ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ Советский патент 1973 года по МПК G01R23/10 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть иснользовано для упрощения конструкции частотомеров-фазометров.

Известный цифровой измеритель частоты и фазы электрических колебаний, содержащий схему сравнения, распределитель, триггерный регистр, ключи, схему собирания, счетчик и делитель частоты, характеризуется усложненной схемой сравнения. Предложенный измеритель снабжен управляющим триггером и ключом, сигнальный вход которого соединен с выходом схемы собирания, выход - с входом делителя частоты, а управляющий вход- с выходом управляющего триггера, нервый вход которого подключен к выходу распределителя, а второй - к входному зажиму опорного сигнала, причем установочные входы делителя частоты и счетчика связаны с входной цепью измеряемого сигнала.

Благодаря такому выполнению измерителя упрощается его схема сравнения.

На чертеже показана блок-схема измерителя.

Измеритель содержит схему У сравнения, выполненную в виде триггера с установочными входами, распределитель 2, управляемые ключи 3, 4 V. 5, триггерпый регистр 6, счетчик 7, схему 8 собирания, делитель 9, управляющий триггер 10 и генератор 11 образцовой частоты. На вход 12 поступают импульсы измеряемой частоты / и фазы ф, на вход 13 - опорный сигнал /ж той же частоты, используемый при измерении фазы.

Устройство работает следующим образом.

На вход 13 счетчика 7 поступают импульсы

образцовой частоты /о, с его выходов - на

ВХОДЫ ключей 4, причем на вход ключа 4 п-го

старщего разряда подается сигнал с частотой,

равной (га-1)-го разряда -./о/ (-2)-го разряда - /о/и т. д. Частота импульсов на входе ключа 4 первого разряда равна другой вход ключа 4 поступают сигналы с выходов регистра 6. Положению «1 триггера регистра 6 соответствует открытое состояние ключа 4, положению «О - закрытое.

На вход 12 поступают имнульсы измеряемой частоты f, каждый из них устанавливает триггер схемы / сравнения в исходное состояние, делитель 9 в нулевое положение, а в счетчик 7 переписывает обратный код регистра 6. Эти импульсы также поступают на

вход распределителя 2, поочередно от старшего к младшему разряду открывающего ключи 3 и управляющего положением триггеров регистра.

Цикл измерения начинается с того момента,

когда один из импульсов измеряемой частоты, пройдя через распределитель 2, устанавливает триггер старшего п-го разряда регистра 6 в положение «1. Этот же импульс открывает ключ 3 данного разряда, устанавливает остальные триггеры регистра в положение «О, а управляющий триггер 10 в начальное положение, которому соответствует открытое состояние ключа 5. При этом оказывается открытым ключ 4 старшего разряда. Импульсы со счетчика 7 с частотой, равной /0/, через ключ 4 этого разряда, схему 8 собирания и открытый ключ 5 поступают на вход делителя 9. Период следования импульсов на входе делителя 9 неравномерный, и делитель 9 уменьшает эту неравномерность.

Так как в счетчик имлульсом измеряемой частоты записан обратный код регистра, то следуюш,ий за ним импульс образцовой частоты/о появляется на выходе ключа 4, а, следовательно, и на входе делителя 9. Но делитель 9 тем же импульсом измеряемой частоты установлен в нулевое положение, поэтому первый импульс на выходе делителя 5 появляется через время, равное К-Тг, где К - коэффициент деления делителя Я а Т. - период сигнала с выхода схемы собирания.

Таким образом, переписывая импульсом измеряемой частоты в счетчик 7 обратный код регистра 6 и устанавливая этим же импульсом делитель 9 в нулевое положение, удается сфазировать начала периодов измеряемого и компенсируемого (на выходе делителя 9) сигналов.

Если период измеряемого сигнала больше периода компенсирующего, то импульс с выхода делителя 9 (импульс конца периода компенсируюшего сигнала) изменяет состояние триггера схемы сравнения. При этом на выходе последнего возникает сигнал, который, пройдя через ранее открытый ключ 3 старшего разряда, устанавливает триггер этого разряда регистра 6 в положение «О.

В случае, если период измеряемого сигнала меньше периода компенсируюш,его сигнала, то импульс с выхода делителя 9 не появляется, триггер схемы 1 сравнения и триггер старшего разряда регистра 6 остаются в прежнем положении. Следующий импульс измеряемой частоты, пройдя через распределитель в положение «1 открывает ключ 3 этого разряда, при этом оказывается открытым ключ 4 (п-1)-го разряда.

Если триггер старшего разряда регистра 6 находится в положении «1, то на входах схемы 8 собирания появляются две последовательности импульсов с выходов ключей 4 старшего и (п-1)-го разрядов, частота которых равна /0/2 и fo/4 соответственно, на выходе этой схемы присутствует сигнал, частота которого равна сумме частот этих последова/ / 3 .

тельностей, т. е.- - joЕсли триггер старшего разряда регистра 6 находится в положении «О, то на выходе 65

схемы собирания появляется только одна последовательность импульсов, частота которой равна /0/4. И в том, и в другом случаях осуществляется фазирование начал периодов измеряемого и компенсирующего сигналов.

Далее аналогично описанному выше происходит сравнение периодов измеряемого и компенсирующего сигналов и определение положения (п-1)-го разряда регистра 6, затем (п-2)-го разряда и т. д. до определения положения триггера первого разряда. , На этом процесс измерения частоты fx заканчивается.

Таким образом, на измерение частоты fx затрачивается время, равное п периодам измеряемого сигнала, где п - число разрядов регистра 6.

За время следующего (я-|-1)-го нериода сигнала измеряется угол фазового сдвига его относительно опорного сигнала fx такой же частоты. В предществующие п тактов установлено равенство измеряемой и компенсирующей частот. Следующий (п+1)-й импульс сигнала fx, пройдя через распределитель 2, открывает вход управляющего триггера JO для сигнала /ж и осуществляет так же, как и ранее начальные установки делителя 9 и счетчика 7, тем самым фазируя начала периодов этих сигналов. Первый импульс сигдала f , появившийся на входе управляющего

триггера 10 после импульса сигнала fx, закрывает ключ 5. За время ф между (п+1)-м импульсом сигнала fx и первым импульсом сигнала fx в делитель 9 поступает N импульfo

сов, причем N --.

то N

К, Но так как Гг

К TX

0 где Гг - период сигнала на входе делителя 9;

TX - период сигнала на выходе делителя,

равный периоду измеряемого сигнала fx, К.-

коэффициент деления делителя 9.

Из последнего выражения видно, что код

5 делителя 9 к концу интервала времени /ф равен значению угла фазового сдвига сигнала fx относительно опорного сигнала f , если значение коэффициента деления К равно 3,6-10, где т - целое число, выбираемое из

0 условия получения заданной точности измерения.

На этом цикл измерения частоты и угла фазового сдвига заканчивается. С приходом следующего импульса измеряемой частоты

5 вновь триггер старшего разряда регистра 6 устанавливается в положение «I, остальные триггеры в положение «О, управляюший триггер 10- в начальное положение, и начинается новый цикл измерения частоты и фазы

сигнала fxПредмет изобретения Цифровой измеритель частоты и фазы электрических колебаний, содержащий схему

сравнения, распределитель, триггерный регистр, ключи, схему собирания, счетчик и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы сравнения, он снабжен управляющим триггером и ключом, сигнальный вход которого соединен с выходом схемы собирания, выход - с входом делителя частоты, а управляющий вход-с выходом управляющего триггера, первый вход которого подключен к выходу распределителя, а второй- к входному зажиму опорного сигнала, причем установочные входы делителя частоты и счетчика связаны с входной цепью измеряемого сигнала.