Цифровой частотомер-периодомер Советский патент 1981 года по МПК G01R23/02 

1

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения частотно-временных параметров электрических сигналов.

Известен цифровой периодометр с автоматическим выбором пределов измерения, содержащий генератор образцовой частоты, формирователь меток времении, счетчик результата, регистр пределов и устройство автоматического управления {.

Недостатком известного периодомера является ограничение диапазона частот входных сигналов.

Известен цифровой частотомер-периодомер, содержащий счетчик результата и счетчик пределов, подключенные выходами к цифровому отсчетному устройству, а также первый и второй триггеры, первый и второй ключи и формирователь меток времени, один выход iKOTOporo подключен к синхровходу второго триггера и входу второго ключа, а другой - к единичному входу первого триггера, синхровходом связанного с выходом счетчика результата, а инверсным- с D-входом второго трииггера, выход которого соединен с управляющими входами обоих ключей, причем вход первого ключа подсоединен с счетному входу

счетчика результата, а выход второго ключа - к входу счетчика пределов 2.

Предел измерения автоматически переключается до тех пор, пока в счетчике результата не будет зафиксировано число, составляющее 9% от его полной емкости.

Недостаток известного частотомера-периодомера - ограничение снизу диапазона измеряемых частот, поскольку при измерении периода отсутствует возможность изменять частоту квантования, а изменяется только количество усредняемых периодов, и ограничение диапазона изменений частоты во время измерений.

Цель изобретения - повыщение надежности и расщирение диапазона входных частот.

Эта цель достигается тем, что в цифровой частотомер-периодомер, содержащий счетчик результата и счетчик пределов, подключенные выходами к цифровому отсчетному устройству, а также первый и второй триггеры, первый и второй ключи и формирователь меток времени, один выход которого подключен к синхровходу второго триггера и входу второго ключа, а другой- к единичному входу первого триггера, синхровходом связанного с выходом счетчика результата, а инверсным выходом -с /)-входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими входами обоих ключей, введен управляемый делитель частоты, сигнальный вход которого соединен с выходом первого ключа, а выход - со счетным входом счетчика результата, выход переполнения которого- связан со свОИм установочным входом, а также с импульсным управляющим входом управляемого делителя частоты и вычитающим входом счетчика пределов, суммирующим входом подключенным к выходу второго ключа.

Структурная схема предложенного цифрового частотомера-периодомера показана на чертеже.

Цифровой частотомер-периодОМе|р содержит цифровое отсчетное устройство 1, счетчик 2 пределов, счетчик 3 результата, делитель 4 частоты в составе делителя 4-1 частоты, дополнительного счетчика 4-2 импульсов, дешифратора 4-3 и элемента И-ИЛИ 4-4, ключи 5 и 6, триггеры 7 и 8, формирователь 9 меток времени, а также входные шины 10, 11.

При измерении частоты сигнал неизвестной частоты /X подается на входную шину 10, а образцовой /о - на входную шину 11. Каждый первый цикл измерения начинается с приходом сигнала К, который вырабатывается блоком управления (на чертеже условно не показан) для приведения в исходное состояние всех узлов прибора. Формирователь 9 меток времени после окончания импульса сброса на одном своем выходе образует метки, расставленные во времени после опорной по закону , где п - номер метки. То - период образцовой частоты .

Опорная метка включает триггер 8, который открывает оба ключа 5 и 6. Вследствие этого импульсы с частотой следования fx начинает поступать на вход делителя 4-1 управляемого делителя 4 частоты, а метки времени - на суммирующий вход счетчика 2 пределов. Поскольку дополнительный счетчик 4-2 находится в нулевом положении, с управляемого делителя 4 частоты на вход счетчика 3 результата поступают импульсы с частотой следования fx.

Первым импульсом, поступившим на старший значащий разряд счетчика 3, включается триггер 7, и ближайшая после этого, момента времени метка с формирователя 9 переводит триггер 8 в нулевое состояние, прекращая процесс счета.

Если до окончания времени измерения счетчика переполнится (что может произойти при увеличении входной частоты), импульс с его выхода запишет в старший значащий разряд «1, убавит на «1 число в счетчике 2 пределов и увеличит в 10 раз коэффициент деления входной частоты в управляемом делителе 4.

Последнее осуществляется следующим

образом. Импульсом переполнения счетчика 3 дополнительный счетчик 4-2 переводится из нулевого в первое положение. Счетчик 4-2 через дешифратор 4-3 управляет элементом И-ИЛИ 4-4 таким образом, что на его выход с делителя 4-1 проходят импульсы с частотой следования /W10. Вследствие этого после первого переполнения счетчик 3 будет заполняться частотой/ж/10.

При повторном переполнении счетчика 3 все описанные процессы повторяются, и на его вход подается частота /ж/100.

После окончания процесса счета результат и номер предела индицируются цифровым отсчетным устройством 1. Если до момента формирования метки времени самого низкого предела на старший значащий разряд счетчика 3 не поступит ни одного импульса, измерение заканчивается на этом

пределе благодаря включению триггера 7 сигналом с второго выхода формирователя 9.

При измерении периода исследуемый сигнал нужно подавать на шину И, а образцовую частоту - на шину 10. Работа схемы происходит аналогично. Если длительность измеряемого периода значительна, время счета будет равно одному периоду, а частота квантования будет изменяться по

мере переполнения счетчика 3. При измерении периода высокой частоты будет изменяться количество усредняемых периодов неизвестного сигнала с помошью формирователя 9. При изменении входной частоты возможно сочетание обоих вариантов, которые реализуются без каких-либо вмешательств оператора.

Таким образом, введение в схему прибора управляемого делителя частоты 4 позволяет повысить надежность, поскольку исключаются возможные сбои из-за переполнения счетчика 3. Кроме того, прибор имеет широкий диапазон измерения периода за счет изменения квантующей частоты и

количества усредняемых периодов. В данном приборе обеспечивается выбор оптимального предела измерения, т. е. предела, на котором результат будет содержать максимальное число значащих цифр.

Формула изобретения

Цифровой частотомер-периодомер, содержащий счетчик результата и счетчик пределов, выходы которых подключены к входам цифрового отсчетного устройства, а также первый и второй триггеры, первый и второй ключи и формирователь меток времени, один выход которого подключен к

синхровходу второго триггера и входу второго ключа, а другой - к.единичному входу первого триггера, синхровход которого связан с выходом счетчика результата, а инверсный выход соединен с D-входом второго триггера, выход которого соединен с

-управляющими входами обоих ключей, отличающийся тем, что с целью повышения надежности и расширения диапазона входных частот, он снабжен управляемым делителем частоты, сигнальный вход которого соединен с выходом первого ключа, а выход соединен со счетным входом счетчика результата, выход переполнения которого связан со своим установочным входом, а также с импульсным управляющим входом управляемого делителя частоты и

вычитающим входом счетчика пределов, суммирующий вход которого подключен к выходу второго ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Кирианаки Н. В. и Дубыкевич В. Б. Методы и устройства цифрового измерения низких и инфранизких частот. «Вища школа, 1975, стр. 36, рис. 1-16.

2.Патент США № 3729677, кл. G 01 R 23/02, 1973 (прототип).