Следящий частотомер Советский патент 1986 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к цифровым мс тодам измерения частоты следования импульсов и предназначено для автоматической системы регулирования частоты, для автоматического измерения частоты следования импульсов с выдачей результатов измерения в цифровом коде.

Известен цифровой частотомер, содержащий блок управления,счетчик импульсов измеряемой частоты,реверсив Ш}1Й счетчик,блок исключения потери импульсов измеряемой частоты,формирователь импульсов, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика и входу блока исключения потери импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен с входом счетчика импульсов измеряемой частоты, а также цифровой интегратор, генератор эталонной частоты, первый и второй делители частоты и разрядный регистр, выходы которого подключены к первым входам первого и второго делителей частоты, вторые входы последних соединены с вькодом генератора эталонной частоты,, выход второго делителя частоты соединен, через цифровой интегратор с вычитаю- П1им входом реверсивного счетчика, а также блок памяти, регистр и счетчик адреса, причем выход счетчика измеряемой частоты через запоминающее устройство и регистр соединен с управляющим входом цифрового интегратора, выход первого делителя частоты соединен с первым входом блока управления и через счетчик адреса - со вторым входом блока- управления, зыходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами счетчика измеряемой частоты, блока памяти, блока исключения потери импульсов и регистра, выходы счетчика адреса соединены с адресньми входами блока памяти l .

Недостатком цифрового частотомера является невысокое быстродействие так как результат измерений выдается по истечении m тактов измеряемой частоты. Величина m определяется количеством п - разрядных чисел, записанных в блоке памяти.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее формирователь импульсов, дискретный фильтр, реверсивный счетчик импульсов, группу схем совпадения, делитель частоты.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

генератор эталонной частоты, выход которого соединен со входом делителя частоты, выходы которого соединены со вторыми входами группы схем совпадения, первые входы которой соединены с выходами реверсивного счетчика импульсов, С /ммирующий вход которого соединен с первым выходом дискретного фильтра, второй вход которого соединен с выходом группы схем совпадения, вычитающий вход реверсивного счетчика импульсов соединен со вторым выходом дискретного фильтра. Группа схем совпадения и делитель Чс1Стоты в известном устройстве выполняют функции управляемого делителя частоты Zj .

Недостаток .известного устройства - невысокое быстродействие, так как закон изменения кода N на выходах реверсивного счетчика нелинейный.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет формирования линейного закона изменения кода N на выходах реверсивного счетчика.

Поставленная цель достигается тем,

что в следящем частотомере содержащем генератор эталонной частоты, выход которого через делитель частоты соединен со счетным входом управляемого делителя частоты, разрядные управляющие входы которого соединены с выходами реверсивного счет- ,, суммирующий вход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов, первый вход которого является входом следящего частотомера, вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с вторым выходом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя, вход установки в О управляемого делителя частоты соединен с третьим выходом формирователя импульсов, третий вход которого соединен с выходом делителя частоты.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -.электрическая принципиальная схема формирователя импульсов ; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства, где я - после-, довательность импульсов эталонной частоты на выходе делителя частоты; о - последовательность импульсов измеряемой частоты; Ь - последовательность импульсов на выходе уп3 , 12101 равляемого делителя частоты; -г - код на выходах реверсивного счетчика 5 на фиг. 4 - временная диаграмма работы формирователя импульсов.

Ус:тройство содержит генератор 1 g эталонной частоты, делитель 2 частоты, формирователь 3 импульсов, управляемый делитель 4 частоты, ре- версивньш счетчик 5.

Выход генератора 1 эталонной ю частоты через делитель 2 частоты соединен со входом импульсов счета управляемого делителя 4 частоты, выход которого соединен со вторым входом формирорателя 3 импульсов, тре- jj тий выход которого соединен со входом установки в О управляемого делителя 4 частоты, разрядные управляющие входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика 5, jo вычитающий вход которого соединен со вторым выходом формирователя 3- импульсов, третий вход которого соединен с выходом делителя 2 частоты, суммирующий вход реверсивного счет- 25 чика 5 соединен с первым выходом формирователя 3 импульсов, первый вход которого является входом устройства.

Генератор 1 эталонной частоты фор- . мирует последовательность импульсов высокостабильной эталонной частоты i „

Делитель 2 частоты-расширяет диапазоны измерения частот за счет изменения в широких пределах частоты i,- при изменении коэффициента деления делителя 2 частоты.

Формирователь 3 импульсов форми-- рует три последовательности импульсов , разнесенных во времени. Разнесение импульсов во времени необходимо для исключения возможности сбоя в работе реверсивного счетчика 5 при одновременном поступлении импульсов на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 5. Формирователь 3 импульсов, кроме этого, формирует последовательность импульсов, подаваемых на вход установки в О управляемого делителя 4 частоты.

Формирователь импульсов (фиг,2) состоит из триггеров 6 и 7, подключенных к элементам 2И-НЕ 8 и 9, элемента НЕ 10 и одновибраторов 11-13.

Формирователь 3 импульсов рабо- тает следуюг им образом.

При положительном перепаде на входе с триггер 6 перебрасьшается в

35

40

45

g

j o 5

5

0

5

04

состояние логического О (фиг. 4в). На выходе элемента 2И-НЕ 8 формируется сигнал, зависящий от сигналов на третьем входе формирователя импульсов и на выходе триггера 6. С выхода 2И-НЕ 8 сигнал подается на первый вход одновибратора 11. Одно- вибраторы 11-13 включены таким образом, что формируют импульсы постоянной длительности при положительном перепаде сигнала на первом входе, другой вход постоянно соединен с землей. На выходе элемента 2И-НЕ 8 положительный перепад сигнала (фиг. 4г) формируется при нулевом состоянии триггера 6 и отрицательном перепаде сигнала на третьем входе формирователя импульсов. Положительный перепад сигнала на выходе элемента 2И-НЕ 8 вызьшает выработку импульса на выходе одновибратора 11. Импульс с выхода одновибратора 11 поступает на первый вход одновибратора 2, что вызьтает срабатьтание последнего, и на третьем выходе формирователя импульсов появляется импульс.

Сигнал на первом выходе формиро- вателя импульсов может появиться в момент отрицательного перепада сигнала на третьем входе формирователя импульсов.

На BTopofi вход формирователя импульсов приходит последовательность импульсов iij- с выхода управляемого делителя частоты (см. 4мг, 4ж, точка о) . Работа Триггера 7, элемента 2И-НЕ 9 и одновибратора 13 аналогична работе триггера 6, элемента 2И-НЕ 8 и одновибратора 11 соответственно. Существенным является только то, что сигнал с третьего входа формирователя импульсов поступает на первый вход элемента 2И-НЕ 9 и через элемент НЕ 10. За счет элемента НЕ 10 сигнал на втором выходе формирователя импульсов может появиться в момент положительного перепада сигнала на третьем входе формирователя импульсов. Таким образом, осуществляется разнесение во времени сигналов на первом и на втором выходах формирователя импульсов. На третьем выходе формирователя импульсов сигнал появляется синхронно с появлением импульса измеряемой частоты i«

Предлагаемый следящий частотомер работает в двух режимах.

5

Первый режим - режим суммирования т.е. на выходах реверсивного счетчика 5 значение кода N возрастает до достижения значения Wy , характеризующего величину измеряемой часто- ты f .....

Второй режим - режим слежения, т.е. когда на выходах реверсивного счетчика 5 фиксируется.значение , которое соответствует измеряемой частоте i

В момент времени t на вход устройства начинает поступать последовательность импульсов измеряемой частоты ij( (фиг. З). С приходом каждого импульса измеряемой частоты ij код W на выходах реверсивного счетчика 5 увеличивается на единицу младшего разряда (фиг. 3-.).

Одновременно с этой же частотой i „ сбрасьшается в нуль управляемый делитель 4 частоты. При N М будет верно неравенство

i -i . -i .IL..

- BX 2.

Так как Т -у-, то при N Н вер- но Туд TX

Таким образом, до момента, пока NX за счет периодического обнуления управляемого делителя 4 частоты на выходе управляемого делителя 4 . частоты импульсов не будет, т.е. до момента достижения равенства N N ( реверсивный счетчик 5 будет работать только на сложение и код будет изменяться по линейному закону.

Определим время, необходимое для установления кода N , на выходах реверсивного счетчика 5. Йод N уста

навливается на вьсходах реверсшшого счетчика 5 за время переходного процесса t , которое определяется из выражения

-Ь„ т -NV

45

Tj( -- - период следования

импульсов измеряемой

частоты ix ) Wj( - код на выходах ревер

сивного счетчика 5, i Q величина кода К соответствует измеряемой , частоте i

{ т-- .

к

-X S

б

слежения выполняется

т.е.

J d 2 г, NX

Величина iaa опее ijo i

I f

N -2K-- -,-Последнее вьфажение

другом виде:

NX

X 1

н,

тог

да Ь г-) т.е. время переходного

АЭТ процесса -t не зависит от величины

измеряемой частоты i и определяется разрядностью используемого управляеъ.О го делителя 4 частоты и величиной f j . Следовательно, величина кода

И1

i,

NX, линейно зависит от величины изумеряемой частоты А у

15

20

25

зо

5

0

5

Q 5

Введение связей с третьего выхода формирователя 3 импульсов на вход

установки в О управляемого делителя 4 частоты, а также соединение третьего входа формирователя 3 импульсов с выходом делителя 2 частоты позволяет повысить быстродействие

предлагаемого устройства по сравнению с известным при сохранении точности результатов измерений в широком диапазоне измеряемых частот.

Формула изобретения

Следящий частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого через делитель частоты соединен со счетным входом управляемого делителя частоты, разрядные управляющие входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с первым вьгходом формирователя импульсов, первый вход которого является входом следящего частотомера, вьгчита ющий вход реверсивного счетчика соединен с вторым выходом формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом управляемого дeлитeляJ отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия , вход установки в О управляемого делителя частоты соединен с третьим выходом формирователя импульсов, третий вход которого соединен с вы- ходом делителя частоты.

-j- i7

- I I «

|JuшшlЛJШlJlШlЛJlШlПLlUljшлJШЛлл l

/

I I i I I I I I I I I i .

w

f

-{/

rJ

б

8

г

д

е ж

Редактор А.Егорова

Составитель В.Новоселов

Техред Т.ТуликКорректор А.Обручар

514/54Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ГПШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Изобретейие относится к цифровым методам измерения частоты следования импульсов и предназначено для автоматической системы регулирования частоты, а также автоматического измерения частоты следования импульсов с выдачей результатов измерения в цифровом коде. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем формирования линейного закона изменения кода W на выходах реверсивного счетчика. Устройство содержит генератор 1 эталонной частоты, делитель 2 частоты, формирователь 3 импульсов, управляемый делитель 4 частоты, реверсивный счет- чик 5. Для достижения поставленной- цели в устройстве предусмотрены новые функциональные связи между элементами. Работа устройства г с- няется по временным диаграммам описании изобретения. 4 ил. . § (Л