Цифровой частотомер Советский патент 1981 года по МПК G01R23/10 

(54) ЦИФЮВОЙ ЧАСТОТОМЕР

I

Изобретение относится к измерительной тех нике и может быть применено в измеритеньных системах с частотными, датчиками.

Известны цифровые частотомеры, в которых измерите частоты осуществляется путем под.счета числа периодов измеряемой частоты за эталонный интервал времени 1.

Недостатком - этих частотомеров является малое быстродействие в области низких частот. .

Наиболее близким по технической сущности является частотом), содержащий последоваj тельно собдиненю1е генератор зталсяшой частоты, элемент И, счетчик импульсов последовательно соединенные второй генератор, второй элемент И, управляемый делитель, другие входы подключены к ВЫХОДЕ М первого счетчика, а также второй счетчик импульсов, вход которого подключш ко входу управляемого делителя, а выход - ко входу блока управляшя, первый и второй выход последнего связаны соответственно со вторыми входами первого н второго элемента И, я третей счетчик {2).

Недостатком известного частотомера является то, что погрешность измерения увеличивается с увеличением измеряемой частоты, а это ограничивает диапазон измерения со стороны высоких частот.

Этот недостаток обусловлен тем, что степень заполнения первого счетчика уменьшается с увеличением Частоты, в то время как погрещность счета, равная одной единице, остается неизменной, так как погрещность резуль

10 тата измерения, за ксированная в этом счетчике, будет увеличиваться с увеличением частоты. Следовательно, также будет увеличиваться с ростом частоты погрепшоаъ окончательното результата измерения, который получается при

ts инвфтировашш чнсла, зафиксированного в первом счетчике.

Цель изо етения - расЩирение диапазона измерения.

Постав} енная цель достигается тем, что в

X цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты, первый элемент И и первый счетчик, последовательно соединенные генератор тлтульсов, второй элемент И и управляемый, делитель, кодовые входы которого подключены к выходарл первого счетчика, второй счетчик, вход которого подключен ко входу управляемого делг-ггеля, а выход - к первому входу блока управления, первый и второй выходы которого соединены со вторыми входами соответственно первого и второго элементов, И, и третий счетчик, дополнительно введены управляемый делитель, счетчик, триггер и два элемента И, выходы которых подключены соответственно ко входу дополнительных управляемого делителя и счетчика, выходы которого по,дключены к кодовым входам дополнительного отправляемого делителя, вход которого соединен со входом третьего счетчика, первый вход первого дополнительного элемента и подключен к . выходу триггера, nqpвый и второй входы которого подключены соответственно к выходам основного и дополнительного управляемых делителей, выход первого счетчика подключен ко второму входу блока управления, первый выхоД которого соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, второй вход которого подключен к третьему входу блока управления и входной шине, а второй вход первого дополнительного элемента И подютючен к выходу генератора импульсов.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Цифровой частотомер содержит счетчики 1- импульсов, основной управляемый делитель 5 частоты, дополнительный управляемый делитель 6 частоты, генератор 7 эталонной частоты и генератор 8 имггульсов, первый и второй элементы И 9 к 10, дополнительные элементы И И и 12, триггер 13 и блок 14 управления В исходном СОСТОЯНИИ элементы И 9-12 закрыты, на выходе триггера .3 - нулевой потенциал. 8 начале измерения синхронно с поступлением первого импульса частоты fx на выходе блока И уиравления появляется единичный потенциал, при этом откръшаются элементъ И 9 и дополнительный .элемент И 32. Счетчик 1 тачинает подсчитьшать импульсы эталонной частоты с генератора 7, а счетчик 4 - шитульсы измеряемой частоты fx. После того, как в счетчик 1 поступает число импульсов К (где К - постоянное число, меньшее емкосте счетчика) на его выходе появляется сигнал, который поступает на вход блока 14 управления. В результате чего, блок 14 управления в момент появления очередного импульса частоты fx закрывает: элементы И 9 и дополнительный элемент И 12. К этому, момшту в счетчик импульсов- 1 поступает NI n-Tx-f3T импульсов частоты fjTt а в счетчик 4 - п имиз льсов частоты fx, где

TX - период измеряемого сигнала; 1эт - час тота генератора 7; п - число из ряда 1,2. Далее сигнапы с выхода с 2. блока 14 управления открьшают элемент И 10. Импульсы с генератора 8 начинаигг поступать на вход утфавляемого делителя 5 частоты и на счетчика 3. Коэффициент деления управляемого д ителя S равен числу NI, записанному в счетчике 1. После поступления на вход управляемого, делителя 5 Nj импульсов, на его выходе появляется сигнал, который устанавливает триггер 13 в состояние 1. Триггер 13 открывает дополнительный элемент И и импульсы с генератора 8 начинают также поступать на вход упргюляемого делителя 6 и на вход счетчика 2. Коэффициент деления управляемого делителя 6 равен числу п. После поступления на вход управляемого делителя 6 п импульсов, на его выходе появляется сигнал, который устанавливает триггер 13 в исходное состояние, а элемент И II закрывается. Таким образом, сигналом с выхода управляемого делителя 5 триггер 13 устанавливается в состояние 1 а сигналом управляемого делителя 6 - в состояние О.После поступления в счетчик 3 заданного; постоянного количества импульсов Ng по сигналу с его выхода блок управления закрьтает элемент И 10. Далее сигналом с выхода делителя 6 триггер 13 устанавливается в состояние О и дополнителышй злемент И 11 закрывается. На этом процесс преобразования заканчивается. Число импульсов, поступившее в счетчик 2 равно

NONO

Nf

n-Tx- эт

тэт

Так как NO и far - постоянные величины, то число Nf пропоршюнально измеряемой частоте fx. В предлагаемом устройстве в счетчике 1 фикси1 ется результат измерения дпитепьности п периодов, где п - целое число, зависящее от частоты fx

i)f, ,т.е.п«|

/ эт ОТ

9Т

а величина

- const эт

эт

Следовательно, погрешность от : дискретности, равная -р- ii прн измерении . величины п TX, не эавнсйт от fx. Прн инвертировании результата измерения величины п TX возшосает погрешность о максималь. пТх . ат „

ное значение которой |авное(

IF. также не зависит от fy. Умножение на величину п не вызьгаает дополнительной погрешности. Таким образом, погрешность измерения в предлагаемом устройстве практически не зависит от fx, что позволяет расширить диапазон измерения частоты. Формула изобретения Цифровой частотомер, содержащий носледоватепьно соединенные генератор эталонной частоты, первый злемент И и первый счетчик последовательно соединенные генератор импуль сов, второй :Й1емент И и управляемый делитель, кодовые входы которого подключены к выходам первого счетчика, второй счетчик, вход которого подключен ко входу управляемого делителя, а выход к первому входу блока управления, первый и stopOH входы которого соединены со вторыми входами соответственно первого и второго элементов И, и третий счетчик, отличающийся teM, что, с целью расширен диапазона измерения, в него дополнительно вв дены управляемый делитель, счетчик, триггер, и два злемента И, выходы которых подключены соответственно ко входу дополнительных управляемого делителя и счетчика, выходы которого подключены к кодовьпм входам дополнительного управляемого делителя, вход ко торого соединен со входом третьего счетчика, первый вход первого дополнительного элемента И подключен к выходу трштфа, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам основного и дополнительного зофавля/емы делителей, выход первого счетчика подключен ко второму входу блока у1фааления, первый выход которого соеданш с первым входом второго дополнительного элемента И, второй вход которого подключен к третьему зхоцу блока управления и входной шине, а второй вход пфвого дополнителыюго элемента И подключен к вы ходу генфагора импульсов. Источники информации, принятые во вншлание при зкшертюе 1.Ермолов Р. С; Шфровые частотомеры. М., Эяергая, 1972. 2. Электроника, 1976 N 5, с. 55 рис. 2.