Цифровой частотомер мгновенных значений Советский патент 1983 года по МПК G01R23/00 

.(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ

- -.: . Изофегение относится к измеритель ной технике и может бъгтъ использовано для контроля, измерения и регистраНИИ частоты в тех случаях, кагда предъявлены высокие требования к точности и быстродействию частотомера, например, в системос контроля и регулирования частоты. Известен частотомер содержащий формирователь-входныхикшупьсов, подключенный через схему управления к импульсов и основанный на при ШШё Подсчета количества периоде® измеряемой частоты за эоалонный промежуток времени Cl3 Недостатком данных устройств являет ся невысокое быстродействие, во много раз превышакшхее длительность периода измеряемой частоты, что обусловлено самим принтпюм дейстоия устройства. Наиболее б;тзким к илобретению является цифровой MflcroroNtep мгновенных значений, содержащий иомеритель периода, подклюмриннГг к jTipaiymwiirHNi входам умножителя частоты (цифрового ИЕПтегратт)ра с последовательным переносом), эталонный генератор, подключенный к счет. ному входу умнгакителя через ключевую схему, счетчик, подключённый к Ьыходу умножителя и триггер, подкгаоченный выходом к входу ключевой схемы, а ; входами - к выходу счетчика и к входу Устройства 12.. Однако данное устройство имеет 6ucTtродействие хуже периода измеряемой частоты и невысокую точность в высокочастотной области диапазону . Невысокое быстродействие объясняет ся тем, что пршессы измерения перио- да и преобразования результата измерения в величину обратаую периоду, разнесены во времени. Низкая точность объясняется следутошим образом. Пусть период Tjj измеряемого сигнала измерен с дискретностью /i-fc. Тогда. дяя частоты fj( измеряемЬго сигйала можно записать Х где Т - реззтштат измерения периода tx, откуда /. Л-. у-, / 1и и TiB. абсолютная погрешность измерения частоты при больших ее значениях приближается к значению самой частоты. Цель изобретений -повышение точности и быстродействия частотомера. Пойгавленная цель достигается тем, что в 1Йфровой частотомер мгновенных значений, содержащий генератор эталонной частоты, умножитель, триггер, введены реверсивный счетчик и дополнител ный умножитель, вход которого соединец с выходом умножителя, управлякяцие входы дополнительного умножителя соединены с управляющими входами умножителя и разрядными выходами реверсИ& ного счетчика, а выход дополнительного умножителя подкпючен к входу Вычитания реверсивного счетчика, вход сложения которого подкпючен к входу умножи теля и выходу генератора эталонной час тоты, управляющий вход реверсивного счетчика соединен с выходом триггера, выход реверсивного сяетчика подключен к S -входу триггера, R -вход которого соединен с входной шиной устройства. На чертеже изображена структурная схема частотомера. Частотомер состоит из генератора 1 эталонной частоты, подключенного через последовательно включенный умножитель частоты 2 и дополнительный умножитель 3 к ВХОДУ вычитания реверсивного счетчика 4, вход сложения которого под ключен к генераторру 1. Выход реверси ного счетчика 4 подключен к ё входу триггера 5, выход которого подключен к управляющему входу реверсивного счё чика 4. Импутосы измеряемой частоты поступают на R -вход триггера 5. Устройство работает следующим офа зом. По началу периода измеряемой часто ты у обнуляется реверсивный. счетчик 4 и триггер 5 устанавливается в положение, при котором реверсивный 4 переключается на режим сложения. Импульсы частотой генератора 1, поступая на ввсод сложения реверсивкого счетчика 4 эепотшют его в течение времени it,,где -И - число разрядов реверсивного счетчика 4. По сигналу переполнения реверсивного счетчика 4 (по окончании времени if)) триггер 5 изменяет состояние и переключает реверсивный счетчик 4 на вычитание. На вход вычитания реверсивного счетчика 4 в соответствии с принципом действия умножителей будет поступать переменная частота , .-Ч 22П где N - текущее значение, числа, записанного в счетчике 4. В конце периода измеряемой частоты результат измерения в виде числа N будет записан в реверсивном счетчике 4..,.., Приращение числа, записанного в счетчице на на каждом :1-Ъм шаге счета происходит за время п1п At- п результат измерейия определяется из решения уравнения КК Cai.El г--.г . i-1 i l€oNt %-12i При достаточно больших значениях n и f (j можно считать, 4T04i- O , тогда это уравнение можно представить в виде XWK ..л ) J f 2 Учитывая, что , в результапгупучаем Оте получаем Таким образом, число получаемое в конце периода Tj, пропорционально измеряемой частоте, причем, зЙ счет того, что период в процессе измерения заполняется уменьшающейся во времени частотой, абсолютная погрещность измерения оказьгоаегся постоянной внутрт /icero -io диапазона измерения от так пП Предлагаемое устройство сушественно превосходит йавесттные частотомеры по точности в высокочастотной области измерения к стродейсггв1зю. Так, например, при а1ачении частоты д 10 и десятаразрядном счетчике диапазон измерения усг|эойства составит ООО Гп с погрешностью за счет д0С1фетности около 1 Гц. Устройство сравнитеяьно легко может бьггь реализовано на современной микроэлбктронной базе, например, на MHKpocxeKfax 155 серии, включакяцей такие элементй как 155ИЕ8 - (6-разрядный умнетситега ЧЕютаты 155ИЕ7-4разрядный реверсивный счетчик, К155ТМ2-2Д-триггера, лошческие эле менты) . Форм у л а и 3 об ретения Цифровой частотомер мгновенных зна чений, содержащий генератор эталонной частоты, умножитель, триггер, о т л и

/ 1

f

СГ2 0Й6 чающийся тем, что, с целью повышения точности и бьигтродействйя, в него введены реверсивный счетчик и дополнительный умножитепь, вход которого соединен с выходом умножителя, управляющие входы дгаюлнительноГо умножителя соединены с управляющими входами умножигеля и выходами реверсивного счетчика, а выхоа Дополнитега ного умножителя подключен к входу вычитания реверсивного счетчика, вход сложения которого подключен к входу умножителя и выходу генератора эгапонной частоты, управляющий вхрд реЬерсивного счётчика соединен с выходом триггера, а выход реверсивного счетчн1щ подключен к -входу триггера, Ц -вход которого соединен с входной шиной устройства. Источники И1 ормации, принятые во внимание при экспер зе 1.Ермолов Р. С. Цифровые частотомеры, Л„ Энергия, 1973, с. 5-10. 2.Ермолов Р. С, Цнф ровые частотомеры, Л., Энергия, . 18 (прототип).