Цифровой частотомер Советский патент 1978 года по МПК G01R23/02 

1

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, может быть использовано для измерения среднего значения частоты.

Известен цифровой частотомер, содержащи два счетчика, формирователь импульсов измеряемой частоты, ключ, последовательно соединенные генератор стандартной частоты, формирователь импульсов стандартной частоты, блок совпадения и триггер управления, причем выход формирователя импульсов ключ причем выход формирователя импульсов через ключ соединен со входом первого счег чика.

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения и низкое быстродействие.

Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия - достигается тем, что в цифровой частотомер введены элемент задержки с п-1 выходами, элементы задержки с одним -выходом, п -1 блок совпадения, h -1 триггер управления И f2 блока сборки, самоблокируюшийся ключевой элемент и П пар последовательно

соединенных ключей, входы каждой из которых подключены к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты, а выходы через первый блок сборки - ко входу второго счетчика и к. пёрвьм входам П блоков сборки, вторые входы которых подключены через самоблокирующийся ключевой элемент к выходу первого ключа первой пары ключей, формирователя импульсов стандартной частоты подключен ко входу элемента задержки, п -1 выход которого через

блок совпадения и через H-l триггер управления соединены со вторыми входами

YJ пар ключей и со входами , Л +2-го блока сборки, выход которого подключен ко второму входу ключа, соединенного с первы счетчиком, причем выходы Н блоков сборки подключены ко вторым входам соответствующих п блоков совпадения, выходы каждого из которых через соответствующие П элементов задержки с одним выходом соспинйны с соответствующими входами п -1 триггеров управления.

На фиг. 1 показана структурная электрическая схема цифрового частотомера; на фиг, 2 приведены времениьк диаграммы его работы, Частотомер содержит формирователь импульсов стандартной частоты 1, генератор станнартной частоты 2, блоки совпадения 3 -Sj элемент задержки 4с п -1 вьь ходомс формирователь импульсов измеряемой частоты 5, ключи 6 -6 у , триггеры управления 7 7j , ключи 8 п самоблокирующийся ключевой элемент 9, блока сборки 10 -10 .элементы задерж ки 11 -11 , блок сборки 12, ключ 13, счетчик 14, блок 15, счетчик 16. На фиг, 2 показаньп 2а - импульсы станпартиой частоты fj на выходах ;элеминта задержки 4| 26 - импульсы измеряемой частоты f 5 иZ jfSM кмпульсоз стандартной частоты, -длительность импульсов измеряемой частоTbi|itj,j -время измерения. Работает цифровой частотомер следующим образом. Формирователь импульсов стандартной часTcsTbi 1 преобразует синусоидальное напряжение fa генератора стандартной частоты 2 в последовательность импульсов с периодом следования TC f- . Эти импульсы поступают на блок совпаоения3j , а с элемента эадержки 4, сдвигающего импульсы на i,( выхода к выходу, - на блоки совиапения 82 п Примем t gg Cj. I Импульсы измеряемой частоты, сформиро ванные формирователем 5, поступают на ключи 6 -б л , управляемые триггера(нулевыми выходами), имеющими номер на единицу меньше, В исходном состоянии ключи 6 -6 Yi открьггы. Поэтому, пройдя их, импульсы пос тупают на ключи 8. -8 j , управляемые едиш1ЧН,1ми выходами триггеров 7 п имеющими тот же номер, причем нумерация циклическая, т.е. поспе номера п идет номер 1, С ключа 6 импульсы поступают также на самоблокирующийся ключевой элемент 9, содержащий ключ и триггер. В исходном состоянии ключи 8 -8 закрыты, а самоблокнруюшийся ключевой элемент 9 открьгг. Поэтому, пройдя через него, импуль измеряел ой частоты поступает через блоки сборки 10 и вторые входы блоков совпадения 3 П и блокирует самог блокирующийся ключевой элемент 9. Очевидно, что в общем случае возможно совпадение в двух ряаом расположенных блоках (3 -З + ). I Импульсы с этих блоков совпадения поступают на соответствукщие триггеры управления 7- и 7 , и перебрасывают их. Вследствие этого изменяется состояние 6,-, , .8,- , . l42 1 3; и 3. пульсы с блоков совпадения о и о задержанные элементами задержки 11 и + ч время переброса триггеров управления 7, поступают также на входы установки нуля триггеров управления 7 и Триггер , а следовательно, и ключи 6 ®i-n возвращаются в исходное состояние. В результате оба открьгеаются лишь в- паре, соответствующей по номеру блоку совпадения, в котором передний фронт импульса измеряемой частоты совпал с импульсом стандартной частоты. Таким образом, неопределенность положения импульсов в момент начала измерения снижена до величины 27. (в общем случае до tja,3 ). Единичный потенциал с перебросившегося триггера управления 7 поступает через блок сборки 12 на управляющий вход ключа 13, и импульсы стандартной частоты начинают поступать в счетчик 14. Импульсы измеряемой частоты с ключа 8, начинают поступать через блок сборки на блок совпадения , а через блок сборки 15 - в счетчик 16. Второе совпадение, происходящее в блоке совпадения 3, приводит к изменению состояния ключей и как все ключи Возвращаются в исходное состояние. Таким образом, измерение : начинается непосредственно с поступлением первого импульса измеряемой частоты чение ее код, зафиксированный в счетчике 16; А(; - КОД, за(| 1ксированный в счетчике 14. Очевидно, что и Точность, и бьютро.действие такого частотомера зависят от длительности импульсов измеряемой частоты иам ° ьремени задержки аЭ мента задержки 4. Размах погрешности определяется значением 2 Сцзн.. Изменяя 17,43 t можно добиваться необходимого отношения между быстродействием и точностью (при этом изменяется только погрешность - из-за неопределенности положения конца интервала измерения). Следует отметить, что к точности изготовления элементов задержки предъявляются весьма незначительные трюбования. Так, время задержки от вьгхода к выходу элемеЕ1та задержки 4 не должно быть больше длительности импульсов стандартной частоты (так как иначе возрастает погрешность измерения), а максимальное время задержки элемента задержки И устанавлива ют так, чтобы сумма этого времени и времени переброса триггера 7 не превышала 2Тс (2Т). Формула изобретения Цифровой частотомер, содержащий два счетчика, формирователь импульсов измеряемой частоты, ключ, последовательно соединенные генератор стандартной частоты, формирователь импульсов стандартной частоты схему совпадения и триггер управления, причем выход формирователя импульсов через ключ соединен со входом первого счетчика, отличающийся тем, что, с цепью повышения точности измерения и быстродействия, в него введены элемент задержки с Л -1 выходами, элементы задержки с одним выходом, п -1 блок совпадения, И -1 триггер управления, П +2 .f ка сборки, самоблокирующийся ключевой элемент и ti пар последовательно-соединенных ключей, входы каждой из которых подключены к вькоду формирователя импульсов измеряемой частоты, а вьгхоцы через первый блок сборки - ко входу второго счетчика и к первым входам П блоков сборки, вторые входы которых подключены через самоблокирующийся ключевой элемент к выходу первого ключа первой пары ключей, выход формирователя импульсов стандарт ной частоты подключен ко входу элема1та задержки, П -1 выход которого через П -1 блок совпадения и через Ц-1 триггер управления соединены со вторыми входами П пар ключей и со входами П+2-го блока сборки, выход Которого подключен ко второму входу ключа, соединенного с первым счетчиком, причем выходы п блоков сборки под- ключены ко вторым входам соответствующих t, блоков совпадения, выходы каждого из которых через соответствующие Г) элементов задержки с одним выходом соединены с соответствующими входами И -1 триггеров управления.