Цифровой частотомер Советский патент 1980 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к автоматике и информационно-измерительной технике и может быть.исподьзовано для измерения частоты с выдачей результата измерения в цифровом виде, пригодном для ввода в электронную цифровую вычислительную машину. Известны цифровые частотомеры, содержащие двухканальную схему изме рения, первый канал которых содержи последовательно включенное генерато формироват ель импульсов, ключ и сче чик зталонной частоты, второй канал содержит формирователь импульсов, ключ и счетчик измеряемой частоты, причем ключи обоих каналов по.цключе ны к выходу управляющего триггера Этому устройству присущи недоста точно высокое быстродействие и точность измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является частотомер, содержащий двухканальную схему измерения частоты, один канал которой выполнен в виде после довательно соединенных генератора, формирователя импульсов, ключа и счетчика эталонной частоты, другой канал содержит последовательно соелиненные Формирователь импульсов, ключ и счетчик измеряемой частоты, а также схему совпадения, подключенную к выходам формирователей импульсов обоих каналов,выход которой че- рез триггер подключен ко вторым входам ключей, дополнительный формирователь, подключенный ко входу второй- схемы совпадения, на другой вход которой поступает импульс окончания интервала измерения, формируемый с помощью третьей схемы совпадения и третьего ключа, связанных со счетчиком эталонной частоты Недостатком этого устройства является высокая погрешность измерения. Кроме того, время одного цикла измерения частоты (т.е. суммарное время интервала измерения и паузы) изменяется в зависимости от отношения измеряемой f и эталонной f частот, и в некоторых случаях. 1,2 , 3, ...п, монапример, при жет достигать недопустимо большой величины. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерений. Эта цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор .эталонной частоты, первый формиро1ватель импульсов, первый ключ и счетчик эталонной частоты7вт6р6Й формирователь импульсов, последова Тельно соединенные второй ключ и счетчик измеряемой частоты,основной триггер, выход которого подключен к управляющим входам первого и втOfSoго ключей, выход счетчика эталонной частоты через дешифратор подключен 1ГШрйойу В5году третьего ключа,йторой вход которого соединен со входо ч&гчика эталонной частыгй ёьг Ц Г Третьего ключа соединен с первым входом основного триггера, а также третий формирователь импульсов,вход 7Ш о1рсэго подклкзчен ко входу второго формирователя импульсов и входной шине устройства, йоШлййтёльнб введ ны четвертый и пятый ключи , элейёнт ИЛИ, триггер и реверсивный счетчик, причем выходы второго и третьего фор мирователей импуйьсов подключены.ко входам элёмента ИЛИ,.выход квторого соёййнён с первыми входами второго Четвертого ключей и дополнительного триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, )выхдд дополнительного триггера Под° ШШШТР 1 вбйу ШШГпяШгэ да 1а Щвто рому входу которого подключен Йьйсод первого формирователя импульсов, второй вход основного триггера соединен с выходом четвертого ключа второй взгодкоторого подключ ен к 1ЙЙйё уйравления, выход вторсэго ключа подключен к установочному ВХО1ДУ ре вёрсивного счетчика, к суммиругацему ПШ1йта1)йщёЙу входам кот6р6Г5 Шд- к31ючены выходы соответственно первого и пятого ключей. J На фиг. 1 представлена блок-схема ; цифроврго частотомераJ яа фиг. 2 временная диаграмма егоработь. Цифровой частотомер содержит генератор. 1 эталонной частоты, формирователи 2-4 импульсов, ключи 5-9, счетчик,, 10 эталонной частоты, дешифратор 11, элемент ИЛИ 12, счетчик 13 измеряемой частоты, основной триггер 14, дополнительный триггер 15 и реверсивный счетчик . Цифровой частотомер раб отает .следующим образом. Второй формирователь 3 вырабатывает импульсы f в моменты пересечения входным сигналом f нулевого У1Э1сУй1 й 6 положительном направлении, третий формирователь 4 вырабатывает импульсы fj( в моменты пересечения входным сигналом fy. нУЛ. Р° 5 6трйца:тельном направлении. Ймпульсы fi и f сКИадйвШтся Иа leMliftTe ИЛИ 12, на выходе которого рбразу Йе5Г ймпульсная последовательность с частотой 2fy, поступакщая н.входы второго б и четвертого 7 ключей и на вход сброса дополнительного ТрйЪгера 15. До поступления из ЭВМ сигнала Управление четвертый ключ 7 закрыт, основной триггер 14 находится в нулевом состЪянии, вследствие чего закрыты первый 5 и второй 6 ключи. Первый после поступления сигн-ала Управление импульс последовательности с частотой 2f переводит триггер 14 в единичное состояние, при этом открываются первый 5 и второй б ключи. Заполнение счетчика 10 эталонной частоты импульсами эталонной частоты и счетчика 13 измеряемой частоты импульсами последовательности с частотой 2fj начинается одновременно (с точностью до одного периода эталонной частоты) и продолжается в течение всего интервала измерения ty,, т.е. д6 появления импульса на выходе третьего ключа 9.Импульс с выхода третьего ключа 9 переводит триггер 14 в нулевое состояние, закрывая тем самым ключи 5 и б, а триггер 15 - вединичное состояние, открывая вход пятого кйюча 8. Во время интервала измерения импульсы эталонной частоты с выхода первого ключа 5 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 16,а на его установочный вход поступают импульсы последовательности с частотой 2f. В ТмбМёнТ окончания интервала измерения t на счетчике 13 измеряемой частоты зафиксировано число импульсов последовательности 2f,a на реверсивном счетчике 16 - число импульсов эталонной частоты за время от последнего импульса последовательности с частотой 2f,i, до. конца интервала Измерения. После окончания интервала измерения импульсы эталонной частоты через открытый пятый ключ 8 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 До момента, когда первый после окончания интервала измерения импульс последовательности с частотой 2f переведет триггер 15 в нулевое состояние. Tenep b tta реверсивном счетчике 16 зафиксирШанбЧИСЛО, пропорциональное разности времен от последнего импульса последовательности с частотой 2f до конца интервала измерения (t4)v( и от конца интервала измерения до первого после этого импульса последовательности с частотой 2ff(t,). Это число .может быть отрицательным (14. t ) и положительным (). Знак числа в реверсивном c4et4MKe используется в качестве значёййЯ . после запятой разряда кода измеряемой частоты fy. . В третий разряд после запятой всегда записывается логическая единица. Таким образом, если конец интервала йзмёр ёйия попадает в первую половину периода имйульсов последовательности с частотой 2f, то к коду fv прибавляется 0,375, если во вторую половину - О,125. Цифровой Частотомер имеет следую вдую погрешность измерения частоты При соответствующем выборе зна1 .. 2 чения величинами можно пренебречь в широком диапазон измеряемых частот. Таким образом, в данной схеме ци рового частотомера достигнуто умень шение погрешности квантования в 2 р ,за, по срав-нению с известным, при этом же интервале измерения и устра нена зависимость между величиной из меряемой частоты и длительностью ци ла измерения, что позволяет улучшит точностные и динамические характери тики систем автоматики и информацио но-измерительной техники. Кроме того, при кратном отношении частот f, /f возможно увеличение точности измерения за счет испо зования показаний реверсивного счет чика. Формула изобретения Цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты, первый форми рователь импульсов, первый ключ и счетчик зталрнной частоты, второй формирова тель импульсов, последовательно соединенные второй ключ и счетчик измеряемой частоты, основной триггер, выход которого подключен к управляющим входам первого f. и второго ключей,, выход счетчика эталонной частоты через дешифратор подключен к первому входу третьего ключа, второй вход которого соединен со входом счетчика эталонной частоты/ выход третьего ключа соединен с первым входом основного триггера, а также третий формирователь импульсов, вход которого подключ.ен ко входу второго формирователя импульсов и входной шине устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, в него дополнительно введены четвертый и пятый ключи, элемент или) триггер и реверсивный счетчик, причем выходы второго и третьего формирователей импульсов подключены ко .входам элемента ИЛИ,выход которого соединен с первыми входами второго и четвертого ключей и дополнительного триггера,второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, выkoд дополнительного триггера подключен к первому входу пятого ключа, ко второму входу которого подключен йыход первого фортлирователя импульсов, второй вход основного триггера соединен с .выходом четвертого ключа, второй вход которого подключен к шине управления, выход второго ключа подключен к установочному входу реверсивного счетчи,ка, к суммирующему и вычитающему входам которого подключены выходы соответственно первого и пятого ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 460509, кл. G 01 R 23/10, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 490041, кл. G 01 R 25/04, 1974. .

g ffl;;-S; ss g j ig;ai aa s; fey afa a a

yjr

}Н

Упра6 №Н1К

nC

SJ

f

KodJ,

. JL

г 1 f

I

ts

h

ЭТ

-Л

y;

y;