а ю щ и .й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены три дополнительных элемента И, триггер управления и второй счетчик, вход щ которого соединен с выходом первого дополнительного элемента И, первый

-вход которого соединен с вторыми входами разрядов (m+n)-декадного счетчика, выходом декадного делителя д частоты и первым входом второго дополнительного элемента И, выход которого соединен с входом счетчика результата, вторые входы первого и второго дополнительных элементов И соединены соответственно с четвертыми и пятыми входами каждого ключа блока управляемых ключей и соответствующими выходами триггера управления, входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов (m+n)

3» декадного, счетчика, причем второй вход блока управления подключен к выходу третьего дополнительного элемента .И, один вход которого подключен к одному из выходов триггера управления, а второй соединен с выходом последнего иа m разрядов (m+n) декадного счетчика.

2. Измеритель частоты по п,1,о т4» л и ч а ю шийся тем, что каждый из m разрядов (m+n)-декадного счетчика содержит триггерную счетную декаду и блок памяти, входы и выходы которого соединены соответственно с входами и выходами триггерной счетной декады.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

NÃ 731390, кл. G 01 R 23/00, 10.10.77.

2. Авторское свидетельство СССР !! 659976, кл. G 01 R 23/02, 22,12,75.