Цифровой частотомер Советский патент 1981 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к автомати ке и информационно-измерительной те нике и предназначается для автомати ческого измерения частоты с вьщачей результатов измерения в цифровом ко де, пригодном для ввода в электронную цифровую вычислительную машину (эцвм). Известны цифровые частотомеры, содержащие генератор эталонной частоты, счетчик импульсов эталонной частоты,формирователь импульсов измеряемой частоты и счетчик импульсо измеряемой частоты, а также различу ные вспомогательные схекы UJ. -. Недостаток этих устройств - низк быстродействие. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устррйство, содержащее ключи, регис генератор образцовой частоты, счетчик импульсов образцовой частоты, формирователь импульсов измеряемой частоты, счетчик импульсов измеряемой частоты, последовательно соединенные блоки антисовпадения, блоки задержки и элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу фо мирователя импульсов 2. ч Недостатком данного устройства является также низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Эта цель достигается тем, что в цифровой частотомер,содержащий формирователь импульсов, последовательно соединенные первый и второй блоки задержки и счетчик импульсов измеряемой частоты, последовательно соединенные блок-антисовпадений, блок задержки и элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов и входу блока антисовпадений, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом счетчика импульсов измеряемой частоты, второй вход блока- антисовпадений подключен к выходу второго блока згщержки, а также генератор эталонной частоты, введены последовательно соединенные блок вентилей и сдвиговой регистр, последовательно соединенные цифровой интегратор и реверсивный счетчик, а также первый и второй делители частоты и разрядный регистр, выходы которого подключены к первым входам первого и второго делителей частоты, вторые входы последних соединены с выходом генератора эталонной частоты при этом выход первого делителя частоты подключен к входу первого блока задержки и к второму входу сдвигового регистра,-- третий вход которог соединен с его первым выходом, второ выход сдвигового регистра подключен к первому входу цифровогоинтегратора второй вход последнего соединен с выходом второго делителя частоты, вход блока вентклей подключен к выходу счетчика Иlvmyльcoв измеряемой частоты, второй вход блока вентилей соединен с выходом первого блока задержки,, а второй вход реверсивного счетчика подключен к выходу формирователя импульсов. На фиг., представлена блок-схема цифрового частотомера; на Фиг,2 - . диаграМШ, поясняющая принцип деист ВИЯ устройства. . Цифровой частотомер содержит дел тели 1 и 2 частоты,, г-разрядный регистр 3, формирователь 4 импульсов, элемент ИЛИ 5, счетчик 6 импул сов измеряемой частоты,- сдвиговой регистр 7, блоки 8 и 9 задержки., бл 10 вентилей , блок 11 антисовпадени блок 12 задержки, цифровой интеграт 13, реверсивный счетчик 14 и генера тор 15 эталонной частоты. Устройство работает следующим образом. Принцип действия частотомера поя няется аа фиг,2, где TO образцоТг7 при К -ОМ вый интервал времени Т - последоизменении частоты f , вательность следующих друг за друго равных интервалов времени, причем число секций сдвигового регистра 7 по п разрядов; на фиг .2 tn--3 N(- сумма импульсов частоты fx на ин тервале времени Т . т.е. при к-ом измерении, Чтобы получить первое измерение, необходимо подсчитать сумму импульсов частоты fx на интервале врем.ени Т,- Для. того г чтобы по-лучить резул тат 2-го измерения, нужно из суммы импульсов N, вычесть число импульсо пришедших за интервал времени Ту и прибавить число импульсов частоты f пришедших за интервал времени TX Для получения К + 1-го измерения нужно из суммы импульсов Н 1 число импульсов, пришедшихза интер вал времени Т и прибавить число импульсов I пришедших на интервале, т.е. на интервал времени Т;( ,. который следует после интервала Tj через время Т, Перед -началом работы частотомер счетчик 6, сдвиговый регистр 7 и реверсивный счетчик 14 устанавливаются в ноль. В регистр 3 записывается число, определяющее длительность интервала времени TX. Во врес.-ьч работы частотомера счетчик б на каждом интервале.времени Т. моменты оконч.ания этих интервалов содержимое счетчика 6 переписывается в сдвиговый регистр 7, Когда сдвиговый регистр 7 полностью заполнится, вместо суммы импульсо на интервале TX записывается cyr. импульсов на интервале Т. , вместо шvшyльcoв на записывается cyivMa иь-шульсов на т.д. Цифровой интегратор 13 преобразует подававший ка него код в последовательность равномерно расставленных на интервале времени Т и шульсов,. которые при небольших интервалах времени или медленно . меняющейся частоты f,; близки к измеряемой частоте на соответствующем интервале времени. Поэтому с реверсивного счетчика 14 можно снимать результат не только через моментк времени TX, но и непрерывно. Таким образ.ом,- предлахаемый частотомер может работать в режиме периодического отсчета через время TV га ив режиме (непрерывного отсчета. Сигналом для снятия результата со счетчика 14 при работе в режиме периодического отсчета может служить импульс с выхода делителя 1 частоты. В этом случае точность измерения определяется временем TQ, число секций сдвигового регистра т-частотой снятия результата, которая должна быть равна ., Число разрядов п счетчика 6 определяется, исходя из ма.ксимального числа импульсов частоты fi за время TX (чтобы не было переполнения счетчика 6) , При работе врежиме непрерывного отсчета, чем больше интервал времени Т)( I тем больше может отличаться измеряемая частота fv на- TX -ом интервале времени и генерируемая циф;-. ровым интегратором 13 частота на ,ом интервале , т.е. увеличивается погрешность, непрерывного измерения. С другой стороны, чем меньше время Т тем больше ш (число секций в сдвиговом регистре 7) и тем больше объем оборудования, затрачиваемого .на построение сдвигового регистра 7, Выбор конкретной структуры частотомера определяется: соблюдением этик противоречивых требований. В обоих режимах.измеряемая частота будет пропорциональна числу, записанному в реверсивном счетчике результата , т.е. -JL-, TO N.o-tr-w. где N - число, записанное в реверсивном счетчике 14, Мд- число, э.аписанное в регистре 3, t- - период следования импульсов гене;ратора 15 Такая структура частотомера дает возможность при сохранении точности существенно увеличить быстродействие частотомеров,работающих на принципе

подсчета числа периодов измеряемой частоты за образцовый промежуток времени и удовлетворить практически любые требования в отношении быстродействия .

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий формирователь импульсов, последовательно соединенные первый и второ блоки задержки, и счетчик импульсов измеряемой частоты, последовательно соединенные блок антисовпадений, блок задержки и элемент ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу фо.мирователя импульсов и входу блока антисовпадений, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом счетчика импульсов измеряемой частоты, второ вход блока антисовпадений подключен

к выходу второго блока задержки, а также генератор эталонной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены последовательно соединенные блок вентилей и сдвиговой регистр, последовательно соединенные цифровой интегратор и реверсивный счетчик, а также первый и второй делители частоты и разрядный/регистр, выходы которого подключены к первым входам первого и второго делителей частоты, вторые входы последних соеди.нены с выходом генератора эталонной частоты, при этом выход первого делителя частоты подключен к входу первого блока задержки и к второму входу сдвигового регистра, третий

o вход которого соединен с его первым выходом, второй выход сдвигового регистра подключен к первому входу цифрового интегратора, второй вход последнего соединен с выходом второ5го делителя частоты, вход блока вентилей подключен к выходу счетчика импульсов измеряемой частоты, второй вход блока вентилей соединен с выходом первого блока задержки, а второй вход реверсивного счетчика подключен

0 к выходу формирователя импульсов.

Источники информации, принятые во. внимание прч экспертизе

1.Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры. Л., Энергия, 1973, с.В.

5

2.Авторское свидетельство СССР № 524139, кл. G 01 R 23/02, 1932.