Цифровой частотомер Советский патент 1980 года по МПК G01R23/02 

;54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

Изобретение относится к информационно-иэмерительно.й технике и может быть использовано для измерения сре.днего значения частоты. Известен цифровой частотомер, содержащий генератор стандартной частоты, формирователи иг тульсов стандартной и измеряемой частот, триггер, импульсно-потенциальный ключ и счетчики 1. Недостатком этого устройства является то, что величина относительной погрешности измерения для различных частот неодинакова. Наиболее близким по своей технической сущности к предложенЕюму является цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор стандартной частоты, формирователь импульсов стандартной частоты, элемент совпадения, триггер, первый импульсно-потенциальный клгоч, второй вход которого соединен с выходом форьетрователя импульсов стандартной частоты, а выход с входом первого счетчика, а также формирователь импульсов измеряемой частоты, выход которого соединен со вторым входом элемента совпадения и с входом второго и.угпульсно-потенциального ключа, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход со входом второго счетчика, третий импульсно-потенциальный ключ, первый вход которого подсоединен к выходу элемента совпадения, второй вход к выходу первого счетчика, а . выход ко второму входу триггера 2, Недостатком известного устройства является то, что при увеличеь-ии диапазона измеряемых частот увеличивается избыточность информации. Цель изобретения - расширение диапазона измерения. Эта цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор стандартной частоты и основной Формирователь импульсов стандартной частоты, последовательно соединенные основной элемент совпадения, ос.човной . триггер, первый импульсно-потенциальный ключ и первый счетчик, а также формирователь импульсов измеряемой чаототы, выход которого соединен с первым входом основно.го элемента совпадения и с входом второго импульснопотендиального ключа, второй вход которого соединен с выходом основного

триггера, а выход со входом второго счетчика, нмпульсно-потенциальныЯ ключ, первый вход которого соед1-1нен с выходом основного элемента оовпадения, а выход со входом основного триггера, дополнительно введены Зп элементов совпадения, два блока сборки in-1) дополнительных триггеров, триггер оценки и (п-1) дополнительных формирователей импульсов стандартной частоты, при этом к входам дополнительных формирователей импульсов стандартной частоты подключен генератор стандартной частоты, выходы основного и дополнительных формирователей через соответствуюи1йе первые п элементы совпадения и первый блок сборки соединен с вторыми вxoдa ш первого ключа и основного элемента совпгщения, первые входы первого счетчика подключены через соответствующие вторые п элементы совпадения и второй блок сборки к второму входу третьего ключа, вторые выходы первого счетчика через соответствующие третьи (п-1) элементы совпадения подключены к соответствующим дополнительным триггерам, к вторым входам третьих (п-1) элементов совпаден1 я подключен выход триггера оценки, вход которого подключен к выходу второго ключа, первые выходы всех триггеров соединены через Зп-ый элемент совпадения с вторым входом одного из первых п и одного из вторых п элементов совпадения, входы остальных первых п и вторых п элементов совпадения соединены с соответствующими выходами соответствующих дополнительных триггеров.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Цифровой частотомер содержит генератор 1 стандартной частоты, основной формирователь 2 импульсов стандартной частоты, дополнительные формирователи 3,-3) импульсов стандартной частоты, формирователь 4 импульсов измеряемой частоты, первые элементы , совпадения, вторые элементы 6.j-6j, совпадения, третьи элементы совпадения, основной элемент 3 совпадения, Зп-ый элемент 9 совпадения, первый и второй блоки 10 и 11 сборки, первый, второй и третий импульсно-потенциальные ключи 12, 13 14 основной триггер 15, триггер 16 оценки, дополнительные триггеры 17-( , первый счетчик 18 и второй счётчик 19.

Устройство работает следующим образом.Формиров - ели 2 и 3,|-3у преобразуют синусоидальное напрял ение генератора 1 стандартной частоты в последовательности импульсов с периодом следования Т(- с длительностями

:Г2. . С(,, которые поступают на

-V

входы cooтвeтcтвyю J иx первых элементов 5-(-5п. Формирователь 4 импульсов

пульсов с г;ер 1одом следования Т 11, и с длительностью Гц, , котор;,;е поступают на второй импульсно-потенциальиый КЛЮЧ 13, соединенный с вторым счетчиком 19 и со входом уста(-;овки 1 триггера 16 оценки.

Первый счетчик 18 имеет выходы.

соо гветствую:цие подсчету Р , Р у, . . .Р

п импульсов, причем Р ---- , а время

-tT

- .

измерения t,,

где с)

4С

( f с

относительная величина

естабильности

стандартной частоты.

Кроме того, счетчик 18 имс-ет

ДЬ,

с оо т в е т ст в уюиги t

N.,,, импульсов,

А -, А

А.

N

IriiM

Т,

где fh-,a- / пиг. максималь5,;ая та, измеряемая устройством;

А,(,... А - коэффициенты кратности - отношелше относительных значений погрешностей для максимальной и миьгимальной частот поддиапазонов, соответствую г1их временным интервалам . , t

H(№1

и i мч

Первые элементы 5,,-5 у,, управляются дополнительными триггерами , 1ричем единичные выходы триггеров соединены соответственно с элементами 5т-5ц, нулевые выходы триггеров 7,.-1 - соответственно с элементаг-ш , а нулевые выходы всех триггеров через Зп-ый элемент 9 совпадения

Аналогичным образом дополнительные триггеры управляют и вторы.1И зле.ментами ,, входы которых соединены с выходами первого счетчика 18, соответствующими временным интервалам Ч,-, иъми выходи через второй блок 10 сборки и третий иглпульсно-потенциальный кл:оч 14 соединены с установочным входом основного триггера 15. К вторым входам основного триггера 15 и ключа 14 подключен основной элемент 8 совпадения.

Выходы элементов 5.-5у, соединены через первый блок 9 сборки с первым входом основного элемента 8 совпадер;ия и через первый импульсно-гготенциальный ключ 12 с первым счетчиком 18.

Выходы первого счетчика 18, соотЧ И- ветствующие подсчету кодов

соед:-шены с третьими элементами 7 7и--( совпадения, вторые входы которы подключены к выходу О триггера 16 оценки, а выходы ко входам установки 1 соответственно дстюлнительных триггеров (-,В исходном состоянии через первый элемент 5 импульсы минимальной длительности Г- поступа от на основной элемент 8 совиаде finp , После первого совпадения и переброса основного трнггера 15. ключи 12 и 13 открываются и начинается подсче импульсов в счетчиках, 18 и 19. Если длительность ггериода 1, мень ше временного интервала N вследствие переброса триггера 16, эа крываю:;его третьи элементы ,,, ни один из дополнительных триггеров в дальнейшем не перебрасывается, т.е используется первая временная база t и М1 нимальная длительность импульсов стандартной частот.ы Т.) . Гфи этом для всех частот относительная погрешность измерения (. избыточность информации в наихудшем случае определяется величиной - с где Отлп минимальная погрешность ди кретности в диапазоне . 2T moi tu-ъглл ГсЛ АлVYi-.r, Tc,ti средний интервал между совпадениями импульсов частот f и f rn-in 2г. i €,v При длительности Ту , меньшей интер вала Т , происходит последователь ный переброс триггеров 17.-17 , переключающих временные интервалы и дли тельности импульсов до прихода на триггер 16 первого импульса измеряемой частоты. При этом переброс заканчивается и используются временная база tи) 1 длительность икотульсов tr.,. По окончании временного интервала tj T OTKpHBaeTCH третий и:.шульоно-потенциальный ключ 14 и первое совпадение импульса стандартной частотьг длительностью с импульсом измеряемой частоты приводит к перебросу основного триггера 15 и прекраш ению счета. Значение f., находится по зависимогде k и m - коды, зафиксированные соответственно счетчиками 18 и 19. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно расширить диапазон измеряемых частот при сохранении минимальной избыточности информации. изобретения Цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генерато стандартной час1чзты и с ноэмо:; i+i- ;:мирователь импульсов ста:;;иФ г-по;-; час тоты, последовате.чьно соединенные основной совпад-ани;; , ссмовьог триггер, первый .к:пу,:ьснс-потен1 иальный ключ и первиЯ счеГ-;;к, а тгл-г-ке формирователь .:ь С-ОР иЗлЮ.рчомой частоты, выход ко-торого соед1нен с первым входо.м oCiCEHoro падения и с входом втор; потенциаль ;ого ключа, второй вход которого соединен с выходом основного триггера, а выход со входом второго счетчика, третий мпул bCiio-потенциальь;ый ключ, nepBiiiii вход которого соединен с выходом ос1Юв;-:ого ;-.ч смеита совпадения, а выход со иходсм основного тр:и:ггера, о т л и ч л ьэ щ и и с я тем, что, с цел,ю рас1Ш1рения диапазона измерения, в него дополн5 тельно введены Зп элементов совпадения, два блока сборки дополнительных триггеров, триггер оценки ii (пполнительных формирОВателей ир.-пульсов cтaндapт iOй частоты, при этом к входам дополнительных ,ирователей импульсов стандартной ч; стогы гюдключен генератор стл -;дартной частоты, выходы основного и дополнительных формирователей через соотБстствуюи.ие первые п элементы совпадения и первый блок сборки соеддинены с вторыми входами первого ключа и основного элемента совладения, первые входы первого счетчика подк1 :-очены через соотве1;ствующие вторые п элементы совпадения и второй блок сборки к BTOpo ii входу третьего ключа, вторые выходы первого счетчика через соответствующие третьи (п-1) элементы совпадения подключены к соответствующиг.1 дополь:ительн триггерам, к вторым вxoдa i третьих (п-1) элеменгов совпадения подключен в 11ход триггера оценки, вход которого подключен к выходу второго ключа, пернь-е выходы всех триггеров соединечы (ерсз Зп-ый элемент совпадения с вторым входом одного из первых п и одного из вторых г, элементов совпадения, входы остальных первых п и вторых п элементов совпадения соединены с соответствующими выходами соответствующих дополнительных триггеров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Орнатский П. П. Лвто;-,атнческие измерения и приборы. К., Выс1ь-ая школа, 1971, с. 394. 2.Авторское свидете.чъство СССР по заявке № 2011871, 06.09.76.