Цифровой периодомер-частотомер Советский патент 1983 года по МПК G01R23/10 

.Изобретение относится к иэмерительной тенике и может быть использовано в широкодиапаэонных цифровых измерителях периода и частоты электрических сигналов.

По основному авт. св. № 815667 известен цифровой периодомер-частотомер, содержащий.последовательно соединенные формирователь импульсов первый ключ, счетчик числа периодов вычислительный блок, последовательн соединенные генератор образцовой частоты, второй .ключ, счетчик импульсов, блок управления, а также триггер пуски, выходы которого соединены через два элемента совпгщейия с триггером .управления, выход которого подключен к вторыг/i входам двух ключей, выход формирователя импульсов соединен с вторыми.входами элементов совпадения, а выход счетчика импульсов - с вторым входом вычислительного блока 1,;.

Известный периодомер-частотомер, имеющий одно значение времени измерения, обладает малы14 быстродействием при измерениях высокочастотных сигналов и, кроме того, не позволяет измерять средний период или частоту сигналов в диапазоне инфранизких частот.

Цель изобретения - повшиение быстродействия и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой периодомер-частотомер, содерх ащий последовательно соединенные формирователь импульсов первый ключ, счетчик числа периодов вычислительный блок, последовательн соединенные генератор образцовой частоты, второй ключ, счетчик импульсов, блок управления, а также триггер пуска, выходы которого соеднены через два элемента совпадения с триггером управления, выход которого -подключен к вторым входам двух ключей, выход формирователя импульсов соединен с вторыми входами элементов совпадения, а выход счетчика импульсов - с вторым входом вычислительного блока, дополнительно введен блок выбора пределов, содер хащи дешифратор числа периодов, регистр числа периодов, дешифратор времени измерения, группу элементов 2И и элмент ИЛИ, причем входы дешифратора числа периодов и деишс атора времени измерения подключены соответствено к выходам счетчика числа периодо и счетчика импульсов, а выходы дешифратора числа периодов и дешифратора времени измерения подключены соответственно к установочным входам регистра -числа периодов и первы вчодам группы элементов 2И, выходы -.которых соединены с порвнлми входами элемента ИЛИ, второй; вход элемента

ИЛИ непосредственно соединен с выходом дешифратора времени измерения, выход элемента ИЛИ подключены к второму входу триггера пуска, а инверсный выход триггера управления соединен с входом сброса регистра числа периодов, выходы которого соединены с вторь1ми входами группы элементов 2И.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого цифрового периодомера-частотомера,

Цифровой периодомер-частотомер содержит формирователь 1 импульсов, первый ключ 2, счетчик 3 числа периодов, вычислительный блок 4, генератор 5 образцовой частоты, второй ключ 6, счетчик 7 импульсов, блок 8 управления,триггер 9 пуска, элементы 10 и 11 совпадения, триггер 12 управления, блок 13 выбора пределов в составе дешифратора 14 числа периодов, регистра 15 числа периодов, дешифратора 16 вреглени измерения, группы элементов 2И 17 и элемента ИЛИ 18.

Выходы триггера 9 пуска соединены через элементы 10 и 11 совпадения с триггером 12 управления, выход которого подключен к вторым входам первого 2 и второго 6 ктаэчей. Выход формирователя 1 импульсов соединен с вторыми входами элементов 10 и 11 совпадения. Выход счетчика 7 импульсов подключен к второму входу вычислительного блока 4. Входы дешифратора 14 числа периодов и дешифратора 16 времени измерения подключены соответственно к выходам счетчика 3 числа периодов и счетчика 7 импульсов, а выходы - соответственно установочHEJM входам регистра 15 числа периодов и первыг/1 входам группы элементов 2И 17, выходы которых соединены с первыми входами элемента ИЛИ18. . Второй вход элемента ИЛИ 18 непосредственно соединен с выходом дешифратора 16 времени измерения, а выход элемента ИЛИ 18 подключен к второму входу триггера 9 пуска. Инверсный выход триггера 12 управления соединен с входом сброса регистра 15 числа периодов, выходы коюрого соединены с вторыми группшли элементов 2И 17.

Цифровой периодомер-частотомер работает следующим образом.

По команде Пуск триггер 9 пуска устанавливается в состояние 1 и открывает элемент 10 совпадения. Цервыг импульсом Начала периода с выхода формирователя 1 через элемент 10 совпадения триггер 12 управления также устанавливается в состЬяние .1 и. открывает . ключи 2 и 6. Импульсы генератора 5 образцовой частоты поступают через второй ключ 6 на счетчик 7. Состояния счетчика 7

импульсов, соответствующие выбранным значениям времени: измерения . в диапазоне от высоких до низких частот, например 0,001, 0,01, 0,1, 1с, ив диапазоне от низких до инфранизких частот, например 10, 20, .50, 100 с, вьщеляет дешифратор 16 времени измерения. Дешифратор 14 числа периодов вьвделяет состояний счетчика 3, соответствующие выбранным значениям числа периодов, например 5, 10 для измерения в ИНЧ и НЧ диапазоне, а для измерения в диапазоне .от низких до высоких частот, например 10, 1000, 100000. .

Выбор .временного интервала измерения производится автоматически в зависимости от частоты измеряемого сигнал.а. Если к моменту достижения счетчиком 7 первого значения времени измерения 0,001 с для сигналов, изменяющихся в поддиапазоне вйше 100 МГц, число периодов составит 100000 и более, то в первый разряд регистра 15 сигналом дешифратора 14 записывается логическая 1. Сигнал с выхода первого разряда регистра 15 разрешает прохождение первого сигнала дешифратора 16, соответствуюцего времени измерения 0,001с, через первый элемент группы элементов 2И 17 и элемент ИЛИ 18 на вход триггера 9 пуска, который устанавливается в состояние О, Па этом выбор предела времени измерения заканчивается, а цикл измерения продолжается до окончания текугчего периода сигн.ала. Если частота измеряегчых сигналов находится в поддиапазоне 10-100. МГц, то число периодов сигнала равное или.большее 100000 может быть достигнуто за время 0,01с. Тогда сигнал с выхода первого разряда регистра 15 разрешает прохоходение второго сигнала дешифратора 16 через второй элемент группы элементов 2И 17 и элемент ИЛИ 18 на триггер 9 пуска. Если измеряемый сигна;; находится в поддиапазоне 10 кГц - 10 МГц, то значение числа периодов равное 100000 за время 0,01с не мокет быть достигнуто. Следовательно, в период разряда регистра 15 сохранится состояние О Первый и .второй сигналы дешифратора 16 не пройдут через группу элементов 2И 17. Таким образом, для си нала в поддиапазоне 10 кГц - 10 МГц может быть сосчитано число периодов равное или большее 1000 за время, измерения 0,1с., При этом во второй разряд регистра 15 сигналом дешифратора 14 записывается логическая 1. Сигнал с выхода второго разряда регистра 15 разрешает прохохадениё : третьего сигнала дешифратора 16, соответствуидего времени измерения 0,1 с, через третий элемент группы элементов 2И 17 и элемент ИЛИ- 18

на триггер 9 пуска. Аналогично происходит .функционирование элементов схемы для сигналов в поддиапазоне 10 Гц - 10 кГц, которыгл соответствует значение времени измерения 1 с и начальное значение числа периодов равное 10.

Измерение средних значений периода или частоты в поддиапазоне 110 Гц производится по сигналу.дешифратора 16, соответствующему.вре0мени измерения 10 с и начальному значению числа периодов ра1зному 10. Для измере11ия средних значений в поддиапазонах 0,25-1 Гц и 0,1 0,25 Гц установлено число периодов

5 равное 5, а время измерения соответ ственно 20 и 50с. При этом разрешение на прохождение сигналов дешифратора 16 времени измерения через группу элементов 2И 17 поступает с вы0хода одного разряда регистра 15, в который записывается сигнал дешифратора 14 для числа периодов равного 5. Измерение срдених или одиночных значений периода или частоты

5 в поддиапазоне ниже 0,1 Гц производится для времени измерения 100 с по сигналу дешифратора 16, который непосредственно поступает на вход элемента ИЛИ 18. В этом случае

0 число усредняемых периодов уменьшает.ся с уменьшением частоты сигналов и для. частоты равной и меньшей 0,01 Гц измерения производятся по одному периоду сигнала.

При установке S состояние О

5 триггера 9 пуска закрывается элемент 10 совпаде-ния и открывается элемент 11.

Ближайшим иьтульсом cf выхода формирователя 1 управляющий триггер 12

0 переводится в состояние О и закрывает ключи 2 и 6. На этом цикл изме рения заканчивается. В паузе ме)хду измерениями код, записанный в счетчике 3 числа периодов, по команде

5 блока 8 управления вводится в вычислительный блок 4, который производит операции деления и умножения для получения периода иличастоты измеряемого сигнала.

0

При реализации указанного способа измерения в широком диапазоне частот от инфранизких до высоких для взаим- . ного перекрытия смежных поддиапазонов необходимо вьщеление пределов по каж5дому временному интервалу измерения. Для этого в дешифраторе 16 времени измерения исключаются младшие разряды при переходе от меньших по длительности значений временных интер0валов к большим. Kpofie Toio, применение дешифратора 16 времени измерения переменной разрядности дает ВОЗМОЖНОСТЬ в диапазоне, инфранизких частот вьзделять циклы измерения с , постоянным числом периодов сигнала

1064223

И изменяемшл времёнHMvi интерваломряемого сигнала обеспечивает универизмерения при уменьшении частоты к .сальность применения цифрового перионижнему пределу.домера-частотомера в широком диапаАвтоматический выбор времени изме-зоне частот с высоким быстродейстренйя в зависимости от частоты измв- .вием и высокой точностью.

ЦИФРОВОЙ ПЕРИОДОМЕР-ЧАСТОТОМЕР ПО авт. св. 815667, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения диапазона измерений) в него дополнительно введен блок вы- бора пределов, содержащий дешифратор числа периодов, регистр числа периодов, дешифратор времени измерения, группу элементов 2И и элемент ИЛИ, причем входы дешифратора числа периодов и дешифратора времени измерения подключены соответственно к выходам счетчика числа периодов и счетчика импульсов, а выходы дешифратора числа периодов и дешифратора времени измерения подключены соответственно к установочным входагд регистра числа периодов и первым входам группы элементов 2И, выходы которых соединены с первыми входами элемента. ИЛИ, второй вход элемента ИЛИ непосреяственно соединен с выходом дешифратора времени измерения, выход элемента ИЛИ подключен к второ1лу входу триггера пуска, а инi версный выход триггера управления соединен с входом сброса регистра (Л числа периодов, выходы крторого соединены с вторыми входами группы cz элементов 2И. а Is5 tsD ОЭ