Цифровой частотомер Советский патент 1988 года по МПК G01R23/00 

го

to

Изобретение относится к измерительной технике. Цифровой частотомер содержит формирователь I, триггер 5,-генератор (Г) 6 тактовой частоты и цифрочастотный умножитель 7. В частотомер введены элемент НЕ 2, регистр 3, одновибратор 4, триггер 8 и образованы новые функциональные связи. Благодаря этому нет нео6ходй г мости в увеличении частоты Г 6. Следовательно, при данной величине ча- . стоты Г 6 и разрядности регистра 3 возрастает точность измерения частоты. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты, : Цель изобретения - повьшение точ- ности измерения.

На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового частотомера; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу цифрового частотомера.

Цифровой частртомер содержив- формирователь 1, элемент НЕ 2, регистр 3 (последовательных приближений), од новибратрр 4, триггер 5, генератор 6 тактовой частоты, цифрочастотный умножитель 7 и триггер 8.

Вход формирователя 1 является входом частотомера, а его выход через элемент НЕ 2 соединен с информационным входом регистра 3 и через одно- вибратор 4 с первым установочным входом триггера 5. Установочный вход частотомера соединен с вторым установочным входом триггера 5 и установочным входом регистра 3. На информа i ioHHOM входе триггера 5 установлено значение логического нуля, а выход триггера 5 подключен к входу синхронизации регистра 3 и входу генератора 6 тактовой частоты, выход которо- го соединен со счетным входом цифро- частотного умножителя 7 и входом синхронизации триггера 8. Выход цифро- частотного умножителя 7 подключен к установочному входу триггера 8, на информационном входе которого установлено значение логической единицы. Выход триггера 8 подключен к входу синхронизации триггера 5. Выходы регистра 3 подключены к информационным входам цифрочастотного умножителя 7 и являются выходом цифрового частотомера.

Частотомер работает по методу поразрядного сопоставления частот. Сиг налом Уст. (фиг. 2а) происходит начальная установка триггера 5 в нулевое состояние, а в регистре 3 устаNнавтшвается число тг j где N - число,

2

соответствующее максимальной емкости регистра 3. После окончания импульса Уст. регистр 3 переходит в режим последовательного приближения. Измеряемая частота F поступает н а-форми рователь 1 и преобразуется в последовательность прямоугольных импульсо (фиг. 26). С вькода формирователя 1 измеряемая частота поступает через

элемент НЕ 2 на информационный вход регистра ,3 (фиг. 2в) и на вход одно- вибратора 4. Последний по переднему фронту F вырабатьшает короткий импульс (фиг. 2г), который поступает на второй, установочный вход триггера 5. Последний переходит в единичное состояние (фиг. 2д), запуская при этом генератор 6, вырабатывающий последовательность импульсов с частотой F (фиг. 2е). Передним фронтом первого импульса генератора 6 на вьг- ходе триггера 8 устанавливается значение логической единицы (фиг. 2з). Тактовая частота генератора 6 поступает на вход цифрочастотного умножителя 7, вьшолненного на счетчике и импульсно-потенциальных вентилях. На выходе цифрочастотного умножителя 7 появляются импульсы (фиг. 2ж) с частотой следования F , равной

N

F Ч- F - 1 с 2

(1)

где - коэффициент пересчета, опре- .деляющийся выражением

- 2

(2)

где К - число разрядов цифрочастотного умножителя 7 (2 N). Первый импульс с выхода умножителя 7 переводит триггер 8 в состояние логического нуля (фиг. 2к), который устанавливает значение логического нуля и на выходе триггера 5 (фиг. 2а) При этом выключается генератор 6, а в соответствующий разряд регистра 3 (для 1-го такта в К-й разряд, для 2-го в (К-1)-й,..., для К-го в 1-й) записывается состояние его информационного входа.

Если длительность импульса с выхода триггера 8 меньше половины периода измеряемого сигнала, в соответствующем разряде регистра 3 фиксируется логический куль, а если длительность больше, фиксируется логическая единица. С приходом второго положительного импульса F начинается второй такт измерения. Всего для измерег 1- 1 1

ния FJ, с погрешностью о у -«т

необходимо затратить К тактов. При этом в регистре 3 фиксируется двоичкое число N,

.щ,,да значение которого пропорционально частоте.измеряемого сигнала

N

Зависимость (3) объясняется тем, что длительность импульса на выхода триггера 8 пропорциональна частоте следования импульсов на выходе умножителя 7. Так, в первом такте измерения длительность импульса на выходе триггера 8 равна

Т. ::гTNF,

f- (4) о

К-м разряде реги

значение логичес-

фиксируется

логическая единица. Поскольку регистр 3 работает в режиме последовательного приближения, перед вторым тактом

в нем устанавливается число N, у + . N Т, „ „ N

если

f

и N

если

Ь 2

i Т,

На К-м такте измерения

1±. 2

Т.

fN.

откуда

выи

Ik. FO

2

Точность цифрового частотомера не зависит от частоты генератора 6 тактовой частоты, а обеспечивается определенным количеством разрядов регистра

10

3 (при точности сГ 0,1% необходимо применять 10-разрядный регистр 3).

Диапатон измеряемых частот определяется частотой генератора 6 тактовой частоты и разрядностью регистра ,3. В цифровом частотомере нет необходимости в увеличении частоты гене- pv.Topa 6 с целью увеличения точности, следовательно, при данной величине часюты генератора 6 и разрядности регистра 3 возрастает точность измерения частоты.

15

20

25

30

35

40

Ф о

изобретения

р м у л

Цифровой частотомер, содержащий генератор тактовой частоты, первый триггер,- формирователь, вход которого является входом частотомера, и цифро- частотный умножитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй триггер, одновибратор, регистр и элемент НЕ, выход формирователя через элемент НЕ подключен к информационному входу регистра и через одно- вибратор - к первому установочному входу первого триггера, второй установочный вход которого соединен с установочным входом регистра и установочным входом частотомера, на информационном входе первого триггера установлено значение логического нуля, а выход первого триггера соединен с входом синхронизации регистра и управляющим входом генератора тактовой часто ы, выход которого подключен к входу синхронизации второго триггера, к счетному входу цифрочастотного умножителя, выход которого соединен с установочным входом второго триггера, на информационном входе которого установлено значение логической единицы, а выход соединен с входом син- дс хронизации первого триггера, выходы регистра под слючены к информационным входам цифрочастотного умножителя и являются выходом частотомера.

Такты цзмерения

цг.г