Цифровой частотомер

Цифровой частотомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()) 481851

Союз Советских

Социалистических

Уеслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено05.10.73 (21) 1962765/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетОпубликоваио25 08 75.Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 23.10.75 (51) M. Кл.

Q 011 23/02

Государственный ноннтет

Совета Министров СССР оо делан изооретеннй и открытий (б3) УДК621.317.761 (088. 8) (72) Автор изобретения

Б. П. Касич (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к области изме,рительной техники.

Известен цифровой частотомер, работа .которого основана на двухступенчатом методе измерения низкочастотных сигналов.

Известный цифровой частотомер содер жит декадный счетчик отношения тактовой и измеряемой частот, декадный счетчик импульсов тактовой частоты (пересчетная схема), декадный счетчик времени изме,рения импульсов тактовой частоты и умножитель частоты, связанный шинами управления с параллельными выходами счет» чика отношения частот, частотныл1и входами — с выходами счетчика импульсов тактовой частоты, а выходом — с входом счетчика времени. Счетные входы счетчика отношения частот, счетчика тактовой частоты и выход счетчика времени связаны со схемой синхронизации и управ- що, пения.

Недостатками известного частотомера является довольно узкий частотный диапазон и сложная конструкция.

Лля расширения частотного диапазона и упрошения предлагаели тй частотомер снабжен двумя счетчиками - регистрал1и сдвигаюшими, декадным управляелым де- лителем частоты, реверсивным счетчиком с кодером и схемой ИЛИ", причем первый счетчик - регистр сдвигаюший, промежуточный регистр с включенными на входах вентилями переноса кодов, декадный управляемый делитель частоты и второй счетчик-регистр сдвнгаюший соединены последовательно, выходы счетчиков -регистров сдвигаюших подключены к входам реверсивного счетчика, выходы ключевых схем соединены с входами счетчиков-регистров сдвигаюших, выход схемы ИЛИ подключен к входу одного из счетчиков регистров, а входы - к выходу схем вьделения целого числа периодов измеряемой частоты и к выходу декадного управ» ляемого делителя соответственно.

На чертеже приведена функциональная схема цифрового частотомера.

Частотомер состоит из счетчиков-ре-. гистров 1 и 2 сдвигаюших, управляемого делители 3 ключевых схем 4 и 5, схемы

481851

6 выделения целого числа периодов измеряемой частоты, промежуточного регистра

7, вентилей 8 переноса кодов, реверсивного счетчика 9, кодера 10, переключателей 11, 12 и 13, счетчика времени 5

14, вентиля 15, схемы 16 синхронизации, блока 17 цифровой индикации, результатов измерений и указания положения запятой и элемента 18 задержки. Каждый из счетчиков-регистров сдвигаюших содержит де- 10 кадный счетчик 19, вентили 20, двоичный счетчик 21 и декодер 22. Управляемый делитель содерм ит однодекадный управляемый делитель 23, декадный умножитель 24 и схему запрета 25. Схема выде- 15 ления целого числа периодов содержит ключевые схел;и 26,27 и элемент 28 задержки (схелгы ИЛИ на чертеже обозначены).

Работает частотомер следуюшим обра- 20 зом. С приходол импульсного сигнала

"Пуск" частотомера открывается ключевая схема 26 схемы 6 выделения целого числа периодов и одновременно в реверсивный счетчик 9 с выходов кодера 10 25 записывается двоичный код числа

Й =m — k -2

1 2 где m -число десятичных разрядов счетчика-регистра 2;

Ь, — натуральное число или нуль, 2 определяелые положением переключателя

1 1.

Импульсы измеряемой частоты „с выхода схемы 16 синхронизации начинают, поступать через управляемый вход ключевой схемы 26 на выход этой схемы. Схема 16 синхронизации реализует привязку импульсного асинхронного сигнала измеряемой частоты 7< к импульсам эта-,р лонной частоты, а также обеспечивает синхронную работу основных узлов частотомера. Первый импульс, появившийся на выходе ключевой схемы 26, открывает ключевую схему 27. Так как время 45 задержки импульсных сигналов элементом

28 задержки больше длительности импульсов, поступаюших с выхода ключевой схемы 26, первый импульс на выход ключевой схемы 2 7 не проходит. 50

Импульсы с выхода ключевой схемы . 26 через дополнительный выход скелеты

6 выделения целого числа периодов посту пают также на управляюший вход ключевой схемы 4 и через переключатель 13на соответствуюший вход установки времени- измерения и пуска счетчика 14 времени. Первый импульс, появившийся на дополнительном выходе схемы 6 выделения целого числа периодов, запускает I 60

4 счетчик 14 времени, открывает ключевую схему 4, с выхода которой на вход счетчика-регистора 1 начинают поступать импульсы эталонной частоты P . На инверсном выходе счетчика 14 времени появляется отрицательный импульснопотенциальный сигнал длительностью Г, = 1 10 сек, где К вЂ” натуральное число или нуль, 1 определяемые положением переключателя

13. Зтот сигнал поступает на управляю» ший вход вентиля 15, вследствие чего вентиль 15 закрывается. Второй и последуюшие импульсы частоты „с выхода ключевой схемы 26 через управляемый вход ключевой схемы 27 поступают на основной выход схемы выделения целого числа периодов и далее на управляемый вход вентиля 15 и на счетный вход счетчика-регистра 2. По истечении временного интервала С на инверс»ном выходе .счетчика 14 времени появляется положительный импульсно-потенциальный сигнал, вследствие чего вентиль 15 открывается. Очередной aunymc„ появившийся после прекрашения работы счетчика времени на основном выходе схемы 6 выделения целого числа периодов, проходит через открытый вентиль

15 на занрешаюшие входы ключевой схемы 4 и схемы 6 «ыделения целого числа периодов, на первый управляющий вход ключевой схел ы 5 и на управляемые входы вентилей 8 переноса кодов, вследствие чего ключевая схема 4 и схема 6 выде ления целого числа периодов устанавш ваются в исходное состояние, ключевая схема 5 подготавливается к работе и производится перенос содержимого счетчика-регистра 2 в промежуточный регистр

7.

Пусть в л омент появления импульса на выходе вентиля 15 на вход счетчика» регистра 2 пройдет fl импульсов (tl— число полных периодов частоты Г ). В этом случае ключевая схема 4 будет от,крыта. в течение временного интервала — сек, и следовательно, на вход

У;х, счетчика-регистра 1 пройдет э

Ni=tF9=tl р х импульсов эталонной частоты Г

Счетчики-регистры 1 и 2 реализуют операции счета импульсов и сдвига ре 1 зультатов счета. B исходном состоянии счетчика-регистра 2 с первого выхода декодера 22 поступает сигнал, соответ» ствуюший коду "1". Вентиль 20, выход которого подключен к входу старшего

8Ых,2 1 6Х 1Q Вх >

Вых,g 2 Вх 1О ВХ где 1 - число десятичных разрядов числа

g . Так как число десятичных разрядов счетчика-регистра 1 равно (Ql +1 ), то очевидно, результат счета счетчиком числа периодов эталонной частоты F будет представлен в счетчике 19 счетчика-регистра

1 в виде числа

Разряда ПЪ вЂ” разрядного декадного счет- чика 19, будет открыт, а остальные вентили 20 будут закрыты сигналами, corn ветствуюшими коду "0 . Импульсы источ-! ника счетных илшульсов начинают поступать через управляемый вход открытого вентиля на счетный вход старшего разряда декадного счетчика 19. Импульс переполнения декады старшего разряда счетчика

19 поступает на счетный вход этой же декады и на счетный вход счетчика 21.

Счетчик 21 фиксирует число переполнений, декады старшего разряда счетчика 19, следовательно, после 1. -го переполнения декады старшего разряда счетчика 19 источник счетных импульсов будет подключен к счетному входу m-!,- го разряда этого счетчика. Старший разряд любого числа, записанного в счетчике 19, всегда будет находиться в старшем разряде этого счетчика, следовательно, результат счета числа периодов измеряемой частоты F х будет представлен в счетчике 19 счетчик ка-регистра 2 в следующем виде:

Я=и 10

Игэ m -$ — р 10

Х где S — число десятичных разрядов числа

Й1. К моменту окончания работы счетчиков-регистров 1 и 2 с выходов декад старших разрядов этих счетчиков на суммирую>ций и вычитаюший входы реверсивного счетчика 9 поступит соответственно (S -1) и (r -1) импульсов, следовательно, в реверсивном счетчике 9 будет зафиксировано число

R,=R,+(8-1)-(1-1)= m+S-r К,-2 .

После переноса числа Q в промежуточный регистр 7 на кодовые входы управляемого делителя 3 будут поступать сигналы, соответствуюшие двоично-десятичным кодам чисел P и Q, Принцип действия управляемого делителя

3, образованного управляемым однодекадным делителем 23 с включенной на входе схемой 25 запрета, а на выходе последовательно включенныМи однодекадными умножителями 24, заключается в следующем.

Числа, зафиксированные в счетчике-регистре 1 и промежуточном регистре 7, можно записать в виде многочленов

fll m " "1

Р=:Е Р-10 =Р 10 +Р 10 ... P,1O+Ð6;

i=0

JJ>-1 j >>>-1 m-2 О

Z 1О 1() 1О )O

o

Ф, 1Ф двоична-десятичными кодами в (-ых

10 декадах счетчика-регистра 1 и нромежу точного регистра 7.

Каждая декада умножителя имеет два основных и один вспомогательный выходы и реализует следуюшие взаимно незави15 симые коэффициенты умножения, заданные правильной дробью ;- О 1 а=10 "5=10

20 Частоты на первол> и втором основных и вспомогательном выходах умножителя будут соответственно равны

1 Вых,5 3 Вх 10 Вх где — частота на входе однодекадного умножйтепя.

Так как вспомогательный вь>ход каж» дой предыдушей декады умножителя 24 соединен с входом каждой последуюшей декады, а выходы выдачи кодов >1 младших разрядов (m + 1 ) — разрядного сч ет чика-регистра 1 и выходы выдачи кодов

173 разрядного промежуточного рет истра

7 подключены к входам приема кодов соответствуюших декад умножителя, то общие коэффициенты умножителя будут равны

45 щ! 1 О

1P +...iР10 P 10

К 31= 10

tn-1 0

Ä 1O „,+ 11О+ У0

50 Ку =

> а частоты повторения импульсов, поступаюших с объединенных первых и объединенных вторых выходов умножителя, будут соответствовать значениям р-Я 10

F»>ху З7вых дм 1О»>х А25

60 Ьых у2 Уа ьыхд25 10" вых.Д2З >

481851 где вых.д.23 - частота повторения импульсов на выходе однодекадного делителя 23.

Первые выходы декадного умножителя

24 подключены к входу запрешения схемы

25 запрета, реализуюшей операцию вычитания частот, следовательно, с выхода схемы запрета на вход однодекадного делителя 2 3 импульсы будут поступать с частотой повторения, равной .Р-P 10 вхдл= вхдь Bb+.)г1 = вх.A5 „ гвых.дц, где F ax.д.3 - частота повторения импульсов на входе управляемого делителя 3; вх.д.2 3- частота повторения импульсов на входе однодекадного делителя

23.

Так как выходы выдачи кодов декады старшего разряда счетчика-регистра 1 подключены к входам приема кодов однодекадного управляемого делителя 23, то коэффициент деления делителя 2 3 будет равен числу Ргп, а частота повторения импульсов, поступаюнгих с выхода этого делителя на вход умпожителя 24, будет равна

F вл.р, úç ВЫХ Дйв Р гП или, учитывая, что р-р„ю

FBх 23 вх.р,3 10m вг1х Д23 можно записать

f0 вых.Д23 Р Вх.4 3 Частота повторения импульсов, поступаю° ших и объединенньгх вторых выходов умножителя 24, т.е. с выхода управляюшего дегпгтеля 3, будет равна

0, ВыхдЗ 72FsblX.ð23 р ВХ.Д3 следовательно, делитель 3 реализует дробный коэффициент деления вида — ) 1., P числитель и знаменатель которого йредставлены двоичнс -десятичными кодами.

Очевидно, что после переноса в рсл1ежуточный регистр 7 содержимого счетчикарегистра 2, коэффициент деления управляемого делителя 3 автоматически устанав« ливается равным P Fg г.- s +1

К = — = — 10

Гq F„

Выходной импульсный сигнал вентиля

15 через элемент 18 задержки поступает также на выходы гашения декад счетчикарегистра 2 и через переключатель 12— не,выходы установки времени измерения и пуска счетчика времени 14. Счетчикрегистр 2 устанавливается в исходное положение и запускается счетчик времени, причем на прямом выходе счетчика времени появляется положительный потен5 цивльн<>-импульсный сигнал длительностью

Ъ = 1 10 2, где к — натуральное

2 число или нуль, определяемые положением переключателя 12. Этот сигнал поступает на второй управляюший вход ключевой

10 схемы 5, вследствие чего источник эталонной частоты через управляемый вход этой схемы подключается к .входу управ ляемого делителя 3. Очевидно, что частота повторения импульсов, поступаюших 15 с выхода управляемого делителя 3 на вход счетчика-регистра 2, будет равна (), з-г-1

Э г Вых.д3= р Fэ Fx10 к

20 )<лючевая схема 5 находится в открытом состоянии в течение временного интерва» ла 2, следовательно, на вход счетчикаt регистра 2 пройдет

"ь

N 2 живых.д 3 = х 10 импугп сов. Результат счета в счетчикерегистре 2 фиксируется в виде числа ггг - t - К 2 - r i S - 1

Ng=Fx 10 г где (— число десятичных разрядов числа

30 Й . К моменту окончания работы счет

t чика-регистра 2 с выхода декады старшего разряда этого счетчика на вычитаюший вхо; реверсивного счетчика 9 поступит ((- 1 ) импуггьсов, вследствие чего в реверсивном

35 г четчике 9 будет зафиксировано число

3 2

Так как кодовые выходы счетчикарегистра 2 и реверсивного счетчика 9

4р подключены к входам приел а кодов блока 17 индикации результатов измерений и указания. положения запятой, результаты измерений частоты Fx áóäóò представлены на цифровом табло блока 1 7

45 индикации в виде десятичног о кода числа

Fx (0 Ф ггг ч - г - к, - г -1 а положение занят; и будет зафиксировано перед (N+S — (- К г — " 1 ) мггадшими разрядал и этого же .числа.

30 Часто гомер позволяет производить измерения с точностью до S - (f - 1) знака после запятой, причем положение ств шего разряда результата измерений фиксируется в старшем разряде блока цифровой индикации.

Предмет изобретения

Цифровой частотомер, содержаший переклкчатели, переключаемый счетчик

481851

10 времени, блок цифровой индикации резущ татов измерений и указания положения запятой, схему выделения целого числа - периодов измеряемой частоты, схему синхронизации, промежуточный регистр, с включенными на входах вентилями переноса кодов, две ключевые схемы, вентиль и элемент задержки, о т л и чающийсятем, что, сцельюрас» ширения функциональных возможностей и упрощения, он. снабжен двумя счет» чиками-регистрами сдвигающими, декад ным управляемым Ъелителем частоты, реверсивным счетчиком с кодером и схемой "ИЛИ, причем первый счетчикрегистр сдвигающий, промежуточный

1 регистр с вкшоченными на входах вентилями переноса кодов, декадный управляе» мый делитель частоты и второй счетчик5 регистр сдвигающий соединены последова тельно, выходы счетчиков-регистров сдвн» гаюших подключены к входам реверсив ного счетчика, выходы ключевых схем соединены с входами счетчиков-регистров

>6 сдвигающих, выход схемы ИЛИ подключен к входу одного из счетчиков-регистр» ров, а входы-к выходу схемы выделения целого числа цериодов измеряемой частоты и к выходу декадного управляемого

1б делителя частоты соответственно.

Заказ ) @

Hsa Я фЯ тю gpss

Подписное

ЦН11ИГ1И Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Берег..ковская наб., 24

Составитель В.Степанов

Редактор Т.Иванова Техред И.Карандашовв 1<орректор Л.Котова