Цифровой частотомер Советский патент 1983 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в цифровых измерительных сис темах непрерывного измерения частоты. Известен двухканальный частотоме содержащий два .счетчика одинаковой разрядности, формирователь импульсов, селектор с двугчя парафазными выходами, управляющий двумя ключами два счетчика коррекции и логическую схему коррекции ij . Недостатками устройства являются низкая надежность и повЕглленное потребление электроэнергии из-за аппаратурного удвоения счетчиков и изза нерационального их использования по времени, так как после окончания счета, считывания кода и обнуления счетчик не используется для счета до начала нового цикла счета. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является полупроводниковый цифровой частото мер, который содержит формирователь импульсов, последовательно соединен ные первый ключ, первый рчетчик, первый селекторный блок и регистратор, последовательно соединенные второй ключ, второй счетчик и второ селекторный блок, а также формирователь эталонных импульсов, включаю щий в себя генератор опорной частоты, последовательно соединенные делитель и триггер временных интервалов , первый выход которого подключен к первому входу перврго ключа, первый вход второго ключа соединен с.вторым выходом триггера временных интервалов, входом первого селектор ного .блока и первой схемы сброса, выход которой соединен с вторьм вхо ДО1 второго счетчика, первый выход триггера временных интервалов подключен к второму входу второго селекторного блока и входу второй схемы, сброса, выход которой соедииен с вторым входом первого счетчика, при этом выход второго селектор ного блока соединен с вторым входом регистратора, вторые входы первого и второго ключей подключены к выходам формирователя шлпульсов 2J . Однако известное устройство имее низкую надежность, большое энергопотребление и вес из-за удвоенного оборудования счетчиков и селекторны блоков. Цель изобретения - повышение надежности и снижение потребляемой мощности. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий фЬрмирователь импульсов, последовательно соединенные первый ключ, первый счетчик, первый селекторный блок и регистратор, последовательно соединенные второй .ключ, второй счетчик и второй селекторньп блок, а также генератор опорной частоты и последовательно соединенные делитель и триггер временных интервалов , первый выход которого подключен к первому входу первого ключа, первый вход второго ключа соединен с вторым выходом триггера временных интервалов, введены блок синхронизации, элемент задержки и формировател ;задержанных импульсов , в ход котого подкл1эчен к второму выходу триггера временных ин-тервалов j первый вы1ход формирователя задержанных импульсов соединен с-ВТОРЫГ1И входами, триггера временных интервалов и второго селекторного блока, выход последнего соединен .с вторым входом первого счетчика, третий вход которого- подключен к второму выходу формирователя задержанных импульсов, третий выход последнего соединен с. вторым входом первого селекторного блока, четвертый выход формирователя задержанных импульсов подключен к второму входу второго счетчика, при этом выход формирователя импульсов подклк)чен к первому входу блока синхронизации, выход последнего соединен с вторыми входами первого и второго ключей, причем второй вход блока синхронизации подключен к вы- ходу генератора опорной частоты и. . входу элемента задержки, выход последнего соединен с входом делителя. На чертеже изображена блок-схема цифрового частотомера. Цифровой частотомер содержит формирователь 1 импульсов, блок 2 синхронизации, генератор 3 опорной частоты, первый и второй ключи. 4 и 5, триггер б временных интервалов, делитель 7, элемент 8 задержки, первый счетчик 9, формирователь 10 задержанных импульсов , второй счетчик 11, первый селекторный блок 12, ре гистратор .13 и второй селекторный блок . Устройство содержит последовательно соединенные первый ключ 4, первый счетчик 9, первый селекторный блок 12 и регистратор 13, последовательно соединенные второй ключ 5, второй счетчик 11 и второй селекторный блок 14, а также генератор 3 опорной частоты и последовательно соединенные делитель 7 и триггер б временных интервалов, первый выход которого подключен к первому входу первого ключа 4, первый вход второго ключа 5 соединен с вторым выходом триггера б временных интервалов, формирователь 10 эадержанйых импульсов, вход которого подключен к второму выходу триггера б временных интервалов, первый выход формирователя 10 задержанных импульсов соединен с

вторыми входами триггера 6 временных интервалов и второго селекторного блока 14, выход последнего соединен с вторым входом первого счетчика 9, третий вход КОТОРОГО подключен к второму выходу форг-шрователя 10 задержанных импульсов, третий выход последнего соединен с вторым входом первого -селекторного блока 12, четвертый выход формирователя 10 задержанных импульсов подключен к второму входу второго счетчика 11, при этом выход формирователя 1 импульсов подключен к первому входу блока 2 синхронизации, выход последнего соединен с вторыми входга-т первого и второго ключей 4 и 5, причем второй вход блока 2 синхронизации подключен к выходу генератора 3 опорной частоты и- входу элемента, 8 адержки, выход последнего соединен с входом делителя 7.

Цифровой частотомер работает следующим образом.

Напряжение измеряемой частоты FX поступает на формирователь 1 импуль сов, который вырабатывает импульсы измеряемой частоты с постоянной амплитудой и длительностью. В блоке синхронизации производится синхрониэацйя импульсов измеряемой частоты импульсами РОП генератора 3 опорной частоты.

Синхронизированные импульсы измеряемой- частоты пocтSпaют на первые входы первого 4 и второго 5 ключей. Поочередное отпирание первого 4 и второго 5 ключей производится с помощью триггера 6. временных интерт валов. Время измерительного интервала, в течение которого производится формирование кода, пропорционального измеряемой частоте, определяется частотойРОП генератора 3 опорной частоты и коэффициентом деления .делителя 7.

С помощью элемента 8 задержки обеспечивается сдвиг на время J

от момента переключения триггера б временных интервалов и ближайшего синхронизированного импульса измеряемой частоты.

Пусть триггер 6 временных интервалов переключил.ся в состояние О. При этом первый ключ 4 закрыт,а вто- рой ключ 5 открыт и штульсы измеряемой частоты поступают на вход второго счетчика 11. Одновременно с заполнением второго счетчика 11 производится формирование последовательности из четырех управляющих импульсов формирователем Ю задержанных импульсов. На третьем выходе формировате 1Я 10 задержанных импульсов вырабатывается импульс опроса состояния первого счетчика 9 с помсяцью

первого селекторного блока lid и передача кода первого счетчтка 9 в регистратор 13. Затем вырабатывается на втором выходе форь1Ирователя 10 задержанных импульсов импульс сброса первого счетчика 9. По первому задержанному импульсу, выработанному на первом выходе формирователя 10 задержанных импульсов, производится опрос состояния второго счет0чика 11 и передача его кода в первый счетчик 9 с помощью второго селекторного блока 14. Одновременно первый задержанный импульс переключает триггер временного интервала в состояние 1, приводящее к открывс1нию перйо5го ключа 4 и закрыванию второго клпча 5. Таким образом, первый счетчик 9 подготовлен к продолжению цикла измерения частоты, начатого вторьи счетчиком 11.

0

Переключение триггера 6 временного интервала по первому задержан.но- , му импульсу происходит только между . импульсами измеряемой частоты. По четвертому задержанному импульсу

5 формирователя 10 задержанных импульсов производится сброс второго счетчика 11. Одновременно производится заполнение счетчика9 до момента переключения триггера 6 временного

0 интервала в состояние О по импульсу с выхода делителя 7. Затем цикл измерения повторяется.

Выработка управляющих импульсов формирователя 10 задержанных импуль5сов производится после окончания переходных процессов в первом счетчике 9 с учетом задержки.

Разрядность п второго счетчика 11 должна быть такова, чтобы его время накопления 1i Ц01 к было не менее суммар0ного времени переходных процессов Су в первом счетчике. 9 и времени выработки и исполнения управляющих команд формирователя 10 задержанных

импульсов, т.е.S ч+.в

5

t-Qfl J - V-Qp

при условии, что быстродействие устройства - 2 РОП , а максимально измеряемая частота оп Обычно с у и

0

г- в многоразрядных счетчиках.величи оп - ны одного порядка, поэтому разрядность второго Счетчика много меньше разрядности первого счетчика. Эффек5тивность аппаратурного сокращения растет с увеличением быстродействия устройства и разрядности первого счетчика.

Аппаратурное сокращение приводит

0 к повышению надежности, снижению энергии потребления, массы и габаритов устройства. Аппаратурное сокращение произведено при сохранении режима непрерывного измерения прототи5па.

Кроме того, введение синхронизации 00 введение сдвига интервала

на время фор 1ирвоание синхрон.ныЛ с FX управляющих импульсов опроса и сброса увеличивает точность измерения, так как исключается возможность их совпадения с Гл .В известном частотомере совпадение со сбросом может приводить к ошибке измерений.

ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР, содержащий формирователь импульсов, пос- ледовательно соединенные первый ключ, первцй счетчик, первый селекторный блок и регистратор, последовательно соединенные второй ключ, второй счетчик и второй селекторный блок, а также генератор опорн 1й час-; тоты и блок и последовательно соединенные делитель и триггер временных интервалов, первый выход которого подключен к первому входу первого ключа, первый вход-второго ключа соединен с вторым выходом триггера временных интервалов, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и снижения мощности потребляемой энергии,.в него введены блок синхронизации, элемент задержки и формирователь задержанных импульсов, вход которого подключен к второму выходу триггера временных интервалов, первый выход .формирователя задержанных импульсов соединен с вторыми входами триггера- временных интервалов и второго селекгьрного блока, выход последнего соединен с вторым входе первого счетчика, третий вход которого подключен к второму выходу формирователя задержанных импульсов, третий выход последнего соединен с вторым входом первого селекторного блока, четвертый выход фо1 ирователя задержанных .импульсов подключен к второму входу W второго счетчика, при этом выход . формирователя импульсов подключен к первому входу блока синхронизации, выход последнего соединен с ВТО1ЙЛМИ входами первого и второго ключей, причем второй вход блока синхронизации подключен к выходу генератора опорной частоты и входу, эле о 4 :о эр .мента задержки, выход последнего соединен с входом делителя. ND

И