Устройство для измерения частоты Советский патент 1993 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к измерительной технике.

Цель изобретения - расширение сферы применения и упрощение устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения частоты содержит счетчики 1, 2, элементы И 3, 4, 5, D-триггеры 6, 7, формирователи 8,9 импульсов, генератор 10 опорной частоты, входную шину 11, выходные регистры 12,13, выходы старших разрядов счетчиков 1, 2 подключены соответственно к D-входам триггеров 6, 7, С-входы которых подключены к шине 11 и к выходу генератора 10. Входы элемента ЗИ подключены к инверсным выходам триггеров б, 7, а выход подключен к входу формирователя 8 и к первым входам элементов 3, 4, вторые входы которых подключены соответственно к выходу генератора 10 и к шине 11. Выход формирователя 8 подключен к входам записи регистров 12, 13 и к входу формирователя 9, выход которого подключен к R-входам счетчиков 1. 2 и к S-входам триггеров 6, 7.

Устройство работает следующим обра-

зом.

Пусть в момент (фиг. 2) с началом очередного периода закончила предыдущий цикл измерения. В этот момент начинается формирование импульса на выходе формирователя 8, которым производится запись в регистры 11, 12 информации счетчиков 1, 2. Длительность этого импульса должна быть не меньше времени установления в счетчике 1 (2) кода от последнего счетного импульса. По заднему фронту этого импульса формируется импульс на выходе формирователя 9, которым счетчики 1, 2 сбрасываются в О, а триггеры 6, 7 устанавливаются в 1(одиниз них-триггерб в 1 установился по С-входу в момент to). По окончании этого импульса триггеры 6,7 растормаживаются и им разрешено срабатывать по С-входу, с момента сброса счетчиков 1, 2 на D-входах триггеров 6, 7 - О. В момент t2 триггер 7 по перепадуО/1 частоты foгенератора Юуста- новитс.я в О,.и триггер 6 аналогично от частоты fx шины 11 - в момент хз. С этого момента потенциаломи 1 элемента 5 открываются элементы 3.4 соответственно для импульсов частот f0,fx. Поскольку , то стар(Л

С

чэ

00

VI

-А

со

ший разряд счетчика 1 установится в 1 в момент т.4. На D-входе триггера 7 - 1, и он по ближайшему перепаду 0/1 частоты fx (в момент ts) установится в 1, На выходе элемента 5 установится О, и счет прекращается, а в счетчиках 1, 2 зафиксируются коды Ni, N9, Интервал измерения Tu ts-t3 равен целому периоду частоты fx, т.е. код N2 счетчика 2 не имеет погрешности. Из-за несинхронности частот fo, fx код Ni счетчика 1 будет иметь погрешность ± 1 ед. счета, т.е. один период . Поскольку код NI при п-разрядном счетчике 1

2

Ni 2П 1 ,

то относительная погрешность у кода NI при этом

у 1/2

п-1

Искомая частота определяется fx

N2

., + . , учитывая, что , то с погрешностью (1) фактически определяется частота

fx.

Если fx fo, то в момент t4 единица установится в старшем разряде счетчика 2, и в момент ts триггер 7 установится в 1, прекращая счет. Теперь код счетчика 1 не имеет погрешности, т.к. 5 -тз равен целому числу периодов Т0., а код счетчика 2 будет иметь погрешность на единицу счета. Теперь

f N2 ± 1 Ъ- -щ- .

При условии с погрешностью по (1) определяется искомая частота.

В момент ts запускается формирователь 8, занося коды NI, N2 в регистры 12, 13, затем запускается формирователь 9, устанавливая устройство в исходное состояние.

Импульс формирователя 8, выводя его на выходную шину 14, можно использовать как команду на подключение ко входу устройства следующего источника частотного сигнала. Указанное переключение должно закончиться к моменту te окончания установочного импульса формирователя 9. Временной измерительный интервал{интервал счета) начнется, когда оба триггера 6, 7 по фронтам частот fx и fo установятся в нулевое состояние, т.е. в отличие от прототипа, здесь конец предыдущего цикла измерения не является началом следующего цикла.

Очевидно, что предлагаемое устройство работоспособно и в этом случае, если один или оба сигнала fx, fo будут представлены не меандром, а короткими импульсами.

Таким образом, заявляемое устройство имеет более простую реализацию, т.к. исключаются два триггера, два элемента И и один элемент ИЛИ, а также сокращается количество связей.

Частотный диапазон заявляемого уст- ройства находится из следующих рассуждений. За время одного периода fx не должно произойти переполнение счетчика 1 при fx

fo

fxmln

где гм - количество разрядов в счетчике 1.

При fx f0 за время одного периода fo не должно произойти переполнение счетчика 2

fxmaX(2n2-1) -fo,

где П2 - количество разрядов в счетчике 2. Формула изобретения Устройство для измерения частоты, содержащее первый и второй счетчики импульсов, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго регистров, первый и второй элементы И, выходы которых подключены к входам соответствующих счетчиков импульсов, а первые входы подключены соответственно к

выходу генератора опорной частоты и к входной шине, первый и второй триггеры, первые входы которых подключены к выходам старших разрядов соответствующих счетчиков, третий элемент И, первый формирователь, вход которого подключен к выходу третьего элемента И, второй формирователь, отличающееся тем, тем, что, с целью упрощения устройства и расширения сферы применения, в нем первый и второй триггеры являются D-триггера- ми, первые входы которых являются D-входами, инверсные выходы подключены к входам третьего элемента И, а С-входы подключены соответственно к входной шине и выходу генератора опорной частоты, выход третьего элемента И подключен к вторым входам первого и второго элементов И. вход второго формирователя подключен к выходу первого формирователя и к входам

записи регистров, а выход подключен к установочным входам счетчиков и S-входам триггеров.

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения частоты импульсов. Устройство для измерения частоты содержит два счетчика импульсов, три элемента И, два D-триг- гера, два формирователя импульсов, генератор частоты, два выходных регистра. 2 ил.