Цифровой частотомер Советский патент 1988 года по МПК G01R23/02 

12

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в устройствах импульсной и вычислительной техники. Целью изобретения является повьшение точности измерения. Для достижения поставленной цели в устройство, содержащее вычитающий счетчик 3, первый суммирующий счетчик 4, генератор 7 опорной частоты, входной формирователь 8, ключ 9, триггер 10, логические элементы ИЛИ 11 и И 12 и блок 13 управления, дополнительно введены накапливающий сумматор 1, мультиплексор 2, второй суммирующий счетчик 5 и двоичный делитель 6 частоты. Для уменьшения выходной частоты в два раза после второго переполнения счетчика 4 с целью сохранения высокой точности измерений в устройство введен делитель 6 частоты, управляемый счетчиком 5. При этом коэффициент деления двоичного делителя 6 частоты увеличивается в два раза после каждого переполнения счетчика 4. 1 ил. а (Л

//J.

-t

г

ю

«

ZUrHT

н:

I

S +

Изобретение относится к цифровой измерительной технике.

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

На чертеже представлена функциональная схема цифрового частотомера.

Цифровой частотомер содержит накапливающий сумматор 1, мультиплексор 2, вычитающий счетчик 3, первьй суммирующий счетчик 4, второй суммирующий счетчик 5, двоичньш делитель 6 частоты, генератор 7 опорной частоты, входной формирователь 8, ключ 9,- триггер 10, элемент ИЛИ 11, элемент И 12, блок 13 управления.

Второй вход блока 13 управления соединен с выходом переноса первого суммирующего счетчика 4, счетный вход которого соединен с выходом ключа 9, второй вход которого соединен с выходом генератора 7 опорной частоты, четвертый вход блока 13 управления соединен с выходом входного формирователя 8, первая группа входов мультиплексора 2 соединена с инверсной группой выходов первого суммирующего счетчика 4, счетный вход которого соединен с первым входом блока 13 управления и входом установки триггера 10, а выход переноса первого суммирующего счетчика 4 - со счетным входом второго суммирующего счетчика 5, вторая группа входов мультиплексора 2 соединена с группой выходов вычитающего счетчика 3, счетный вход которого соединен с первым выходом блока 13 управления, второй вькод которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 11, второй вход которого соединен с выходом элемента И 12, входом сброса триггера 10 и входом двоичного делителя 6 частоты, группа управляющих входов которого соединена с инверсными выходами второго сум- ьшрующего счетчика 5, а выход делителя 6 частоты - с третьим входом блока 13 управления, выход элемента ИЛИ 11 соединен с тактовым входом накапливающего сумматора 1 и с первым входом элемента И 12, второй вход которого соединен с выходом переполнения накапливающего сумматора 1, группа ин- формационных входов которого соединена с группой выходов мультиплексора 2, управляющий вход которого соединен с выходом триггера 10, выход

входного формирователя 8 соединен с первым входом ключа 9.

Частотомер работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 9 закрыт, накапливающий сумматор 1 находится в единичном состоянии, суммирующий счетчик 4 находится в нулевом состоянии, а суммирующий счетчик 5 - в единичном (при этом коэффициент деления делителя 6 частоты равен 1), в вычитающем счетчике 3 записано число а. Ключ 9 открывается на время, равное одному или нескольким периодам Ту. В течение этого времени импульсы генератора 7 образцовой частоты с частотой следования f поступают на вход суммирующего счетчика 4 Импульс первого переполнения счетчика 4, поступающий на блок 13 управления, обеспечивает прохождение импульсов входной последовательности на вход элемента ИЛИ 11 и импульсов с выхода делителя 6 частоты на счетный вход вычитающего счетчика 3.

Приращение dx входной импульсной последовательности х, поступающей на первый вход элемента ИЛИ 11, вы- зывает на выходе элемента И 12 приращение dy импульсной последовательности у и формирует в счетчике 3 текущее значение числа у.

Приращение dx импульсной последовательности X, поступающей на вход установки триггера 10, вызывает на его выходе появление единичного потенциала, которьй подается на управляющие входы мультиплексора 2. При этом на группе выходов муЛьтиплексо- ра 2 появляется текущее значение числа в счетчике 3, которое подается на группу информационных входов накапливающего сумматора 1. При поступлении приращения dx импульсной последовательности X через элемент ИЛИ 11 на тактовый вход накапливающего сумматора 1 его содержимое суммируется с данными у, установленными на группе выходов мультиплексора 2. Если при этом выход переноса накапливающего сумматора 1 устанавливается в нуль, то накапливающий сумматор 1 выполняет операцию суммирования с числом у при поступлении приращения dx импульсной, последовательности х до появления единичного потенциала на выходе переноса накапливающего сумматора 1,

Еслу после операции суммирования на выходе переноса накапливающего сумматора 1 устанавливается единичн потенциал, то на выходе элемента И 12 появляется приращение dy импульсной последовательности у, которое поступает через элемент HJUi 11 на тактовый вход накапливающего сумматора 1 и на вход сброса триггера 10 на выходе которого появляется нулев потенциал, и подается на управляющи входы мультиплексора 2. При этом на информационные входы накапливающего сумматора 1 через мультиплексор 2 подается текущее значение числа в счетчике 4, которое суммируется с содержимым накапливающего сумматора 1. Если на выходе переноса устанавливается единичный потеницал, то при- ращение dy импульсной последовательности у появляется на выходе элемента И 12. При этом на выходе триггера 10 сохраняется нулевой потенциал и текущее значение числа в счетчике 4 остается на информационных входах накапливающего сумматора 1 и повторно суммируется с содержимым накапливающего сумматора 1, Если на выходе переноса накапливающего сумматора 1 устанавливается нулевой потенциал, то устройство продолжает работу лишь при поступлении на его вход приращения dx импульсной последовательности X. Следовательно, работа устрой- ства описывается следующим вьфаже- нием:

+ --dy, -, п+(

2

где n-t-1 - разрядность накапливающего

сумматора 1; У( У текущее значение чисел в

счетчиках 3 и 4 соответственно. Далее получаем:

ciy() dx.

dy --5,- dx. 2 -Уг

С учетом входной и выходной последовательностей это выражение можно записать следующим образом:.

,

П 1 у И ч

2 -(2 -х)

dy -.. dx.

Разделяя переменные и интегрируя с учетом пределов интегрирования,

получаем:

а 2 d f dx

i г

a -г.

f dy f dx

J У J 5 10 t5 20 25 30 jr

40

5

0

5

После преобразований:

rn I

у

d 2

rn-

x+2

Моделирование работы устройства показало необходимость уменьшения выходной частоты в 2 раза после второго переполнения счетчика 4 с целью сохранения высокой точности измерения во всем диапазоне измеряемой частоты. Для этого в схеме используется двоичный делитель 6 частоты, управляемый счетчиком 5, причем коэффициент деления двоичного делителя 6 частоты увеличивается в 2 раза после каждого переполнения счетчика 4,

Техническое преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в повьшении точности измерения частоты.

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий входной формирователь, генератор опорной частоты, ключ, элемент ИЛИ, элемент И, триггер, суммирующий и вычитающий счетчики, блок управления, второй вход которого соединен с выходом переноса первого суммирующего счетчика, счетный вход которого сое динен с выходом ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, четвертьй вход блока управления соединен с выходом входного формирователя, отличающийся тем, что, с цепью повьшения точности, в него дополнительно введены накапливающий сумматор, двоичный делитель частоты, второй суммирующий счетчик и мультипЯек- сор, первая группа входов которого соединена с инверсной группой выходов первого суммирующего счетчика, счетный вход которого соединен с первым входом блока управления и входом установки триггера, а выход переноса первого суммирующего счетчика - со счетньм входом второго суммирующего

513722456

счетчика, вторая группа входов муль-тоты - с третьим входом блока управтиплексора соединена с группой выхо-1ления, выход элемента ИЛИ соединен

дов вычитающего счетчика, счетный с тактовым входом накапливающего сумвход которого соединен с первым выхо-матора и с первым входом элемента И,

дом блока управления, второй выход второй вход которого соединен с выкоторого соединен с первым входомходом переполнения накапливающего

элемента ИЛИ, второй вход которогосумматора, группа информационных вхосоединен с выходом элемента И, входомдов которого соединена с группой высброса триггера и входом двоичного ходов мультиплексора, управляющий

делителя частоты, группа управляющихвход которого соединён с выходом

входов которого соединена с инверс-триггера, выход входного формироватеной группой выходов второго суммиру-ля соединен с первьм входом клю

ющего счетчика, а выход делителя час-ча.