Цифровой частотомер Советский патент 1986 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к цифровой измерительной технике, может найти применение для точного и ускоренного измерения сигналов низкой и инфранизкой частоты с представлением результатов измерения в единицах частоты и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1190285о

Целью изобретения является упрощение устройства за счет более простого выполнения блока формирования первого измерительного интервала.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового частотомера Цифровой частотомер содержит источник 1 образцового периода Т, первый 2 и второй 3 элементы И, первый триггер 4, счетчик 5 с последовательно соединенными декадами; 5-1 , 5-2, оо. ,5-k, формирователь 6 временных интервалоВдВ составе которого дешифратор 7 кода, элемент ИЛИ 8 и блок 9 формирования первого измерительного интервала, первый формирователь 10, соединенный с шиной 11, второй формирователь 12 коротких импульсов, третий элемент И 13, второй триггер 14, шины 15 запуска, регистр 16 сдвига, умнолситель 17 кода, вентильную группу 18, устройство 19 индикации. Блок 9, кроме того, содержи элемент И 20 и триггер 21. В цифрово частотомере выход источника 1 образцового периода - кварцевого генератора подключен к первому входу логичес- 35 когсР элемента И 2, второй вход кото рого совместно с первым входом логического элемента И 3 подключен к выходу триггера 4. Выход элемента И 2 подключен к входу счетчика 5 формирователя 6 временных интервалов, Счетчик 5 состоит из последовательного соединения К счетн пс декад 5-15-k, работающих в двоично-дерятичном самодополняющемс коде, причем выходы всех разрядов декад счетчика 5 через дешифратор 7 кода нуля подключены к первому входу логического элемента ИЛИ В, второй вход которого через блок 9 формирования первого из- 50

мерительного интервала подключен к выходу первой счетной декады 5-1 Второй вход логического элемента И 3 через формирователь 10 импульсов соединен с входной шиной 1I измерителя частоты и через второй формирователь 12 импульсов подключен к первому входу логического элемента И 13, второй

вход которого через триггер 14 подключен к шине 15 Запуск и к второму входу блока 9, а выход - к единичному входу триггера 4„ Нулевой вход

триггера 4, в свою очередь, подсоединен к нулевому входу триггера 14 и первому входу регистра 16 сдвига, счетный вход которого совместно с входом установки в О умножителя 17

кода подключен к выходу логического элемента И 3 Счетный вход умножителя 17 кода подключен к вьгсоду логического элемента И 2, а выходы его двоичных разрядов соединены с входами двоичных разрядов декад счетчика 5 через вентильную группу 18, управляюшлй вход которой совместно с входом регистра 16 сдвига присоединены к выходу логического элемента ИЛИ 8,,

Выходы двоичных разрядов регистра 16 сдвига подключены к устройству 19 индикации.

Блок 9 формирования первого измерительного интервала содержит логический элемент И 20, первый вход которого с;оединен с выходом первой декады 5-1, а второй вход подключен k единичному выходу триггера 21, единичный вход которого подключен к шине 15 запуска, а нулевой вход соединен с выходом логического элемента

И 20 и входом логического элемента ИЛИ 8 о

Умножитель 17 кода представляет 40 45

нормализованы по амплитуде и длительности.

Вентильная группа 18 соединяет выходы двоичных разрядов умножителя 55 17 кода с входами двоичных разрядов .декад счетчика 5 так, что число, имеющееся в умножителе 17 кода, при подаче на управляющий вход вентильной собой умнозкитель на коэффициент 9 кода того числа импульсов с периодом Тд, которое поступает на его счетный вход. Результат умножения получается в реальном времени. Формирователь 10 импульсов формирует из входного измеряемого сигнала короткие, нормализованные по амплитуде и длительности импyльJCы, Период следования этих импульсов равен периоду исследуемого сигнала с частотой Формирователь 12 импульсов формирует импульсы, фронт которых совпадает со срезом выходных импульсов, формирователя 10.. Эти импульсы также группы 18 сигнала записывается в счетчик 5 в дополнительном коде. Цифровой частотомер работает сл дующим образом. В исходном состоянии счетчик 5 регистр 16 сдвига обнулены, тригге 4 и 14 находятся в нулевом состоянии, при котором на их выходах, по ключенных к логическим элементам И 3 и 13,.отсутствует высокий потенц ал, т„ео логические элементы И 2, и 13 заперты. Цепи установки этих элементов в исходное состояние для упрощения на чертеже не показаны Поступающий на входную шину 11 сигнал измеряемой частоты преобразу ется в формирователе 10 импульсов в короткие нормализованные импульсы, поступающие на закрытьш пока логич кий элемент И 3 и на формирователь 12 импульсов, в котором формируется еще одна импульсная последовательность с тем же периодом Т 1/f , но фронты импульсов этой последовательности формируются в моменты срезов импульсов на выходе формиров теля 0„ Эти импульсы поступают на закрытый пока логический элемент И 13. Измерения начинаются с момента подачи на шину 15 запуска запускающего сигнала, который поступает на единичные входы триггеров 14 и 21, Триггер 14 под действием этого сигнала переходит в единичное состояни и открывает логический элемент И 13 Триггер 21 под воздействием импульс запуска в зависимости от своего пре него состояния либо переходит в еди ничное состояние, либо подтверждает это состояние, при котором на логический элемент И 20 подается разрешающий сигнал. Первый же после откры тий элемента И 13 импульс с выхода формирователя 12 импульсов проходит через логический элемент И 13, поступает на единичный вход триггера 4. Триггер 4 переводится в единично состояние и разрешает прохождение импульсов с источника 1 образцовых периодов через логический элемент И 2 на счетные входы счетчика 5 и умножителя кода 17. Поступаюшзие на вход счетчика 5 с выхода логического элемента И 2 импульсы образцовых периодов То начинают менять состояние первой декады 15-1..После того, как на вход декады 1А4 5-1 поступит десять импульсов, декада переполнится и на ее выходе, соединенном со счетной декадой 5-2 и с логическим элементом И 20, появляется сигнал, который проходит через логический элемент И 20, переводит триггер 21 в нулевое состояние и через логический элемент РШИ 8 поступает на вход регистра I6 сдвига и управляющий вход вентильной группы 18. Поскольку за время, соответствующее интервалу в десять периодов Т, после окончания выходного импульса формирователя 10 следующий импульс измеряемого сигнала не появляется, то на счетный вход реверсивного счетчика с выхода логического элемента И 3 импульсы не поступают и сдвигающий сигнал, сдвигая на разряд всю информацию, практически не изменяет код о, зафиксированный в регистре 16 сдвига, К этому же моменту переполнения декады 5-1 на вход умножителя 17 кода поступают те же десять сигналов, т.е. в умножителе формируется код, соот- . ветствующий числу 90, Выходной импульс логического элемента ИЛИ 8, поступая на управляющий вход вентильной группы 18, открывает логические элементы И последней, в результате чего в декады счетчика 5 записывается дополнительный код числа 90, т.е. код N - 90, где N - емкость счетчика 5. Последующие импульсы с выхода логического элемента И 2 увеличивают этот код и код, существующий в умножителе 17 кода. После того, как на счетчик 5 и умножитель 17 кода поступят 90 импульсов (а всего с момента открытия логи-ческого элемента И 2 100 импульсов Т ), счетчик 5 переполнится и возвратится в исходное нулевое состояние, на что тотчас отреагирует дешифратор 7 кода нуля, который выработает сигнал, поступающий на логический элемент ИЛИ 8 и через него на вход регистра 16 сдвига и управляющий вход вентильной группы 18. Если в интервале в 100 Тд не последовало импульсов на выходе логического элемента ИЗ, то регистр сдвига опять зафиксирует ули во всех своих разрядах, а код исла 900 на выходах умножителя ода перепишется в счетчик 5 в виде ода числа N - 900. Еще через 900 Т (т.е. после общего подсчета 1000 импульсов с периодом Тд) при условии отсутствия сигналов на выходе логического эле-; мента И 3 срабатьшает дешифратор 7 кода нуля, подтверждает нули во всех разрядах регистра 16 сдвига, код числа 9000 на выходах умножителя 17 кода переписывает в счетчик 5 в виде кода числа N - 9000 и т.д. Таким образом, в интервале между первым импульсом, прошедшим логический элемент И 13, и первым импульсом на выходе логического элемента И 3 (а это практически интервал, равный Т l/fy) на выход логического элемента ИЛИ 8 поступает серия импульсов, каждый i-й из которых отдален о момента открытия логического элемент И 2 на 10 Т„ „ Импульс, появивпшйся на выходе ло гического элемента И 3, поступает на вход сброса умножителя 17 кода и на счетный вход регистра 16 сдвига. В умножителе 17 кода этот импульс пере водит общий счетчик умноженного кода в нулевое состояние, после чего умно житель начинает процесс умножения сначала, поскольку счетные импульсы с периодом TQ продолжают поступать на его счетньй вход с логического элемента И 2. Импульс, появившийся на счетном входе регистра 16 сдвига, переводит первую декаду регистра в состояние В дальнейшем работа устройства продолжается аналогично: импульсы исследуемой последовательности с выхода логического элемента И 3 обнуля ют счетчик умножителя 17 кода, заставляя его каждый раз начинать подсчет с умножением на 9 с нуля, и уве личивают код, зафиксированный в де/ ч л каде (первой) регистра 16 сдвига, на единицу. Это продолжается до поступления очередного импульса с выхода депшфратора 7 кода нуля. В момент появления этого импульса в первой декаде регистра сдвига зафиксировано число N , соответствующе первой значащей цифре значения измеряемой частоты, а в счетчике ьт ножителя 17 кода зафиксировано число 9 дТ,/Тд, где дТ - разность между длительностью интервала от момента открытия логического элемейта И 2 до момента появления импульса на выходе 1 146 дешифратора 7 кода нуля и длительностью интервала в N Т. Импульс с выхода логического элемента ИЛИ 8 поступает на вентильную группу 18, которая фиксирует в счетчике 5 код, соответствующий числуN9 , и на вход регистра 16 сдвига, который передвигает код числа Nj из первой декады во вторую, код О во все последующие декады и обеспечивает код числа О в первой декаде. В дальнейшем работа частотомера осуществляется аналогично: в интер вале времени между сигналами на выходе логического элемента ШМ 8, рав- ном (9 аТуТд) Т, 9 лТ, первая декада регистра 16 сдвига подсчитывает число N импульсов на выходе логического элемента ИЗ, кроме того, каждый из этих импульсов обнуляет счетчик умножителя 17 кода, заставляя его каждый раз начинать подсчет с умножением на 9 с нуля Очередной импульс с выхода дешифратора 7 кода нуля формирует в счетчике 5 код числа N - 9 йТ„/Т„, где &Т„ - интервал между моментом появления сигнала на выходе дешифратора кода нуля и моментом появления предшествующего ему импульса на выходе логического элемента И 3, а также сдвигает информацию в регистре 16 сдвига: код К, из второй декады переписьшает в третью, код N из первой декады переписывает во вторую, формирует код числа. О в первой декаде и подтверждает нули во всех старших разрядах, начиная с четвертой. Подобный принцип работы частотомера повторяется до тех пор, пока не заполнятся все декады регистра сдви- . га. В этом случае выходной, сигнал элемента ИЛИ 8, не сдвигая информацию в регистре сдвига, поступает, на выход регистра 1Ь сдвига, откуда следует на нулевые входы триггеров 4 и 14, Оба триггера переходят в нулевое состояние, элементы И 2 и 13 запираются и частотомер прекращает измерение На табло устройства 19 индикации высвечивается результат измерения. Для повторного измерения можно подать сигнал на шину 15 запуска. Технические преимущества предлагаемого устройства заключаются в упрощении измерителя, повышении его тех71нолоГической экономичности, снижения стоимости при тех же точностных ха,рактеристиках, что и в известном.. Формула изобретения 5 Цифровой частотомер по авт. св. № 1190285, отличающийся тем, что, с целью его упрощения. блок фор.мирования первого измеритель- 275 148 ного интервала выполнен в внде последовательно соединенных триггера и элемента И, второй вход которого соединен с выходом первой декады счетчика, выход элемента И соединен с входом установки в О триггера и является выходом блока формирования первого измерительного (штервала, шина Запуск соединена с единичным входом триггера.

Изобретение относится к области цифровой измерительной техники, может быть использовано для точного и ускоренного измерения сигналов низкой и инфранизкой частоты с представлением результатов измерения в единицах частоты и является дополнительным изобретением к авт ев № 1190285. Цель изобретения - упрощение устройства о С этой целью в устройстве, содержащем источник 1 образцового периода, злементы И 2, 3 и 13, триггеры 4 и 14, счетчик 5 с декадами ,oo«,, формирователь 6 временных интервалов в составе которого дешифратор 7 кода, элемент ИЛИ 8; формирователи 10 и 12, шины: входную П, запуска 15,,регистр 16 сдвига, умножитель 17 кода, вентильную группу 18, устройство 19 индикации, блок 9 формирования первого измерительного интервала выполнен в виде последовательно соединенных элемента.И 20 и триггера 21. Технические преимущества устройства заключе(Л ны в зттрощении измерителя, повышении его технологической экономичности, с снижении стоимости при неизменных точностных характеристиках. 1 ил. N)