Частотомер мгновенных значений Советский патент 1980 года по МПК G01R23/10 

.

--.

2

Изобретение относится к измерительной технике и г.редназнатено для измерения в цифровой форме частоты оледования электрических импульсов .

Известен цифровой частотомер о функциональным кодированием временного интервала,содержащий вычитающий счетчик, аппроксиматор, осуществляющий деление образцовой частоты. В частотомере преобргхзования , происходит параллельно процессу квантования периода 1 .

Недостатком известного частотомера является необходимость в высокой опорной частоте для получения требуемой точности измерения,так как в аппроксиматоре применен делитель частоты с большим коэффициентом деления.

Известен частотомер, в котором преобразование осуществляется после процесса квантования периода Г2.

Недостатком известного устройства является невысокое быстродействие устройства, так как результат измерения мгновенного значения частоты получают

управления, а второй вход блока: управления соединен со входом счетчика постоянного числа.

На фиг. 1 представлена структурная схема частотомера мгновенных значений; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления.

Частотомер содержит (фиг.1) блок измерения периода 1 с входящими в него формирователем 2, генератором опорной частоты 3, элементом И 4, блоком выбора диапазона 5, счетчиком hLf 6, элементом задержки 7, а также группу элементов И 8, блок управления 9, счетчик постоянного числа NC 10, счетчик частоты 11.

В начале измерения в счетчике частоты 11 устанавливается начальное значение частоты Нр, в счетчике NT 6 устанавливается обратный код числа N-p. , блок выбора диапазона 5 включает первый диапазон. С этого же момента на выходе формирователя 2 появляется разрешающий сигнал, поступающий на первый вход элемента И 4. Импульсы генератора опорной частоты 3 поступают на второй вход элемента И 4, проходят далее на вход блока выбора диапазона 5 и, так как включен первый диапазон, эти импульс с частотой FO поступают -йа счетный вход счетчика 6. По мере поступления импульсов в счетчик 6 на выходе группы элементов И 8 (выход двоичног умножителя) формируются импульсы, поступаквдие на вход блока управления 9.

Блок управления 9 (фиг.2) функционирует следующим образом. При поступлении на его вход импульса с выхода группы элементов И 8 с выхода блока управления 9 на вычитающий вхо счетчика 11 поступает импульс. С минимальной задержкой относительно этого импульса с другого выхода блока управления поступает импульс на суммирующий вход счетчика 11.Одновременно на входе блока управления 9 контролируется наличие импульса на выходе группы элементов И 8,формирунадегося в ответ на поступающий .сигнал с выхода счетчика 11. Если импульс на выходе этой группы элементов И 8 есть, то с выхода блока управления 9 на вычитающий вход счетчика б вновь поступает импульс, значение числа (частоты FX ) в счетчике б уменьшается тем самым на единицу. Если же импульса на вьаходе группы элементов И 8 нет, то с выхода блока управления 9 на вычитанлций вход счетчика 6 поступают два:импульса, значение числа в счетчике 6 (частота F ) уменьшается на две единицы. После этого блок управления 9 находится в режиме ожидания - до поступления очередного импульса с выхода группы элементов И 8 (двоичного умножителя).

Работа блока управления 9 заключается в следующем. По команде Начальная установка (шины этой команды на фиг.2 не показаны) обнуляются счетчик 10, триггеры 12, 13, 14. С выхода триггера 14 подается сигнал запрета на элемент И 19, с выхода триггера 12 подается разрешение на элемент И 16, с выхода триггера

13подается разрешение на элемент И 18. Емкость счетчика 10 равна числу С, причем С const. С момента снятия команды Начальная установка на вход блока управления 9, т.е на вход элемента И 19 начинают поступать импульсы с выхода группы элементов И 8 (т.е. с выхода двоичного умножителя). Через элемент И 19 эти импульсы не проходят, так как

на втором входе элемента И 19 сигнал запрета с триггера 14. Импульсы с выхода группы элементов И 8 поступаю также на вход счетчика 10, в котором они подсчитываются. Как только число этих импульсов станет равно , числу С, счетчик 10 переполнится, и импульс переполнения с выхода счетчика 10 установит триггер 14 в состояние 1. Отметим здесь, что при поступлении последующих импульсов с выхода группы элементов И 8 счетчик 10 может переполняться еще несколько раз, однако импульсы переполнения с выхода этого счетчика, поступающие на единичный вход триггера 14, состояние триггера 14 изменить не могут. Итак, триггер

14находится в состоянии 1 после прихода импульсов с выхода группы элементов И 8 на вход блока управления 9. Тем самым с выхода триггера 14 на второй вход элемента И 19 подается разрешение, и (с+1)-й, (С+2)-й и т.д. импульсы с выхода группы элементов и 8 проходят через элемент И 19 на вход элемента И 16

и на вход элемента И 17. -При поступлении (С+1)-го импульса с выхода группы элементов И 8, последний проходит через элемент И 19 на вход элемента И 16, на выходе которого формируется сигнал, поступающий на вход триггера 12. Задним фронтом этого сигнала (импульса) триггер 12 устанавливается в 1, сигнал с выхода этого триггера запрещает прохождение последующих импульсов через элемент И 16. С выхода элемента И 16 (С+1)-й импульс поступает также на первый вход элемента ИЛИ

15и на вход элемента задержки 20. С выхода элемента И 16 (с+1)-й импульс поступает также на первый вход элемента ИЛИ 15 и на вход элемента задержки 20. С выхода элемента ИЛИ 15 импульс поступает на вычитающий вход счетчика 11. С выхода элемента задержки 20 импульс поступает на суммирующий вход счетчика 11, а

также на элемент И 17 и на элемент задержки 21. Если в этот момент на второй вход элемента И 17 придет импульс с выхода элемента И 19 (т.е. с выхода группы элементов И 8), то на триггер 13 поступит сигнал, устанавливающий триггер 13 в 1. Если же в этот момент импульса на втором входе элемента И 17 нет, то триггер 13 останется в исходном О состоянии. С задержкой относительно импульса с выхода элемента задержки 20 начинается формирование импульса -на выходе элемента задержки 21, этот импульс через элемент ИЛИ 15 поступает на вычитающий вход счетчика 6 и на вход элемента задержки 22, с выхода которого импульс поступает на второй вход элемента И 18. В зависимости от состояния триггера 13 этот импульс проходит (если триггер 13 в О) или не проходит (триггер 13 в 1) на вход элемента ИЛИ 15 и, соответственно, на вычитающий вход счетчика 6. Этот же импульс поступает на обнуляющие входы триггеров 12 и 13,возвращая их в исходное О состояние. Работа блока управления 9 при поступлении на его вход последующих импульсов с выхода группы элементов И 8 аналогична описанному выше функционированию блока при поступлении (С+1)-го импульса.

В момент, когда на вход счетчика 6 поступит импульсов, на выходе счетчика 6 формируется импульс переполнения. По этому импульсу срабатывает элемент задержки 7, и в j счетчик 6 устанавливается число -j.

Одновременно импульс переполнения с выхода счетчика 6 поступает на блок выбора диапазона 5, и блок выбора диапазона 5 продолжает работать в первом диапазоне. С генератора опоной частоты 3 через элемент И 4 и блок выбора диапазона 5 на счетный вход счетчика 6 продолжают поступать импульсы с частотой f . После очередного импульса на входе счетчика 6 с выхода группы элементов И 8 поступит импульс на вход блока управления 9.

Следует отметить, что по команде Начальная установка в счетчик 11 устанавливается число, соответствующее максимальному значению частоты. Если счетчик 6 переполнился за время измерения, то это означает, что частота на входе частотомера превышает максимально допустимое значение, измеряемое частотомером.

По окончании периода Т частоты F на входе формирователя 2, с выхода формирователя 2 на вход элемента И 4 поступает сигнал запрета, и значение частоты F с точностью tl младшего разряда снимается с разрядных выходов счетчика 6.

Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения заключается в повышении быстродействия при

измерении частоты. Фактически предлагаемый частотомер мгновенных значений имеет максимальное быстродействие, так как позволяет получать значение частоты с требуемой точностью в момент окончания первого периода измеряемой частоты.

Формула изобретения

Частотомер мгновенных значений, содержащий блок квантования периода, состоящий из генератора опорной частоты и входного формирователя,

выходы которых подключены через элемент совпадения к блоку автоматического выбора диапазона, второй вход которого подключен к выходу счетчика числа периодов и через элемент Зсщержки к установочному входу счетчика числа периодов, счетный вход которого соединен с выходом блока автоматического выбора диапазона, счетчик частоты, блок элементов совпадения, первая и вторая

группы входов которого подключены соответственно к выходам счетчиков частоты и числа периодов, а выход подключен ко входу счетчика постоянного числа, выход которого соединен

с первым входом блока управления, q тличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, счетчик частоты выполнен реверсивным, суммируквдий и вычитаищий входы которого соединены соответственно с выходами блока управления, а второй вход блока управления соединен со входом счетчика постоянного числа.

fx BMWnrouffOt- tx. etfffMifM Cui f v yHmt- 9x evfnfVMffS С Stxo cf f группу ajtefeffmofffe S iifpffo cfem ifffty 0