ФАЗОМЕТР — ЧАСТОТОМЕР Советский патент 1973 года по МПК G01R23/10 G01R25/08 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быгь использова«о при- одновременном изамереняи частоты и фазы электрических сигналов низких « ИНфранизких -частот с цифровым выходом « единицах, удобных для отсчета.

Известные цифровые фазометры-частотомеры, содержащие гене-р-атор опорной частоты, ключ, счетчик результата и блок улравлен-ия, обладают быстродействием, особенно при измерениях низкой частоты сигнала.

Цель изобретения - увеличение быстродействия. Это достигается благодаря ти-менению трех двоичных умножителей, выход первого из которых соединен со входом второго, выход второго - со счетным входом управляющего счетчи1ка первого и второго умножителей, кодовые выходы этого счетчика подключены к входам управляющего регистра третьего умножителя, а выход,последнего соединен со входом счетчБка результата, лричем установочный вход управляющего Счетчи1ка саеди«ен с выходом блока уп равления.

На чертеже схематично иеображеи п.редлагаемый фазометр-частотомер.

Он содержит двоичные умножители 1, 2 -к. 3, в состав которых входят управляющий :регистр 4 и управляющий счетчик 5, системы ключей 6, 7 и 8, счетчики 9, 10 и II, генераторы опорных частот 12 и 13, ключ 14, блок управления 75, состоящий из триггера 16 и формирователя 77, и счетчшк результата 18.

Фазометр-частотомер работает следующим образом.

На вход 19 .поступают импульсы исследуемого сигнала, на вход 20 - импульсы опорного сигнала. С приходом импульса исследуемого сигнала формирователь 17 вырабатывает два им1пульса, один из «оторых совпадает по времени со входным имлульсом, а другой задержан на в.ремя, равное минимальному периоду измеряемого сигнала, который устанавливает в управляющем счетчике 5 макси.мально-возможное число. На вход умножителя / с генератора опорной частоты 12 непрерывно идут импульсы с частотой FO. Импульсы с выхода умножителя / поступают на вход умножителя 2, а с его выхода - на счетный вход управляющего счетчика 5, общего для умножителей 1 и 2. Каждый импульс, 1ПОЯ1вившийся на входе счетчи/ка 5, уменьшает код числа

в нем на одну единицу. Процесс вычита ния в счетчике 5 продолжается до момента появления следующего импульса с формирователя /7, (когда в управляющий счетчик вновь будет зашисано максимально-возможное число

и т. д. Число импульсов n(t) на входе улравляющего счетчика 5 определяется уравнением n(f) F,(t)df, где Fz(t) - частота сигнала «а выходе умножителя 3. В свою очередь частота сигнала F2(t) определяется выражением F,(f) Pr(t}, где Fi(t)-частота сигнала на выходе умножителя 2; А - макси.мально-1возможное -число, записываемо е перед каждым изгмерением ;в управляющий счетчик 5; N -емкость каждого из счетчиков 9, 10 и 11. Аналогично, частота сигнала Fi(t) определяется выражением Г7 /л - р А n(t) гдг;-г, частота генератора опорной частоты 12. Подставляя в уравнение (1) значения выражений (2) и (3) и решая его относительно n(t) с учетом того факта, что цикл изменения кода в управляющем счетчике 5 определяется временем периода Тх измеряемого сигнала, определим,что .п(Т,} Р,, где п{Тх)-число импульсов, поступивших на вход управляющего счетчика 5 за время периода Тх измеряемого сигнала, частота измеряемого сигнала. Таким образом, за время одного периода Тх измеряемого сигнала в счетчике 5 формируется код числа Np.A-п (Тх), пропорционального частоте этого сигнала. С приходом того же импульса измеряемого сигнала на вход 19 срабатывает триггер 16, который открывает ключ 14, и имнульсы с генератора опорной частоты 13, частота которых выбирается в К раз больше частоты генератора 12, поступают на 1вход умножителя 5, а с его выхода- на вход счетчика результата 18. В то же самое время импульс с формирователя 17, совпадающий во времени со входным импульсом, устанавливает счетчик /5 в «нулевое (Положение и осуществляет перепись кода числа из управляющего счетчика 5 в управляющий регистр 4 умножителя 5. Код числа к моменту появления импульса переписи, каж было показано выше, пропорционален частоте измеряемого сигнала за предыдущий его период. С приходом импульса опорного сигнала на вход 26 триггер 16 возвращается в исходное состояние и закрывает ключ 14. Число импульсов N ,f. , поступивших на вход счетчика 18 за время открытого состояния ключа 14, то есть за время опережения импульса измеряемого сигнала по отношению к опорному, определяется выражением N, ,(5) где Fl - частота сигнала на выходе умножителя /. В свою очередь частота сигнала Fl определяется как F{ F,Kгде FoK - частота генератора опорной частоты 13. Подставляя в выражение (5) значение fl из выражения (6) и учитывая тот факт, что Л. А -n(T,) F, (см. выражение (1), определим, что N,f..(6) Сравнивая полученное выражение (17) с известнымN,3,,(7) где значения х, РХ совпадают с принятыми в данном описании, а m - любое число, видно, что код числа в счетчике результата 18 пропорционален фазе измеряемого сигнала, а при выполнении условия /С ,6-10™ отсчет измеренной фазы получается в единицах градуса и его долях. С приходом следующего импульса измеряемого сигнала на вход 19 работа фазометрачастотомера повторяется. Таким образом, в течение каждого периода исследуемых сигналов, то есть при ма-ксимально возможном быстродействии, в фазометре-частотомере формируется код частоты и фазы исследуемого сигнала, причем и тот и другой могут быть выражены в единицах измеряемых величин. Предмет изобретения Фазометр-частотомер, содержащий генератор опорной частоты, ключ, счетчик результата и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в нем применены три двоичных умножителя, выход первого из которых соединен со входом второго, выход второго - со счетным входом управляющего счетчи-ка первого и второго умножителей, кодовые выходы этого счетчвка подключены ко входам управляющего регистра третьего умножителя, выход последнего соединен со входом счетчнка результата, причем установочный вход управляющего счетчика соединен с выходом блока управления.