Электронно-счетный измеритель частоты следования импульсов Советский патент 1975 года по МПК G01R23/00 

1

Изобретение относится к области электрои радиоизмерительной техники и может найти применение в измерительно-информационных системах с преобразованием контролируемых параметров в частоту.

Известны электронно-счетные измерители частоты следования импульсов, которые могут работать как в режиме измерения частоты, так и в режиме измерения периода, и состоят из генератора тактовых импульсов, триггеров, временных селекторов, счетно-индикаторных декад, делителей частоты и элемента задержки.

Однако такие измерители частоты имеют неравномерное распределение величины погрешности по диапазону измеряемых частот. Если в начале диапазона (при использовании режима измерения периода) и в конце диапазонов (при использовании режима измерения частоты) удается получить достаточно малую величину погрешности, то в середине диапазона погрешность резко возрастает и превышает минимальную величину погрешности на несколько порядков.

Цель изобретения - обеспечение более высокого постоянства величины погрешности по всему диапазону измеряемых частот с одновременным получением результата измерения в единицах частоты.

Это достигается тем, что первый временной

селектор через формирователь импульсов и второй временной селектор, второй вход которого подключен к единичному выходу первого триггера, соединен с нулевым входом второго

триггера, единичный вход которого подключен к входу формирователя импульсов, а единичный выход соединен с входом третьего временного селектора, через который генератор тактовых импульсов подключен к управляюш,ему входу первого делителя частоты, выход которого через первый дешифратор соединен с единичным входом первого триггера и через вентильную группу - с одним из входов первого счетчика, второй вход которого

через второй делитель частот и четвертый временной селектор подключен к выходу генератора тактовых импульсов. Выход первого счетчика через второй дешифратор соединен с вторым входом вентильной группы, с первым

входом устройства управления и с одним из нулевых входов третьего триггера, единичный выход которого подключен к второму входу четвертого временного селектора, выход последнего соединен с счетным входом первого

делителя частоты, выход которого через остальные временные селекторы, вторые входы которых подключены к выходам устройства управления, соединен с счетно-индиакторными декадами. Выходы последней декады через

третий дешифратор подключены к второму

входу устройства управления, а выход второго дешифратора через первый и второй элементы задержки соединены с единичным входом третьего триггера и с входом сброса первого делителя частоты.

На чертеже показана блок-схема электронно-сч,етного измерителя частоты следования импульсов.

Вход 1 измерителя служит для подачи импульсов измеряемой частоты, вход 2 является входом запуска. Вход 1 соединен с временным селектором 3, управляющий вход которого подключен к единичному выходу триггера 4. Единичный вход триггера вместе с нулевым входом триггера 5 подсоединен к входу 2. Выход временного селектора 3 подключен к единичному входу триггера б и к входу формирователя 7 импульсов, формирующего импульсы с временным интервалом, изменяющимся по закону геометрической прогрессии. Формирователь импульсов формирует на выходе импульсы после поступления на его вход импульсов (где , 2, 3, ..., k). Выход формирователя 7 нодключен к импульсному входу временного селектора 8, управляющий вход которого связан с единичным выходом триггера 5, а выход - с нулевыми входами триггеров 4 и 6 и с единичным входом триггера 9. Единичные входы триггеров 6 и 9 подключены к входам управления временных селекторов 10 и И, импульсные входы которых подключены к выходу генератора 12 высокостабильных тактовых импульсов. Выход селектора 10 подключен к установочному входу управляемого делителя 13 частоты, счетный вход которого вместе с входом делителя 14 частоты импульсов на 10 подключен к выходу селектора 11. Выходы установочных разрядов делителя 13 частоты через дешифратор 15 числа импульсов подключены к единичному входу триггера 5. Выходы счетных разрядов делителя непосредственно через вентильную группу 16 подключены к входам соответствующих разрядов реверсивного счетчика 17, вычитающий вход которого подключен к выходу делителя 14 частоты, а выходы разрядов через дещифратор 18 нуля подключены к управляющему входу вентильной группы 16, к одному из входов устройства 19 управления, к одному из нулевых входов триггера 9, через элемент 20 задержки к одному из его единичных входов, через элемент 21 задержки к входу сброса счетчиковой части делителя 13.

Счетный выход управляемого делителя 13 частоты через временные селекторы 22, 23, ..., 24, управляемые устройством 19 управления, подключены к счетным входам счетно-индикаторным декадам 25, 26, ..., 27, причем последняя счетная декада 27 через дешифратор 28 связана с вторым входом устройства управления. Один из выходов устройства управления подключен к нулевому входу триггера 9. Вход 2 соединен с реверсивным счетчиком 17 таким образом, что сигнал на входе 2 устанавливает счетчик 17 в положение Ю - . Выход формирователя 7 импульсов через счетчик 29 импульсов и дешифратор 30 состояний подключен к индикатору положения децимальной точки.

Электронно-счетный измеритель частоты следования импульсов работает следующим образом.

В исходном положении триггеры 4, 5, 6 и 9, счетно-индикаторные декады 25-27 находятся в нулевом состоянии, все временные селекторы измерителя, кроме временного селектора 22, закрыты. Реверсивный счетчик 17, делитель 14 и управляемый делитель 13 находятся в исходном нулевом состоянии. На

вход 1 и на импульсные входы временных

селекторов 10 и 11 поступают импульсные

сигналы соответственно измеряемой частоты и

частоты генератора 12 тактовых импульсов.

При измерениях на вход 2 схемы поступает

импульс запуска, который переводит триггеры 4 и 5 в единичное состояние (при котором открываются селекторы 3 и 8) и вводит в реверсивный счетчик число 10- параллельным кодом. Нервый же после этого импульс

измеряемой последовательности, пройдя через селектор 3, поступает на вход формирователя 7 импульсов и на триггер 6, переводя его в единичное состояние и открывая селектор 10, через который импульсы с генератора 12 тактовой частоты поступают на установочный вход управляемого делителя 13 частоты. В делителе частоты начинается установка коэффициента деления. Как только на делитель 13 поступает

импульсов с генератора 12 на выходе дещифратора 15 появляется сигнал, перебрасывающий триггер 5 в единичное состояние и открывающий селектор 8. Ближайший после этого импульс с выхода формирователя 7, проходя через селектор 8, возвращает в нулевое состояние триггеры 4 и 6 и переводит в единичное состояние триггер 9. При переводе в нулевое состояние триггера 4 прекращается поступление в схему импульсов исследуемого

сигнала, перевод в нулевое состояние триггера 6 приводит к прекращению изменения коэффициента деления управляемого делителя 13 частоты. Таким образом, на вход схемы поступает

10 периодов входного исследуемого сигнала (| лежит в интервале от 1 до А в зависимости от величины измеряемой частоты), а на установочный вход делителя 13 за это время - /V импульсов с периодом следования Го с генератора 12 тактовых импульсов.

Частота входного сигнала fsx может быть определена как результат деления

10

Обычно TQ выбирают равным 10 сек. (где р - соответствующее целое число). Следовательно, для получения значения частоты непосредственно в герцах необходимо делить на Л число 10 в соответствующей степени.

Этап вычисления и индикации значащих цифр в значении частоты начинается с перевода в единичное состояние триггера 9. При этом через открытый селектор 11 на счетный вход управляемого делителя 13 непосредственно и на вычитающий вход реверсивного счетчика 17 через делитель 14 поступают импульсы с генератора 12. Поскольку в реверсивный счетчик импульсом запуска введено число , то через селектор 11 проходят 10 импульсов, пока реверсивный счетчик 17 не установится на нуль, о чем свидетельствует появление на выходе дешифратора 18 импульса, переводящего триггер 9 в нулевое состояние.

Поскольку , то на выходе делителя 13 появляется последовательность из NI импульсов, (), причем N представляет собой первую значащую цифру величины измеряемой частоты. Эти NI импульсов через селектор 22 поступают на вход счетноиндикаторной декады 25 и на ее индикаторе высвечивается первая значащая цифра величины частоты.

Импульс на выходе дещифратора 18, кроме воздействия непосредственно на триггер 9, поступает на устройство 19 управления, вызывая запирание селектора 22 и открывание селектора 23, и на управляющий вход вентильной группы 16. Благодаря этому осуществляется перезапись в реверсивный счетчик 17 остатка от деления из управляемого делителя 13, затем после задержки в элементе 21 сбрасывается на нуль счетчиковая часть делителя 13 (но его коэффициент деления попрежнему остается равным Л, из-за отсутствия изменений в установочной части), а после задержки в элементе 20 вновь переводится в единичное состояние триггер 9.

Цикл деления повторяется с той лишь разницей, что в реверсивном счетчике записан остаток от предыдущего деления. Целое число импульсов, получивщееся в результате деления поступает на счетно-индикаторную декаду 26 и высвечивает вторую значащую цифру, вновь срабатывает дешифратор 18, и цикл повторяется. После того, как соответствующее число имупльсов в результате очередного цикла деления поступает на последнюю декаду 27, срабатывает дешифратор 28 и передает сигнал на устройство 19 унравления. При этом очередной сигнал с дешифратора 18 задерживается в устройстве управления на время, большее времени задержки в элементе 20, остается высвеченным требуемое количество и поступает на нулевой вход триггера 9, прекращая работу устройства. Ца индикаторах значащих цифр величины измеряемой частоты.

Для индикации положения децимальной точки импульсы с выхода формирователя 7 поступают на счетчик 29, который связан с дешифратором 30. В зависимости от числа импульсов на выходе формирователя 7 появляется напряжение на различных выходах дешифратора 30, с каждым из которых связана своя лампочка индикации, соответствующего положения децимальной точки.

Предмет изобретения

Электронно-счетный измеритель частоты следования импульсов, содержащий генератор

тактовых импульсов, триггеры, формирователь импульсов, счетчики, вентильные группы, временные селекторы счетно-индикаторные декады, делители частоты, дешифраторы, элементы задержки и устройство управления,

отличающийся тем, что, с целью повышения постоянства величины погрешности по диапазону измеряемых частот, первый временной селектор через формирователь импульсов и второй временной селектор, второй вход которого подключен к единичному выходу первого триггера, соединен с нулевым входом второго триггера, единичный вход которого подключен к входу формирователя импульсов, а единичный выход соединен с входом

третьего временного селектора, через который генератор тактовых импульсов подключен к управляющему входу первого делителя частоты, выход которого через первый дешифратор соединен с единичным входом первого

триггера и через вентильную группу - с одним из входов первого счетчика, второй вход которого через второй делитель частоты и четвертый временной селектор подключен к выходу генератора тактовых импульсов, при

этом выход первого счетчика через второй дещифратор соединен с вторым входом вентильной группы, с первым входом устройства управления и с одним из нулевых входов третьего триггера, единичный выход которого подключен к второму входу четвертого временного селектора, выход последнего соединен с счетным входом первого делителя частоты, выход которого через остальные временные селекторы вторыми входами, подключенными к

выходам устройства управления, соединен с счетно-индикаторными декадами, причем выходы последней декады через третий дешифратор подключены к второму входу устройства управления, а выход второго дещифратора

через первый и второй элементы задержки соединены с единичным входом третьего триггера и с входом сброса первого делителя частоты.