Цифровой частотомер-периодомер Советский патент 1992 года по МПК G01R23/02 

1

со

со со о со

Изобретение может быть исполь- зовано для измерения частоты или периода частотного сигнала. Устройство содержит счетчик 1 результата, делитель 2 частоты, счетчик 3 диапазонов измерения, мультиплексор Ц, триггеры 5, 6, элементы И 7, 6. Устройство обеспечивает широкий диапазон измерения частотных сигналов. Сверху диапазон ограничен быстродействием элементной базы, а снизу - временем измерения. Относительная погрешность измерения при этом остается в узком заданном диапазоне. 2 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для измерения частоты или периода частотного сигнала, а также для измерения отношения частот или периодов двух частотных сигналов.

Целью изобретения является упрощение частотомера-периодомера за счет сокращения объема оборудования.

На.фиг. 1 представлена функциональная схема частотомера-периодомера; на фиг. 2 - временные диаграммы работы частотомера-периодомера.

Частотомер-периодомер содержит n-декадный счетчик 1, m-декадный делитель 2 частоты, счетчик 3 емкостью го-М, мультиплексор , D-триггеры 5 и 6, элементы И 7 и 8. Первый вход элемента И 7 соединен с шиной 9 входной частоты, второй вход - с выходом триггера 6, первым входом элемента И 8 и установочными входами декад делителя 2 частоты, а выход соединен со счетным входом счетчика 1.

Информационные входы мультиплексора k соединены с выходами делителя 2 частоты, адресные входы соединены с выходами счетчика 3, а выход - с вторым входом элемента И 8 и С-входом триггера 6, D-вход которого соединен с выходом триггера 5. Выход элемента И 8 соединен со счетным входом счетчика 3 Каждая из декад сметчика 1 представляет собой -разрядный двоично-десятичный счетчик, при этом младший разряд старшей декады соединен с установочным входом триггер 1 5 С-вход которого соединен с шиной t1 запуска и установочными входами счетчиков 1 и 3. Вход делителя 2 частоты соединен с шиной 10 опорной частоты. Информационные выходы счетчиков 1 и 2 соединены с отсчетным устройством 12„

Частотомер-периодомер работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 5 находится в О, удерживая в О делитель 2 частоты и закрывая элементы 7 и 8 соответственно для входной t и для выходного сигнала мультиплексора k.

Запуск частотомера осуществляется импульсом, поступающим на шину 11. Во время действия этого импульса потенциалом логической 1 счетчики 1 и 3 обнуляются, а задним фронтом этого импульса в момент tp триггер

17393094

5 устанавливается в 1. Теперь на D-вхоДе триггера 6 1.

На информационные входы DQ, Df,. Dm мультиплексора Ь поступают соотto.

-ять I Сразу после з

10

15

20

h

25

30

ветственно частоты f0, ff , fz

. 1$-f , Јfi

10mпускэ счетчик находится в нулевом состоянии, на выход мультиплексора k поступает fв, и в момент t по ближайшему перепаду 1/10 этой частоты

(начало первого периода Т0

триггер 6 устанавливается в I1 , рас тормаживая делитель 2 частоты и открывая элементы 7 и 8.

По окончании первого периода Т0 (момент tq) от сигнала мультиплексора Ц содержимое счетчика 3 увеличивается на единицу и к выходу мультиплексора подключается выход декады 2-1. По окончании десятого периода Т0 (момент tj) на выходе мультиплексора Ц вновь формируется перепад 1/0, по которому опять срабатывает счетчик 3, подключая к выходу мультиплексора выход декады 2-2 и т.д. Таким образом, на выходе мультиплексора k формируются перепады 1/0 в моменты времени, отстоящие

от ,

момента t на время tj.

35

-к .0, где k 0,1,2,,..,га. Пока

триггер 5 находится в состоянии 1, триггер 6 на эти перепады не реагирует. В счетчике 3 при этом формируется код k.

С момента t счетчика 1 суммирует импульсы частоты fx. В момент вре40 мени tj(, когда счетчик 1 заполняется на 10% своей емкости, младший разряд декады 1-п устанавливается в 1, возвращая в состояние О триггер 5. Теперь на D-входе триггера

45 6 - о, и ближайшим перепадом 1/0 на выходе мультиплексора k (момент t) триггер 5 устанавливается в О, закрывая элементы 7 и 8, сбрасывая в 0й делитель 2 частоты и выставляя на шине 13 потенциал окончания измерения. В счетчиках 1 и 3 фиксируются соответственно коды А

50

N. - fv-Ю Т

55

откуда f.

X

N

,

Lo

N,

k,

Если принять TO e 0,001 - , (кГц).

с, то fv

to.

-ять I Сразу после за0

5

0

h

5

0

ветственно частоты f0, ff , fz . 1$-f , Јfi

10mпускэ счетчик находится в нулевом состоянии, на выход мультиплексора k поступает fв, и в момент t по ближайшему перепаду 1/10 этой частоты

(начало первого периода Т0

триггер 6 устанавливается в I1 , растормаживая делитель 2 частоты и открывая элементы 7 и 8.

По окончании первого периода Т0 (момент tq) от сигнала мультиплексора Ц содержимое счетчика 3 увеличивается на единицу и к выходу мультиплексора подключается выход декады 2-1. По окончании десятого периода Т0 (момент tj) на выходе мультиплексора Ц вновь формируется перепад 1/0, по которому опять срабатывает счетчик 3, подключая к выходу мультиплексора выход декады 2-2 и т.д. Таким образом, на выходе мультиплексора k формируются перепады 1/0 в моменты времени, отстоящие

от ,

момента t на время tj.

5

-к .0, где k 0,1,2,,..,га. Пока

триггер 5 находится в состоянии 1, . триггер 6 на эти перепады не реагирует. В счетчике 3 при этом формируется код k.

С момента t счетчика 1 суммирует импульсы частоты fx. В момент вре0 мени tj(, когда счетчик 1 заполняется на 10% своей емкости, младший разряд декады 1-п устанавливается в 1, возвращая в состояние О триггер 5. Теперь на D-входе триггера

5 6 - о, и ближайшим перепадом 1/0 на выходе мультиплексора k (момент t) триггер 5 устанавливается в О, закрывая элементы 7 и 8, сбрасывая в 0й делитель 2 частоты и выставляя на шине 13 потенциал окончания измерения. В счетчиках 1 и 3 фиксируются соответственно коды А

0

N. - fv-Ю Т

5

откуда f.

X

N

,

Lo

N,

k,

Если принять TO e 0,001 - , (кГц).

с, то fv

5

Выходной кол счетчика 1 может изменяться в пределах Nf 0,1Nt... (N$-1), где Nc - емкость счетчика

Погрешность из-за дискретности счета изменяется в пределах e

1

10

-(и-)

1

6jNc Nc где п - количество декад в счетчике

«г,

Максимальное значение частоты f.

.Ј

ограничивается быстродействием элементной фазы.

При измерении частот f f x /иакс ... макс рационально использовать один период Т/, т.е. без привлечения делителя 2 частоты. При измерении частот fx 0 If у/кокс- 0,01 fx макс используется декада 2-1. При наращивании количества декад делителя 2 частоты диапазон f к увеличивается в 10 m раз в сторону низких частот и, следовательно, ди-ч намический диапазон составит D

. Ј&/&&«„

f X мин

По сравнению с известным предлагаемый частотомер-периодомер имеет меньший объем оборудования, исключаются реверсивный счетчик и формирователь меток времени.

Формула изобретения

Цифровой частотомер-периодомер, содержащий первый счетчик, выход которого соединен с первой группой вхоto

m

10

39309

дов отсчетного устройства, делитель частоты, мультиплексор, информационный входы которого соединены с выходами делителя частоты, второй счет чик, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора, первый D-триггер, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика, а второй вход соединен с шиной запуска устройства и с установочными входами первого и второго счетчиков, второй D-триггер, D-вход которого соединен с выходом первого П-триг- 15 гера, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходом второго D-триггера, шину входной частоты и шину опорной частоты, отличающийся тем, что,с 20 целью упрощения за счет сокращения объема оборудования, счетный вход первого счетчика соединен с выходом первого элемента И, выход мультиплексора соединен с С-входом второго D-тригге- 5 ра и с вторым входом второго элемента Н,. выход которого соединен со счетным входом второго счетчика, выходы которого соединены с второй группой входов отсчетного устройства, шина входной Q частоты соединена с вторым входом первого элемента И, а шина опорной . частоты соединена со счетным входом делителя частоты, установочный вход которого соединен с выходом второго . D-триггера.