Цифровой частотомер

Цифровой частотомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсннк

Соцналмстнчесинк

Республик (iiI834566 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 05.04.79 (2)) 2747159/18-21 с присоединением заявки Нй{51)М.. Кл:

G 01 R 23/10.(23) Приоритет

Гоаударотоенный комитет

СССР

Опубликовано З0.05,8 1..Бюллетень М 20

60 аелам изобретений и открытий (53) УД К 621.317..76 (088.8) Дата опубликования онисания 03.06.81 (7! ) Заявитель

Харьковский автомобильно-дорожный институт (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОЧ ОМЕР

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения среднего значения частоты.

Известен цифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, фор5 мирователи. импульсов, триггер, импульсно-потенциальный ключ и счетчики Pl).

Недостаток этого устройства закулючается в пониженной точности, обусловлен-! о ной погрешностью квантования.

Известен также цифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частоты; фсрмирователи импульсов, элемент И, триггер, импульсно-потенциальныв ключи и счетчики. Это устройство снижаег погрешность квантования до величины, зависящей от длительности формируемых импульсов (2).

Однако при измеряемых частотах, близ ких или равных кратным значениям: эталонной частоты, импульс начала измерения, соответствуюший первому совпадению после команды Пуск, поступает либо через

2 значительное время, либо может не поступить вообще.

Наиболее близким к предлагаемому asляется цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератср эталонной частоты, фаэоврашатель, фсрмировагель импульсов, ключ, счетчик, последовательно соединенные втсрой фсрмирователь импульсов, второй ключ и второй счетчик, элемент И, выход которого через триггер подключен ко втсрым входам клю чей, а входы соединены с выходом фазоврашагеля и втсрого формирователя, блок управления, первый вход которого соединен с выходом ттэрвого формирователя, . второй вход - с выходом.элемента И, а выход -. со вторым входом фазовращагеля.

Этот частотомер позволяет измерять и частоты. близкие или равные кратным значениям эталонной частоты ГЗ1.

Недостатком частотомера является r что фазовращатель, обеспечивающий воэможность измерения частот, близких или равных кратным значениям эталонной, частоты, в то же время неизбежно увеличи"; вает погрешность измерения за счет внесения фазовых флуктуаций и т.п. и услож. няет конструкцию частотомера.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты и первый формирователь,10 выход которого соединен с первыми входами первого ключа и элемента И, второй вход последнего соединен с выходом второго формирователя и первым входом второго ключа, выход элемента И вЂ” со вхо«1s дом основного триггера, выходы первого и второго ключей — со входами соответственно первого и второго счетчиков, до° полнительно введены два ключа, два тритгера, два элемента ИЛИ и ждущий мульти- >0 вибратор, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного ключа, второй вход которого подключен к инверсному выходу основного триггера и первому входу второго дополнительного ключа, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика, а выход — со вхо,— дом первого дополнительного триггера, прямой выход которого подклточен к пер.вому входу первого элемента ИЛИ, второй

30 вход которого подключен к прямому выходу основного триггера, первому входу второго дополнительного триггера и первому входу второго элемента ИЛИ, выход первого дополнительного клточа соединен со ! 35 вторым входом второго дополнительного триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно -,ко второму входу второго элемента ИЛИ и третьему входу элемента И, выходы второго и первого элементов ИЛИ соединены

40 со вторыми входами соответственно первого и второго ключей.

На фиг. 1 йриведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства

45 на фиг. 2 — временные диаграммы.

Устройство содержит генератор 1 эталонной частоты, формирователи 2и З, клн>чи 4-7, ждуший мультивибратор 8, элемент И 9, триггеры 10-12, элементы

ИЛИ 13 и 14, счетчики 15 и 16, шину

17 запуска.

Устройство работает следующим образом,:

Формирователь 2 преобразует синусо идальное напряжение генератора. 1 в после- 5 довательность импульсов длительностью Ч с периодом следования Т вЂ” (фиг, 2Ю).

4 .Эти импульсы поступают на 6ервьте входы

4 элемента И 9 и кпюча 4. Формирователь

3 преобразует входное напряжение частоты f х в поспедовательность импульсов длительностью I- и с периодом следова1 ния Тх =у (фиг. 2Ф), которые поступают на второй вход элемента И 9 и на первый вход ключа 5.

При частотах измеряемого сигнала, не близких и не равных кратным значениям

Хэ, на выходе элемента И 9 появляются импульсы совпадения, средняя величина периода следования которых равна т == ()

1 э,х 2т х э

Максимальная длительность Tg х достигаЭ Х ется при минимальном значении частоты измеряемого диапазона. Длительность им/ пульса ь„т ждущего мультивибратора выбираетсяя равной

К Т

3 Х 1тт0 х где К вЂ” коэффициент, учитывающий. .. возможность колебаний Тэ у для конкрет1 ного значения х, (в данном случае .„) в некотором диапазоне, k o 1.

После поступления импульса с . шины

17 запуска (фиг. 2,а) на мультивибратор

8 последний запускается, начиная формировать импульс < (фиг. 2Я). Если до его окончания на выходе элемента И 9 возникает импульс совпадения, ro триггер

10 перебрасывается, что приводит к закрыванию нормально открытых ключей 6 и 7 и открыванию ключей 4 и 5. В счетчиках 15 и 16 начинается подсчет импульсов эталонной и измеряемой частоты.

По окончании импульса Т gs продифференцированный перепад напряжения (схема дифференцироваНия не показана) поступает на второй ключ 6, но не проходит через него, состояние триггера 11 не изменяется. При поступлении второго по времени импульса совпадения на вход триггера 10 последний возвращается в исходное состояние, закрывая ключи 4 и

5, Результат измерения определяется по по кодам ттт и и, зафиксированным соответственно в счетчиках 15 и 16. ) Х= т з ()

В случае, если в течение интервала воемени ьт,т после поступления импульса с шины запуска элемент И 9 не выделяет ни одного совпадения и триггер 10 не перебрасывается, то импульс, соответст« вуюший окончанию V.HS проходит через

5 8345 нормально открьггый ключ 6 и перебрасывает триггер 11. Последний блокирует элемент И 9 и открывает ключ 4. Начинается запопнение счетчика 15 импульсaми эталонной частоты.

При частотейх,(фиг. 2) близкой или равной кратным значениям э, временной интервал МТэ равен временному интервалу NTy, с погрешностью, определяемой близостьто.Тэ иРТх (p — коэффициент крат- т0 ности). При дТ=ТЭ.РГ„=О эта погрешность также равна нулю. Оценим величину Ь Г в случае не кратных, а близких к кратным значениям „и Х, при этом имеет место плавное смешение им- (5 пульсов одной последовательности относительно импульсов другой, причем на каждом периоде этот сдвиг равен Т. Так как для выше приведенного примера „ > С, то количество таких сдвигов (а, следова- 20 тельно, и периодов Тэ ) не менее — =10 б

Г

Тогда ЬТ не более

Э т1ифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор;; эта- . г лонной частоты и первый формирователь, выход которого соединен с первыми входами первого ключа и элемента И, второй вход последнего соединен с выходом второго формирователя и первым входом второго ключа, выход элемента И соединен со входом основного триггера, выходы первого и второго ключей соединены со входами соответственно первого и второго счетчиков,отличающийся тем,что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены два ключа, два триггера, два элемента ИЛИ и ждуший мультивибратор, выход которого соединен с первым входом первого дополнительного ключа, второй вход которого подключен к инверсному выходу основного триггера и первому входу второго дополнительного ключа, второй вход которого сое -, динен с выходом первого счетчика, а выход — со входом первого дополнительного триггера, прямой выход когорого подключен к первому входу первого элемента

ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу основного триггера, первому входу второго дополнительного триггера и первому входу второго элемента

ИЛИ, выход первого дополнительного ключа соединен со вторым входом второго дополнительного триггера, прямой и. инверсный выходы которого подключены соот.— ветственно ко второму входу второго элемента ИЛИ и третьему входу элемента И, выходы второгс и первого элементов ИЛИ соединены со вторыми входами соответственно первого и второго ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орнатский П. П. Автоматические ( измерения и приборы, К. Виша школа", 1971, с. 394.

2. Авторское свидетельство СССР № 350167, кл. Н 03 К 13/20, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 612179, кл. Cj 01 R 23/10, 1977.

50

Таким образом, если в течение времени ь| 0 нет совпадений, то это говорит О:том, что частоты f u f кратны

Э Х 30 или близки к кратным, причем это определяется с погрешностью, зависящей or

АТ ((ъ . Йпя измерения Ех в этом случае формируется эталонный измерительный интеРвал 6ц,4=Та М (фиг. 23), а ве3S личина И выбирается из условия Гэ. М>)

>>Тх с = .. Зля этого выход

М разряда счетчйка хо,, соответствующего

У х татт5

1 подсчету И импульсов, соепинен через нормально открытый ключ 7 с триггером 40

12, и два последовательно идущих импульса, поступающие: на вход триггера 12, формируют эталонный интервал Тя ° N, в течение которого открыт ключ 5. Результат измерения определяется как

4! где Й вЂ” код счетчика 16.

В случае, когда окончание импульса у@ совпадает с первым импульсом. совпадения и перебрасываются оба триггера

10 и 11, дпя возвращения одного из

66 6 их в исходное состояние выход триггера .10 соединен со входом установки нуля триггера 11.

Формула изобретения

834566 а

Составитель Л. Плетнева

Редактср К. Лимбак Техред С.Мигунова Корректор М. Немчик °

Заказ 4096/69 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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