Цифровой периодомер-частотомер Советский патент 1981 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к радиоизмерению и может быть использовано для построения широкодиапазонных цифровых измерителей частоты и периода электрических сигналов.. Одной из ведущих тенденций развития цифровой измерительной техники является широкое внедрение микроэлектронных вьглислительных устройств для обработки первичной измерительной информации и программного управления работой прибора и разработка на их основе многофункциональных измерительных приборов, обеспечивающих комплексное измерение широкого круга параметров сигналов. Указанные возможности особенно расширились в связи с появлением микропроцессоров. Наиболее эффективное применение вычислительных средств может быть достигнуто при измерении ряда взаимосвязанных параметров сигналов и, в частности, их временных xapaKTSpHjCf тик периода, частоты, времени запаздывания, интервалов времени и скваж ности, определяемых путем микропроцессорной обработки минимально необх- димого объема первичной информации Известны устройства, содержащие форт мирователи,ключи,генератор и счетчикСу Недостаток известных устройств низкая точность измерения. Наиболее близким по своей техни.ческой сущности является устройство, содержащее формирователь импульсов, первый К.ПЮЧ, счетчик числа периодов, генератор образцовой частоты, второй ключ, счетчик импульсов, триггер пуска, основной элемент совпадений и управляемый триггер 2j. Недостаток известного устройства низкая точность измерени. Цель изобретения - повыиение точности измерения. Эта цель достигается тем, что цифровой периодомер-частотомер, содержащий последовательно соединенные формирователь импульсов, первый ключ и счетчик числа периодов, последовательно соединенные генератор образцовой частоты, второй ключ и счетчик импульсов, триггер пуска, основной элемент совпадений и управляемый триггер, введены дополнительный элемент совпс1денив и последовательно соединенные блок управления и вычислительный блок, второй вход которого подключен к выходу счетчика числа периодов, второй вход последнего соединен с первым входом вычиспителйного блока, третий вход которо го подключен к выходу счетчика импульсов, второй вход которого соедиiieH со вторым выходом блока управления, вход последнего подключен к второму входу первого ключа, к второму входу второго ключа и к выходу управляемого триггера, второй вход которого соединен с выходом дополни тельного элемента совпадения, первый вход которого подключен к второму вы ходу триггера пуска, при этом второй ;Вход дополнительного элемента совпадения соединен с вторым входом основ ного элемента совпадения и с выходом формирования мипульсов. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого цифрового период мера-частотомера. Периодомер-частотомер содержит формирователь 1 импульсов, первый электронный ключ 2, счетчик 3 числа периодов, вычислительный блок 4, генератор 5 образцовой частоты, второй электронный ключ 6 и счетчик 7 импульсов, блок 8 управления, триггер пуска 9, основной элемент 10 совпадения, дополнительный элемент 11 сов падения и управляемый триггер 12. . Устройство работает следующим образом. . В исходном состоянии счетчики 3 и 7 находятся в нулевом состоянии. По команде Пуск триггер 9 пуска устанавливается в единичное состояние и открывает элемент 10 совпадения. Первым- импульсом начала периода с выхода формирователя 1 управляемый триггер 12 также устанавливается.в единичное состояние и открывает электронные ключи 2 и 6. С этого момента начинается цикл измерения. Импульсы с выхода генератора 5 образ цовой частоты f поступают через второй электронный ключ 6 на счетчик 7. К выходу одного из разрядов счетчика 7 подключен второй вход триггера 9 пуска. Через заданное время N to, определяемое кодом счетчика N на момент заполнения соответствующего разряда, импульсом с выхода этого разряда триггер 9 пуска устанавлива.ется в нуль, закрывает элемент 10 совпадений и открывает дополнительН элемент 11. совпадений. Ближайшим иЛпульсом начала периода с выхода формирователя 1 управляемый триггер 12 переводится в нулевое состояние и закрывает электронные ключи 2 и 6. На этом цикл измерения заканчива- . ется. Время измерения при этом равно tujM Nt(, 1и5ио+Л1 nJ-Ht где . NToj 4t - произведение дробной части отношения на Т;, . Время измерения кратно пегжоду сигнала и остается практичес ки неизменным и равным . при TX (0,1-0,2)Nto. При TX 5t Ntfl время измерения t T)j , т.е. при бор автоматически переходит на режим измерения по одному периоду сигнала. В паузе между измерениями, код 2g- , запиЬанный в счетчике 7 за время измерения и код n, записанныВ в счетчике 3 числа периодов, по команде с блока 8 управления вводится в вычислительный блок 4. В режиме измерения периода вычислительный блок 4 производит деление кода ()/ty на код n и умножение результата на некоторый масштабный множитель оС , обеспечивающий непосредственный отсчет периода сигнала Т в единицах времени. В режиме измерения ч :тоты вычислительный блок 4 осущест. яет деление кода n на код (nT)/t, и умножение результата на MacmTav ный множитель j3), обеспечивающий непосредственный отсчет частоты в Гц, кГц или МГц. Относительная погрешность измерения данного прибора в режиме усреднения определяется как ± -; и при пж-.и. она равна: JV -tg/tj j . Погрешность практически не зависит от частоты сигнала на частотах выше некоторого значения (5т 1 0)) При Fj{ F погрешность уменьшается по мере понижения частоты сигнала. Следует заметить, что для цифрового частотомера с непосредственным счетом числа периодов частоты за калиброванный интервал времени, погрешность дискретности равна 11 : т Тх / , . При Т t J или ( FX f о ) погрешность такого частотомера оказывается больше, чем у предлагаемого. В отличие от периодов с усреднением за n периодов сигнала, где n 10 , предлагаемый периодомер-частотомер может работать в широком диапазоне частот, без каких-либо коммутаций с практически не зависящей от частоты погрешностью изме Ьения. Формула изобретения Цифровой париодомер-частотомер, содержащий последовательно соединенные формирователь импульсов, первый ключ и счетчик числа периодов, последовательно соединенные генератор образцовой частоты, второй ключ, счетчик импульсов, триггер пуска, основной элемент совпадений и управляемый триггер, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения в него введены дополнительный элемент совпадений и последовательно соединенные блок управления н вычислительный блок, второй вход которого подключен к выходу счетчика числа периодов, второй вход последнего соединен- с первым входом вычислительного блока, третий вход

которого подключен к выходу счетчикаимпульсов, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, вход последнего подключен к второму входу первого ключа, к второму входу второго ключа, и к . выходу управляемого триггера, второй вход которого соединен с выходом дополнительного элемента совпадения, первый вход которого подключен к второму выходу триггера пуска, при э-том

второй вход дополнительного элемента совпадения соединен с вторым входом )сновного элемента совпадения и с выюдом формирователя импульсов.

Источники инфО1 4ации, ;1ринятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

256866, кл. G 01 R 23/10, 20.11.67.

2.Аппаратура для частотных и временных измерений. Под ред. А.П.Гсрянкова, М., Советское радио, 1971.