Цифровой частотомер Советский патент 1981 года по МПК G01R23/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР Цель изобретения - повьшение точности измерения путем сдвига интервала измерения на полпериода исследуемого колебания при измерений частоты сигналов сложной формы. Эта цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий основной делитель частоты, генератор опорной частоты, последовательно соединенные формирователь импульсов, первый ключ и счетчик импульсов, последовательно соединенные одновибратор, первый основной триггер, второй ключ и второй основной триггер, выхо которого подключен к второму входу первого ключа и к входу основного делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом первого основ ного триггера и с вторым входом втор го основного триггера, выход формиро вателя импульсов подключен к второму входу второго ключа, введены дополни тельный делитель частоты и последова тельно соединенные дополнительный тр гер и коммутатор, второй вход которо го подключен к входу дополнительного делителя частоты и к выходу генерато ра опорной частоты, при этом третий вход коммутатора соединен с выходом дополнительного делителя частоты, второй выход основного делители частоты подключен к четвертому входу коммутатора, первый вход дополнитель ного триггера соединен с вторым входом первого ключа, а второй вход основного триггера подключен к входу счетчика импульсов. На фиг. 1 схематично представлен цифровой частотомер; на ф11г. 2 - диа граммы, поясняющие работу устройства. Цифровой частотомер содержит одно вибратор 1, триггер 2, ключ 3, триггер 4, ключ 5, счетчик 6, формирователь 7, делитель 8 частоты, триггер коммутатор 10, генератор 11 опорной частоты, делитель 12 частоты. На диаграммах обозначены: 13 - им пульсы сигнала на выходе формировате ля 7; 14 - напряжение на выходе триг гера 2; 15 - напряжение на выходе триггера 4; 16 - напряжение на выход триггера 9; 17 - импульсы опорной ча тоты на выходе коммутатора 10. Устройство работает следующим образом. На клемму Запуск в момент времени to поступает сигнал запуска и 7 включает одновибратор 1, который срабатывает и запускает триггер 2, последний опрокидывается (диаграмма 14 и открывает ключ 3. Импульсы входного сигнала, сформированные формирователем 7, из поданного на вход колебания (диаграмма 13) через открытый ключ 3 поступают на первый вход триггера 4, который первым импульсом сигнала опрокидывается (диаграмма 15) и открывает ключ 5. Сигнальные импульсы через открытый KJB04 5 поступают на счетчик 6 и регистрируются, начиная со второго импульса, причем первый после момента tg импульс не регист(рируется, так как начало импульса с вькода триггера 4 смещено вследствие задержки в ключе- 3 и триггере 4. Импульс с выхода триггера 4 передним фронтом воздействует на делитель 8 частоты, устанавливая его в начальное (нулевое) состояние. Коэффициент деления делителя 8 частоты определяет длительность интервала измерения, поэтому с момента его установки начинается отсчет интервала измерения. Кроме того, выходной импульс триггера 4 опрокидывает триггер 9, который в исходное состояние возвращается первым же импульсом сигнала, прошедщим через ключ 3, т.е. вторым импульсом после момента запуска tQ. В результате на выходе триггера 9 появляется импульс (диаграмма 16}, длительность которого точно равна одному периоду частоты следования сигнала. Выходной импульс триггера 9 управляет коммутатором 10 таким образом, что при отсутствии импульса на вход делителя 8 частоты поступают импульсы опорной частоты непосредственно с выхода генератора 11 опорной частоты, а при воздействии импульса - через делитель 12 частоты. Таким об-, разом, на выходе коммутатора 10 (диаграмма 17) частота опорных импульсов сказьшается переменной, т.е. уменьшенной в два раза (%/2) на интервале первого периода сигнала и но минальной () в остальное время. В течение первого периода сигнала для формирования интервала измерения на вход делителя 8 частоты поступает на (fQT)/2 импульсов опорной частоты меньше за счет деления опорной частоты в делителе 12. Для сохранения заданного количества импульсов, необходимого для наполнения делителя 8 частоты, происходит приращение интер вала измерения Т, на величину , а поскольку первый импульс сигнала счетчиком 6 не регистрируется, при,ращение интервала эквивалентно его сдвигу, при этом погрешность дискрет ности з еньшается вдвое. Таким образом, в предлагаемом циф ровом частотомере повышена точность измерений частоты сигналов за счет уменьшения ошибки дискретности, гфи этом форма колебаний, частота которых измеряется, не влияет на величину погрешности измерения, а сдвиг ин тервала измерения происходат с пре циэионной точностью при любой частот синусоидальных и импульсных сигналов т.е. весьма простыми техническими средствамипогрешность цифровых част томеров . может быть уменьшена вдвое, что очень важно на практике, особенно при ограниченном времени измерения. Формула изобретения Цифровой частотомер, содержащий основной делитель частоты, генератор опорной частоты, последовательно соединенные формирователь импульсов, первый ключ и счетчик импульсов, последовательно соединенные одновибратор, первый основной триггер, второй ключ и второй основной триггер, выход которого подключен к второму входу первого ключа и к входу основного делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом первого основного триггера и с вторым входом второго основного триггера, выход формирователя импульсов.подключен к второму входу второго ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительный делит.ель частоты и последовательно соединенные дополнительный триггер и коммутатотр, второй вход которого подключен к входу дополнительного делителя частоты и к выходу генератора опорной частоты, при этом третий вход коммутатора соединен с выходом дополнительного делителя частоты, второй выход основного делителя частоты подключен к четвертому входу коммутатора, первый вход дополнительного триггера соеди-. нен с вторым входом первого ключа, а второй вход основного триггера подкхвочен к входу счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 451962, кл. GOlTi 23/02, 05.02.73. 2.Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры. Л., Энергия, 1973, с. 7, рис. I-2. I 1 I I I I I

14

01

IS

Ж

Ти+Ге/г

16

Гс

с/г I

17

4z

Фиг. 2