Цифровой низкочастотный частотомер Советский патент 1978 года по МПК G01R23/10 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при создании низкочастотных частотомеров.

Известны цифровые приборы для измерения низкой частоты, использующие принцип измерения периода низкой частоты, по обратной .величине которого вычисляют значение исследуемой частоты, содержащие генератор опорной частоты, блок измерения периода входной частоты, блок сравнения, счетчик 1 1 .

Однако зто устройство очень сложно и имеет низкое быстродействие.

Известно устройство, которое содержит измеритель периода неизвестной частоты, управляемый генератор образцовой частоты, счетчики, блок сравнения 2

Однако известное устройство обладает недостаточным быстродействием при преобразовании кода периода входной частоты в значение частоты.

Цель предлагаемого изобретенияповышение быстродействия устройства за счет снижения времени преобразования периода частоты в значение частоты.

Она достигается тем, что в цифровой низкочастотный частотомер, содержащий генератор образцовой частоты, первый вход которого соединен с первым входом блока измерения периода входной частоты, а выход генератора образцовой частоты, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а входы блока сравнения подключены соответственно к выходам блока измерения периода входной частоты и счетчика импульсов образцовой частоты, счетчик результата дополнительно введены последовательно соединенные делитель частоты, счетчик остатка, первый вентиль, счетчик порядка, а также второй вентиль, триггер, распределитель импульсов и блок перезаписи, вход которого подключен к выходу счетчика остатка, выход которого подключен ко второму входу генератора опорной частоты, к второму входу блока перезаписи и первому входу второго вентиля, причем вторые входы первого и второго вентилей соединены с противофазными выходами триггера, выход второго вентиля соединен с первым входом распределителя импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения и входу установки в единицу триггера, информационные выходы раслределителя импульсов подклю чены ко 1входам счетчика результата соответственно, а третий выход распр делителя импульсов соединен с третьи входом генератора частоты, при этом вход делителя частоты подключен к выходу генератора опорной частоты. На чертеже дана блок-схема цифрового низкочастотного частотомера. Он состоит из измерителя 1 периода, счетчика 2 результата, блока 3 сравнения кодов, приемного счетчика 4, триггера 5 управления, распределителя 6, блока 7 перезаписи, блока 8 совпадения, генератора 9 образ цовой частоты, делителя 10 на девять счетчика II остатка, блока 12 совпадения и счетчика 13 порядка. К измерителю 1 периода подключены вход Запуск устройства и вход подачи неизвестной частоты {. Выход измерителя 1 периода подключен к пер вому входу управления генератора 9 образцовой частоты, выход которого связан со входом приемного счетчика и через делитель 10 на девять с входом счетчика 11 остатка. Информационные выходы измерителя периода связаны с входами блока 3 сравнения кодов, другие входы которого подключены к информационным выходам приемного счетчика 4, вход сброса в нуль которого связан с вторым входом распределителя 6 импульсо с выходом блока 3 сравнения кодов и входом установки в единичное состояние триггера 5. Единичный выход триггера 5 соединен с вторым входом блока 8 совпадения, выход которого подключен к первому входу распределителя б, нулевой выход триггера 5 соединен с вторым входом блока 12 совпадения, первый вход которого соединен с вторым выхо дом генератора 9 образцовой частоты с выходом счетчика11 остатка с входом блока 7 перезаписи и первым входом блока 8 совпадения. Потенциальны входы блока перезаписи соединены с и формационными выходами приемного сче чика 4, а выходы подключены к соответствующим входам записи счетчика остатка, выход блока 12 совпадения подключен к входу счетчика 13 поряд ка. Импульсные выходы распределителя 6 соединены с соответствующими д кадами счетчика 2 результата. Выход переполнения распределителя 6 подкл чен к третьему входу генератора 9 образцовой частоты. Цифровой низкочастотный частотом работает следующим образом. В исходном состоянии триггер 5 и меритель 1 периода, приемный счетчик 4, счетчик 2 результата сброшен в состояние нуля. Счетчик 11 остатк установлен в состояние 2-2, где П - разрядность счетчика 11. Делитель 10 на девять установлен в состояние Восемь, Блок 8 совпадения закрыт по второму входу, а блок 12 совпадения открыт по второму входу. Распределитель 6 подготовлен к подаче импульсов с выхода блока 3 сравнения кодов в старшую декаду счетчика 2 результата. Измеряемая низкая частота i , поступает на вход измерителя 1 периода низкой частоты. По команде .Запуск производится измерение периода этой частоты. По окончании измерения периода цифровой измеритель 1 запоминает результат измерения }j- и запускает генератор 9 образцовой частоты по первому входу.. Первый импульс с выхода генератора 9 поступает на вход счетчика 4, а также на вход делителя 10 на девять. При этом последний переполняется и на его выходе возникает перепад, который приводит к записи первого импульса в счетчик 11 остатка. В нем будет зафиксирован код числа 2 - 1, а в счетчике 4 - число 1 . С приходом последующих девяти импульсов на выходе делителя 10 снова возникает перепад, который записывает в счетчик 11 остатка второй импульс, что приводит к его переполнению. За это время на вход приемного счетчика 4 поступило десять импульсов. При этом, в каждый текущий момент времени коды приемного счетчика 4 код результата измерения периода Krf сравниваются блоком 3 сравнения кодов, котор)ый при равенстве кодов вырабатывает сигнал, который сбрасывает в нуль приемный счетчик 4, прокидывает триггер 5 и поступает на вход распределителя 6. После этого приемный счетчик 4 снова заполняется импульсами до момента равенства кодов Ымл и 1 , после чего все повторяется. Если переполнение счетчика 11 остатка происходит раньше, чем появится выходной импульс устройства 3 сравнения кодов, т.е. выходной импульс счетчика остатка проходит через открытый блок 12 совпадения на вход счетчика 13 порядка и заносит в него единицу. Этот же импульс поступает на вход записи блока 7 перезаписи и записывает из приемного счетчика 4 в счетчик 11 остатка двоичный код числа 10, Начинается процесс умножения числа 10 на 9, т.е. до момента появления сигнала на выходе счетчика 11 остатка на вход приемного счетчика 4 поступит еще 90 импульсов, т.е. его код будет равен lO-i-90-lOO, а в счетчик 13 порядка заносится вторая единица и т.д. Так продолжается до тех пор, пока на выходе блока 3 сравнения кодов не появится первый импульс, который сбросит в нуль приемный счетчик 4, через -т распределитель 6 поступит в старшую декаду счетчика 2 ре: ультата, опрокинет триггер 5, благодаря чему блок 8 совпадения откроется, а блок 12 совпадения закроется. С этого мо мента начинается заполнение декад счетчика 2 результата и прекращаетс поступление импульса на счетчик 13 порядка. Заполнение декад счетчика 2 результата, т.е. формирование результата, происходит следующим образом. Выходной счетчик измерителя 1 пе риода, блок 3 сравнения кодов и при емный счетчик 4 представляет собоЯ делитель где N - 1,10,100,1000... и т.д., в зависимости от порядка значения Н. Формирование значег ия Ц описано ранее. В процессе деления Y- N/N7- числ импульсный код целочисленной части отношения .W / М, поступает в старшую декаду счетчика 2 резульглт В момент окончания формирования чис лоимпульсного кода значения ( в при емном счетчике 4 остается остаток -ent 1. Импульс с выхо 1мИ да счетчика 11 остатка, свидетельствующий об окончании формирования число - импульсного кода f{ , проход через блок 8 совпадения на управляю щий вход распределителя 6. Благодар этому распределитель устанавливаетс в состояние, обеспечиван)щее прохожде ние информации во вторую декаду сче чика 2 результата. Этот же импульс поступает на вход записи блока пере записи и записывает в счетчик 11 ос татка код 2 Д 1. Начинается процесс умножения Д 1x9.9 и, I импульсо суммируется с остатком Д1 в приемном счетчике, в результате и, 1 + Д 1.9 10 л 1. В делителе производится деле ние iO-ul/Hrp, а число - импульсный код целочисленной части отношения 10 uLl . T, во вторую -поступает декаду счетчика результата. В момент окончания формирования 9 I импульсов в приемном счетчике остается ост iOAl riOill --ent 11 . Импуль т 1- тс выхода счетчика 11 остатка сдвигае распределитель б информашш в состоя ние, обеспечивающее прохождение инфо мации в третью декаду счетчика 2 результата, и записывает в счетчик 11 остатка код 2 - Ь 2. Начинается пр цесс умножения Д 2x9. Далее прог;есс получения результата продолжается 3 аналогично. Если любой остаток й О, то процесс прекращается, так как генератор 9 образцовой частоты запирается по второму управляющему входу. Если ни один из остатков Д i О, то при переполнении распределителя 6 сигнал с его выхода окончания процесса запирает генератор 9 образцовой частоты по третьему управляющему входу, и процесс прекращается. Результат процесса измерения низЕсой частоты будет представлен в счетчике результата в виде T.(.,. Г10 A.t1 10 bn-1где 10 - частота заполнения периода Т в n3N5epHTe.ne периода, d - Ч11сло импульсов, поступивип;х на вход счетчика 13 порядка. Время вь числения П десятичных разрядов дробной части равно i /ч . t,,p j (,H) А общее время вычисления резчльтата ог111еделяется выражениегt Tl I 9Ai + i i V 1 Формула изобретения Цифровой низкочастотный частото -iep, содержащий генератор образг овон частоты, первый вход которого соединеь: с первым входом 6JiOKa измерения периода входной частоты, и выход Геиератора образцовой частоты подключен ко входу счетчика импульсов образцовой частоты, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а входы блока сравие ия подключены соответственно к выходам блока измерения периода входной частоты и счетчика импульсов образцовой частоты, счетчик результата, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены последовательно соединенные делитель частоты, счетчик остатка, первый вентиль, счетчик порядка, а также второй вентиль, триггер, распределитель импульсов и блок перезаписи, вход которого подключен к выходу счетчика импульсов опоргюй частоты, а выход блока перезаписи подключен ко входу счетчика остатка, выход которого подключен второму входу гснератора опорной частоты, ко второму входу блока перезаписи и первому входу второго ентиля, вторые входы первого вентилей соединены с протиофазничи выходами триггера, выход второго вентиля соединен с перы-дм ВХОДСГ.1 1)аспределителя импульсов, второй вход которого соединен с вьссодом блока сравнения и входу установки в единицу триггера, информационные выходы распределителя импульсов подключены ко входам счетчика результата соответственно, а третий выход распределителя импульсов соединен с третьим входом генератора опорной частоты, при этом вход делителя час638 тоты подключен к выходу генератора опорной частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: . Авторскоесвидетельство СССР . 329479, кл. С01 Р 23/10, 20.04.70, 2. Авторскоесвидетельство СССР № 256866, кл. С01 Р 23/10, 20.11.67.

Запуск

П П D-