Цифровой частотомер Советский патент 1979 года по МПК G01R23/10 

(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

1

Изобретение относится к вычислительной в измерительной технике и может быть использовано для автоматического вамерения частоты в цифровом коде, прк- годном для ввода в электронную днфровую вычислительную машину.

Известен цифровой частотомер, содержащий двухканальную схему измерения, первый канал которой выполнен в виде последовательно соединенных генератора эталонной частоты, формирователя импульсов, ключа н счетчика, а второй канал в виде последовательно соединенных формирователей импульсов, ключа и счетчика, а также схему совпадения импульсов из- меряемой и эталонной частоты, выход ко- торой через триггер подключен к вторым входам ключей обоих каналов Г-Ч

Недостатком такого частотомера является низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой частотомер, содержащий двухканальную

схему измерения, первый канал которой выполнен в виде последовательно соединенных генератора эталонной частоты, формирователя импульсов, ключа и счетчика, а второй канал в виде последовательно соединенных формирователя импульсов, ключа и счетчика, схему совпадения эталонной и измеряемой последовательностей импульсов, вьтход которой через триггер управления подключен к вторым входам ключей обоих каналов, а также дополнитель-. ный канал, включающий дополнительный формирователь импульсов, две схемы совпадения, третий ключ, причем вход дополнительного формирователя импульсов соединен с входом формирователя импульсов второго канала, а выход через вторую схему совпадения связан с входом счетчика второго канала, выходы же счетчика первого канала через третью схему совпадения подключены к второму входу третьего ключа, первый вход которого соединен с входом счетчика первого канала, а выход - одновременно с вторым входом 368 второй схемы совпадения и вторым входом триггера управления f27. Существенным недостатком этого ,ройства является зависимость времени измерения, определяемого интервалом измерения и временем между интервалами из мерений от величины разности измеряемой и эталонной частоты. Чем меньше эта разность, тем больше время между измерениями и при малых значениях разности время может быть достаточно большим. Цель изобретения - уменьшение времени измерения. Это достигается за счет того, что в устройство, содержащее генератор импуль сов эталонной частоты, выход которого подключен к входу формирователя импульсов эталонной частоты, формирователь им иульсов измеряемой частоты, выход кото рого через первый ключ подключен к пер« вому входу счетчика импульсов измеряемой частоты и непосредственно к перво. му входу блока совпадения, выход которо го через управляющий триггер подключен к управляющшу входам первого и второго ключей, выход второго ключа соедююн с первым входом третьего ключа и с вхо .дом счетчтш импульсов эталонной часто-. ТЫ, выходы которого черев многовходовый элеметт И подключены к второму вхо ду третьего ключа, выход третьего ключа соединен с первыми входами управляюше™ го триггера и элемента И, формирователь меандра, выход которого нерез элемент ii соединен с вторым входом счетчика им пульсов измеряемой часготы, введены, бло задержки импульсов эталонной частоты и блок выбора последовательности кмпуль«сов эталонной частоты, причем выход формирователя импульсов эталонной час тоты пэдключен к входу блока задержки импульсов эталонной частоты, выходы ко то рого поразрядно соединены с информади оннымн входами блока совпадения и пер выми информационными входами блока выбора последовательностей импульсов эталонной частоты, вторые информадионные входы которого подключены поразрядно к информационным выходам блока совпаде«ния, второй вход блока совпадения подклю чен к первому выходу блока выбора после довательности импульсов эталонной частоты, второй №1ход которого соединен с вторым входом второго ключа, выход тре тьего ключа подключен к второму входу блока выбора последовательности импульсов эталонной частоты, а также за счет того, что блок совпадения содержит эле74менты И и многовходовый элемент ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока совпадения, к первому входу блока совпадения подключены первые входь.1 эле. ментов И, вторые входы которьгх соедйне ны с вторым входом блока совпадения, информационные выходы которого соединены с третьими входами элементов И, выходы всех элементов И соединены с входами многовходового элемента ИЛИ и являются информационными выходами блока совпадения, а кроме того, блок выбора последовательности импульсов эталонной час- тоты содержит триггеры, элементы И, два элемента ИЛИ и элемент задержка, причем первые информационные входы блока выбора последовательности импульсов эталон- ной частоты соедйнешл с первыми входа ми элементов И, вторые входьх которых подключены к выходам триггеров в к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ через элема т задержки соединен с первьгм выходом блока выбора последовательности импульсов эталонной частоты, вторые информационньге входы которого соедгшены с первыми входами триггеров, вторые входы триггеров объединены и являются вто рым входом блока выбора последователь-ности импульсов эталонной частоты, вто--- рым выходом которого является выход второго элемента ИЛИ, выходьз всех эле.--- ментов И подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ, На фиг. 1 представлена блок ;хема цифрового частотомера; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы, Частотомер содержит блок 1 совпадения, формирователь 2 импульсов йзмерЯ « емой частоты, блок 3 заде ряски импульсов эталонной частоты, формирователь 4 Е-ШЕпульсов эталонной частоты, генератор 5 импульсов эталонной частоты, элемент И 6, формирователь 7 меандра, элементы И и-многовходовый элемент ИЛИ 9, входящие в блок 1 соБиаденйя, триггер 10 управления, блок 11 выбора последовательностей импульсов эталонной частоты, включающий триггеры 12.j-12n, элемент И , элементы ИЛИ 14, 15 и элемент 16 задержки, игушульснопотенциальные ключи 17-19, счетчик 20 импульсов эталонной частоты, счетчик 21 импульсов измеряемой часто1Ъ1, многовхо довый элемент И 22. Часто-гомер работает следуюшш л образом. На блок 1 совпадения подаются после довательности импульсов с формирователя 2 который преобразует входное напряжение частоты хч D импульсы с периодом повторения Ту ;- и П последователь. костей импульсов с блока 3 задержки и формирователя 4, которые преобразуют напряжение частоты fg эталонного ге нератора 5 в п задержанных относител но друг друга последовательностей импульсов с периодом повторения Т . с общей задержкой равной Т . Длительность формируемых последовательностей Ту Ji. t Л-Тэ , а число п задержанных последовательностей частоты ij, На элемент И 6 с формирователя 7 поступают Шу1пульсы с периодом следова- ния TX х / но с длительностьюТч - - с длительностьюTXj -g пр0:чем задний фронт этих импульсов соответствует переднему фронту импульсов с формирователя 2. При первом совпадений импульсов измеряемой частоты с одной из f последовательностей эталонной частоты на выходе одного аз элементов И появляется импульс, который через многовходо- вый элемент ИЛИ 9 перебрасывает триггер 10 уцравления, а также поступает на блок 11 выбора последовательности импульсов эталонной частоты, перебрасы вает один из триггеров , который разрешает прохождение через один из элементов И .13п и через элемент ИЛИ 14 на выход блока 11 выбора после довательности импульсов именно той ив последовательностей эталонной частоты блока 3 задержки, которая совпадает с импулт: сами измеряемой частоты в одном из элементов И . Одновременно сра батываюший триггер (12 - ) через элемент ИЛИ 15 и элемент задержки 16 запрещает дальнейшее прохождение импуль сов эталонной частоты на выходы элементов И . Пра перебрасывании триггера 10 управленияоткрываются ключе 18, 17 и счетчики начинают подсчет соответственно импульсов эталонной и измеряемой частот. Пра соответствующем выборе емкости N счетчЕка 20 через единичный интервал времени t (например, одну секунду) на его выходе появится импульс и перебросит триггер Ю управления, закрывающий ключи 17, 18 и триггеры 12а. 12fi, открьшающие элементы И 8t-8n. Одновременно этот импульс поступает и . на элемент И 6. Если в последнем пронс- ходит совпадение, то на первый после запятой разряд счетчика 21 импульсов измеряемой частоты поступает импульс, прибавляющий к результату измерения (кото-{Ый равен подсчитанному числу импулк;ов (п плюс записанному в счетчик до измерения числу 0,25) число 0,5. Таким образом, при совпадении в элементе И 6 код равен (т+0,75), а при несовпадении(т+0,25), Для исключения ошибки из-за задержки выходного импульса счетчика 20 импульсов эталонной частоты относительно импульса эталонной частоты fa единич- ные выходы всех триггеров счетчика 20, находящихся в единичном состоянии при его заполнении, подключены к входам многовходового элемента И 22, выход которого соединен с входом ключа 19. Таким образом, ключ 19 будет открыт при фиксации N го импульса в N + 1-ый импульс, поступающий на счетчик 20, практически одновременно поступит и на элемент И 6. Формирование следующего интервала измерения начнется в момент прихода первого же после окончания предыдущего интервала измерения импульса измеряемой частоты Л , так как он обязательно совпадет с одной нз а задержанных относительно друг друга последовательностей импульсов эталонной частоты fэ которая и пройдет через блок 11 выбора последовательности и ключ 17 на вход счетчика 20 эталонной частоты. образом, предлагаемая схема цифрового частотомера позволяет уменьшить время измерения. Формула изобретения 1. Цифровой частотомер, содержащий генератор импульсов эталонной частоты, выход которого Подключен к входу формирователя импульсо1В эталонной частоты, ормирователь импульсов измеряемой часоты, выход которого через первый ключ одключен к первому входу счетчика имульсов намеряемой частоты к непосредтвенно к первому входу блока совпадения, ыход которого через управляющий тригер подключен к управляющим входам пер- ого и второго ключей, выход второго клю а соединен с первым входом третьего люча и с входом счетчика импульсов этаонной частоты, выходы которого через ноговходовый элемент И подключены к второму входу третьего ключа, выход третьего ключа соединен с первыми входами управляющего триггера и элемента И, 4юр ми{юватель меандра, выход которого через элемент И соединен с вторым входом счетчика импульсов измеряемой частоты, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени намерения, в не го введены блок задержки импульсов эталонной частоты и блок выбора последовательности импульсов эталонной частоты, причем выход формирователя игмпульсов эталонной частоты подключен к входу блока задержки импульсов эталонной частоты, выходы которого поразрядно соединены с информационными входами блока совпадения и первыми информационны ли входами блока выбора последовательностей импульсов эталонной частоты, вторые информационные входы которого подключены пораз рядно к информационным выходам блока совпадения, второй вход блока совпадения подключен к первому выходу блока выбо- ра последовательности импульсов эталонной частоты, второй выход которого соединен с вторым эходом второго ключа, выход третьего ключа подключен к второму входу блока выбора последовательности импульсов эталонной частоты. 2. Частотомер поп.1,отличаю щ и и с я тем, что блок совпадения содержит элементы И и многовходовый элемент. ИЛИ, выход которого является вторым выходом блока совпадения, к пер вому входу блока совпадения подключены первые входы элементов И, вторые входы которых соединены с вторым входом бло ка совпадения, информационные входы которого соединены с третьими входами элементов И, выходы всех элементов И соединены с входами многовходового элемента ИЛИ и являются информационными выходами блока совпадения. 3, Частотомер по п. 1, о т л и ч а - ю щ и и с я тем, что блок выбора последовательности импульсов эталонной частоты содержит триггеры элементы И, два элемента ИЛИ и элемент задержки, причем первые информационные входы блока выбора последовательности импульсов эталонной частоты соединены с первыми входами элементов И, вторые входы которых подключены к выходам триггеров и к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ через элемент задержки соединен с первым выходом блока выбора последовательнрртя импульсов эталонной частоты, вторые информационные входы которого соединены с первыми входами триггеров, вторые входы триггеров объединены и являются вторым входом блока выбора последовательности импульсов эталонной частоты, вторым выходом которого является выход второго элемента ИЛИ, выходы всех элементов И подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 409149, кл. G 01 R 23/10. 2.Авторское свидетельство СССР №490041, кл. G-Ol R 25/01, 1974 (прототип).

4JSJ

,