Цифровой измеритель частоты и отношения частот электрических колебаний Советский патент 1975 года по МПК G01R23/10 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для повышения быстродействия и упрощения измерителей частоты и отношения частот.

Известный цнфровой измеритель частоты и отношения двух частот электрических колебаний, содержащий входной формирователь импульсов, выход которого соединен через селектор периода измеряемой частоты с первым входом формирователя последовательности импульсов нониусной частоты, образованного двумя ключами, десятью магнитными интегрирующими схемами, логической схемой «ИЛИ и блоком питания, а также связан с входом ноннусной схемы отсчета дополнительного разряда, образованной схемой совпадения, нониусным ключом и счетчиком дополнительного разряда, и подключен к первому входу основного ключа, выход которого соединен с первым входом основного сметчика, второй вход- с выходом формирователя временного измерительного интервала, образованного генератором опорной частоты, переключателем, ключом, делителем частоты следования импульсов и триггером, характеризуется пониженным быстродействием и усложненной конструкций.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемом измерителе выход селектора периода измеряе2

мой частоты соединен с входом ключа формирователя временного измерительного интервала, вход запуска селектора связан через элемент задержки с выходом схемы совпадения нониусной схемы отсчета дополнительного разряда и входом установки одного из двух возможных коэффициентов преобразования формирователя последовательности импульсов нониусной частоты, вход заиуска которого подключей к потенциальному входу нониусного ключа и выходу делителя частоты, причем выход счетчика дополиительного разряда соединен со вторым входом основного счетчика. Такое выполнение позволяет иовыспть его

быстродействие и упростить конструкцию.

Блок-схема нредиолагаемого измерителя приведена иа чертеже.

Измеритель состоит из входного формирователя 1 импульсов, ключа 2, основного счетчика 3 импульсов, блока 4 цифровой индикации, формирователя 5 временного измерительного интервала, образованного генератором 6 опорной частоты, иереключателем 7, ключом 8, делителем 9 опорной или второй сравниваемой

частоты и триггером 10, селектора 11 периода измеряемой частоты; нониусной схемы 12 отсчета дополнительного разряда, образоваиной схемой 13 совпадения, нониусным ключом 14 и счетчиком 15 дополнительного разряда; формирователя 16 последовательностей импульсов иоииусных частот, образованного ключами 17 и 18, магнитными интегрирующими схемами 19-28 с транзисторными ключами, логической схемой «ИЛИ 29 и блоком питания 30; и элемента задержки 31. РЬмеритель работает следующим образом. Первый и второй импульсы измеряемой частоты постунают с выхода формирователя 1 на вход селектора 11, который формирует выходной импульс с длительностью, равной периоду измеряемой частоты. Этот имнульс подается на управляющий вход ключа 17 формирователя 16. Ключ 17 открывается на время, равное длительности периода Тх измеряемой частоты. Под воздействием приложенного через ключ 17 к записывающим обмоткам напряжения из блока питания 30 сердечники ключей схем 19-27 перемагничиваются из исходиого состояния - Я,- на величину Bi. Выходной импульс селектора своим задним фронтом открывает ключ 8, через который на вход делителя 9 частоты начинают поступать импульсы частоты fx, или импульсы опорной частоты (в зависимости от положения переключателя 7). Два выходных импульса делителя 9, ограничивающие формируемый интервал, поступают на счетный вход триггера 10, который открывает ключ 2. Импульсы измеряемой частоты проходят через ключ 2 на основной счетчик 3, предварительно установленный в состояние единицы. За время действия импульса триггера 10 счетчик 3 фиксирует число По-I импульсов, соответствующее числу По-1 периодов между входными По импульсами и отражающее значение старших разрядов результата измерения. Первый импульс измерительного временного интервала открывает ключ 14, транзисторный ключ схемы 19 и ключ 18, через который к записывающей обмотке схемы 28 прикладывается напряжеиие Uс„ перемагничивающее сердечник схемы 28 из исходного магнитного состояния k - В,: При открывании транзисторного ключа схемы 19 через ее обмотку считывания начинает протекать перемагничивающий ток, возвращающий сердечник схемы 19 в исходное состояние. Нанряжение с обмотки обратной связи поддерживает транзистор ключа схемы 19 в открытом состоянии носле окончания входного запускающего импульса. При достижеиии иасыщения сердечника напряжение на обмотке обратной связи надает до нуля и транзистор закрывается напряжением смегцения. Величина напряжения Uc, подбирается таКИМ образом, чтобы длительность выходного импульса схемы 19, определяющая период повторения импульсов иониусной частоты Гн, равнялась 1,1 Тх . Задний фронт продифференцированного выходного импульса схемы 19 поступает на зануск схемы 20, работающей аналогично с.кеме 19 и т. д. Задние фронты выходных имнульсов схем 19-27 постунают на диодную схему «ИЛП 29, с выхода которой снимается поледовательность из девяти имнульсов первой ноииусиой частоты. следующих с иериодом повторения Т„ г-гвых,, 1,1 Т, . В промежутке времени между двумя выходными импульсами схемы «ИЛИ 29 иод воздействиемнапряжения Us, приложенного к записывающей обмотке схемы 28, ее сердечник перемагничивается из исходного магнитного состояния - Вг до величииы Bl. Каждый выходной имнульс схемы «ИЛИ 29 открывает транзисторный ключ схемы 28, обеснечивая перемагничивание сердечника схемы 28 вновь до исходного состояния - 5. Ианряжение считывания Uc, подбирается таким образом, чтобы обеспечить длительность имиульса сердечника, равиую 0,1 7.v,. Формирователь 16 формирует последовательность из 9 импульсов длительностью 0.1 Т,-, и с периодом повторения Гн 1,1 Г., , которая ноступает на вход схемы 13 совиадения и импульсный вход нониусного ключа 14. Импульсы нониусного нериода через открытый нониусный ключ 14 иоступают на счетчик 15 дополнительного разряда до тех нор, нока схема 13 совпадения при одновременном ностунлении на ее входы импульсов измеряемой и нониусной частот не закрывает нониусный ключ 14. При этом в счетчик 15 записывается «1 импульсов нониусной последовательности. Прощедщий через схему 13 и.мпульс поступает на блок питания 30, который нод воздействием этого импульса на некоторое время Т/1 резко увеличивает иаиряження, подаваемые на обмотки считывания схем 19-28, в результате чего отработка оставщихся «неиспользованными импульсов первой нониусной последовательности происходит очень быстро. По окончании вре.мени 4 на выходе блока питания устанавливаются новые наиряжения считывания: вместо Uc, устаиавливается Uc, и вместо и с, устанавливается нанряжение и . Тот же имнульс с выхода схемы 13 совиадения через элемент задержки 31 с вре.менем задержки, равным 4, ноступает на унравляюИ1,ий вход селектора 11 нериода и, воздействуя на пего, разрешает формирование еще одного интервала, равного Тх, . Под воздействием импульса с выхода селектора 11 вновь происходит «запоминание в схеме формирователя длительности периода измеряемой частоты. Формирователь 16 находится в таком состоянии до появления второго ими льса иа выходе делителя 9. Под воздействием этого импульса триггер 10 закрывает ключ 2 и подает сигнал на ключ 8, запирая его. Одновре.менно импульс с выхода делителя 9 открывает ключ 14 и поступает на фор.мирователь 16, вызывая формирование второй импульсной носледовательности из девяти нониусных имиульсов. и с, нодбирается таким образом, чтобы длительность выходных импульсов схем 19-27 а Uc, обеспечивало форравнялось 0,9

мирование на выходе импульса с длительностью, равной 0,1 Гд.

Импульсы второй последовательности через ключ 14 поступают на счетчик 15 дополнительного разряда до тех пор, пока схема 13 совпадения при одновременном поступлении на ее вход импульсов измеряемой и нониусной частот не закроет нониусный ключ 14. При этом в счетчик 15 запишется п импульсов нониусной последовательности.

Число п, зафиксированное в блоке 4, равно

Д + 0,1 («1 + «г) : /д;, Г„.

Если сумма превышает 10, то десятый импульс этой суммы переводит счетчик 15 в нулевое состояние и поступает на вход счетчика 3.

Формула изобретения

Цифровой измеритель частоты и отношения частот электрических . колебаний, содержаш,ий входной формирователь импульсов, выход которого соединен через селектор периода измеряемой частоты с первым входом формирователя последовательности импульсов нониусной частоты, образованного двумя ключами, десятью магнитными интегрируюшими схемами, логической схемой «ИЛИ и блоком питания, а также связан с входом нониусной схемы отсчета дополнительного разряда, об(разованной схемой совпадения, нониусным ключом и счетчиком дополнительного разряда, и подключен к первому входу основного ключа, выход которого соединен с первым входом основного счетчика, второй вход - с выходом формирователя временного измерительного интервала, образованного генератором

0 опорной частоты, переключателем, КЛЕОЧОМ. делителем частоты следования импульсов и триггером, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрошения устройства, в нем выход селектора периода измеряемой частоты соединен с входом ключа формирователя временного измерительного интервала, вход запуска селектора связан через элемент задержки с выходом схемы совпадения нониусной схемы отсчета дополнительного разряда и входом установю одного из двух возможных коэффициентов дреобразования формирователя последовательности импульсов нониусной частоты, вход запуска которого подключен к потенциальному входу но5 ниусного ключа и выходу делителя частоты, причем выход счетчика дополнительного разряда соединен со вторым входом основного счетчика.