Цифровой частотомер Советский патент 1981 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения среднего значения частоты. Известны цифровые частотомеры, содержащие генератор эталонной частоты, формирователи импульсов, элементы И, триггер управления и счетчики импульсов 1. Недостатком этих устройств являе ся низкое быстродействие. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является цифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, формирователи импульсов,- п элементов и, п триггеров управления, (2п+1) ключей, два счетчика импульсов, линию задержки с (п-1)выходами, (п+2) блок сборки, п линий задержки и самобло кирующийся ключевой элемент 2. Недостатком известного устройст является низкая надежность.. Цель изобретения - повышение на дежности устройства. Эта цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, первы ключ, выход которого соединен с вх дом первого счетчика , m ключей, первый вход каждого из которых подключен к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты, а выходы m ключей через первый основной блок сборки - к входу второго счетчика и к первым входам m блоков сборки, вторые входы которых подключены через самоблокирующийся ключевой элемент к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты, первый формирователь импульсов эталонной частоты, подключенный ко входу элемента задержки с m выходами, вход и (т-1) выход которого через m элементов И и через m триггеров управления соединены с вторыми входами m ключей и со входами второго основного блока сборки, выход которого подключен к первому входу первого ключа,- причем выходы m блоков сборки подключены ко вторым входам соответствующих m элетлентов И, выходы каждого из которых через соответствующие m элементов задержки соединены с соответствукядими входами m триггеров управления, Р элементов И, первые входы каждого из которых соединены с вьасодом самоблокирукадего ключевого элемента, а выходы соединены с первыми входами соответствующих Р триггеров управления, вторые входы которых через соответствующие Р элементов задержки соединены с выходами соответству щих Р элементов И, введены элемент задержки с Р выходами, два дополнительных блока сборки, триггер запре та, инвертор, (Р+1) ключ, и второй формирователь импульсов эталонной частоты, вход которого подключен к генератору.эталонной частоты, а выход подключен- ко второму входу первого ключа и входу элемента задержки с Р вьлходами, выходы и вход кото рого соединены со вторыми входами соответствующих Р элементов И, вход ми первого дополнительного блока сборки и первыми входами соответств щих Р ключей, вторые входы каждого из которых соединены с выходами соо ветствующих Р триггеров управления, а выходы подключены через второй до полнительный блок сборки ко входу первого формирователя импульсов эта лонной частоты, при этом, выход пер вого дoпoлE итeльнoгo блока сборки через (Р+1)-ый ключ соединен с (Р+1)-ым входом второго дополнитель ного блока сборки, второй вход (Р+1)го ключа через инвертор подключен к выходу второго основного .блока сборки, первый вход триггера запрета соединен с выходом первого формирователя импульсов эталонной частоты, второй вход - с соответствующим выходом элемента задержки с m выходами, а выход .- с третьим входом соответствующих m элементов Па чертеже изображена структурна электрическая схема цифрового часто томера . Частотомер содержит генератор 1 эталонной частоты, формирователи 2 и 3 импульсов эталонной частоты, фо мирователь 4 импульсов измеряемой частоты, элемент 5 задержки с m В1ЛХ:одами, элемент б задержки с Р вы ходами, m ключей 7, ключи 8 и 9, Р ключей 10, счетчики 11 и 12 импул сов, Р элементов 13 И, m элементов 14 И, самоблокирующийся ключевой элемент 15, блоки 16 и 17 сборки, m блоков 18 сборки, блоки 19 и 20 сборки, Р элементов 21 задержки, m элементов 22 задержки, Р триггеров 23 управления, m триггеров 24 управ ления, инвертор 25, триггер 26 запр та.. Цифровой частотомер работает следующим образом. Формирователь 3 импульсов эталон ной частоты преобразует синусоидаль ное напряжение частоты fgгенератор 1 эталонной частоты в последователь ность импульсов с периодом следования Tj I/fa и длительностью У Эти импульсы поступают на элемент 13 И, ас элемента 6 задержки,сдвигающей импульсы на fga от вык выходу Р элементов 13. хода при С выходов формиривахеля 3 импульсов эталонной частоты и выходов элемента б задержки продифференцированные (укороченные) импульсы поступают также через блок 20, ключ 9 и блок 19 на вход формирователя 2 импульсов эталонной частоты, который формирует импульсы длительностью tпричем t зоАа « tgg . Очевидно, что за один период Т на вход формиров.ателя 2 поступит Р продифференцированных импульсов. Каждый из них, поступая на элемент 5 задержки, приведет к образованию m сдвинутых относительно друг друга импульсов, поступающих на входы m элементов 14. Так как задержки между выводами элемента 6 задержки с Р выходами могут отличаться друг от друга, то это может привести к.перекрытию импульсов на первых и последних выходах элемента 5 задержки с m выходами. Поэтому импульс с выхода формирователя 2, кроме элемента 5 задержки, поступает также на триггер 26 запрета, выход которого подключен к m элементам. Это приводит к запиранию последних . Величина выбирается из условия заведомого отсутствия на первом выходе элемента 5 задержки импульса в TOJ момент, когда на вход этого элемента поступает новый импульс эталонной частоты. Элементы 14 отпираются при появлении этого импульса на выходе. Значение m и i определяются из условий .,|Ад№ Зад мин . Jafeij мин Таким образом, за один период Тз на каждом выходе элемента 5 задержки может появиться Р задержанных импульсов . Формирователь 4 импульсов измеряемой частоты fx преобразует выходное напряжение произвольной формы в последовательность И14Пульсон с периодом следования Т j( 1/f х длительностью Crjxfi. Эти импульсы поступают на нормально закрытые m ключи, управляемые m триггерами 24, имеющими тот же номер, а также на самоблокирукацийся ключевой элемент 15, Первый импульс измеряемой частоты, сформированный после команды Пуск, пройдя самоблокирующийся ключевой элемент 15, поступает на элементы 13 и через блоки 18 сборки

на элементы 14, а также блокирует элемент 15,

В общем случае возможно совпадение в двух рядом расположенных элементов 13 И. Импульсы с этих элементов 13 И поступают на соответствующие триггеры управления 23 и

24,перебрасывая их,- Вследствие этого изменяется состояние ключей 10, подключенных к триггерам 23, а также ключей 7, подключенных к триггерам 24. Импульсы с элементов 13, задержанные элементами 21, на время переброса триггеров 23 управления, поступают также на входы установки нуля триггеров 23 управления. В результате триггер 23 возвращается в исходное состояние, и ключ 10 закрывается. Аналогично возвращаются в исходное состояние триггер 24 и ключ 7.

Таким образом, после первого совпадения выделен один выход элемета 5 задержки и один выход элемента б задержки. Единичный потенциал с выхода триггера 24 через блок 17 сборки поступает на ключ 8, открывая его, и, инвертируясь инвертором

25,запирает ключ 9.

В результате , в дальнейшем на вход формирователя 2 импульсов-чере ключ 10 и блок 19 сборки в каждом приоде Тд поступает только один . импульс с периодом следования Тд.

В счетчике 12 начинают подсчитываться импульсы эталонной частоты, а на вход счетчика 11 через блок 16 начинают поступать импульсы измеряемой частоты с вьрсода ключа 7. Эти импульсы через блок 18 сборки поступают на вход элемента 14.

Второе совпадение, происходящее в элементах 14, возвращает ключи 7 и 8 в исходное состояние. Результат измерения определяется по зафиксированным в счетчиках 11 и 12 кодам

АХ и А 9 :

д.,

,

Таким образом, как и в известном частотомере, измерение начинается при сформировании первого после команды Пуск импульса измеряемой частоты, а точность зависит от длительности импульсов .измеряемой частоты Тз и времени задержки элемента 5.

Количество элементов , входящих в устройство,резко снижается. Пусть

1-9

Тэ с, 5г 5-10 с, (как и в выше приведенном примере). Причем ТГ .

тогда p-.±-12lL 10, г., ,

л л f л а

3-ЛО

. I - -fO

т.е. число элементов И, триггеров

управления, линий задержек с одним выходом, входящих в схему, равно 30 (по сравнению с 200 для известного устройства), Общее число введенных в схему элементов (ключи, триггер запрета, блоки сборки, инвертор, формирователь и элемент задержки) равно 17.

Таким образом, эффект от использования изобретения заключается в существенном упрощении устройства,

o что ведет к повышению надежности устройства, к снижению себестоимости и повышению технологичности изготовления. . . Формула изобретения

5

Цифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, первый ключ, выход которого соединен со входом первого счетчика, m ключей, первый вход каждого из которых подклю- .

0 чен к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты, а выходы m ключей через первый основной блок сборки - к входу второго счетчика и к первым входам m блоков сборки, вторые входы которых подключены

5 через самоблокирующийся ключевой элемент к вЕлходу формирователя импульсов измеряемой частоты, первый формирователь импульсов эталонной частоты, подключенный ко входу эле0мента задержки с m выходами, вход и (т-1) выход которого через m элементов И и через m триггеров управления соединены с вторыми входами m ключей и с входами второго

5 основного блока сборки, выход которого подключен к первому входу первого ключа, причем выходы m блоков сборки подключены ко вторым входам соответствующих m элементов Ч, вы0ходы каждого из которых через соответствующие m элементов задержки соединены с соответствующими входами m триггеров управления, Р элементов И, первые входы каждого ,из которых соединены с выходом само5блокирующегося ключевого элемента, а выходы соединены с первыми входами соответствующих Р триггеров управления, вторые входы которых через соответствующие Р элементов

0 задержки соединены с выходами соответствующих Р элементов И, о т личающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены элемент задержки с Р выхо5дами, дьа дополнительных блока сборки, триггер запрета, инвертор, (Р+1) ключ и второй формирователь 1-1мпульсов эталонной частоты, вход которого подключен к генератору эта0лонной частоты, а выход подключен ко второму входу первого ключа и входу элемента задержки с Р выходами, выходы и вход которого соединены со вторыми входами соответствующих Р . элементов И, входами первого допол5

HHTE:nj Horo блока сборки и первыми входами соответствующих Р ключей, вторые входы каждого из которых/соединены с выходами соответствующих Р триггеров управления, а выходы подключены через второй дополнительный блок сборки ко входу первого формирователя импульсов эталонной частоты, при этом выход первого дополнительного блока сборки через (Рн-1)-ый ключ соединены с (Р+1)-ым входом второго дополнительного блока сборки, второй вход (Р+1)-го ключа через инвертор подключен к

выходу второго основного блока сборки, первый вход триггера запрета соединен с выходом первого формирователя импульсов эталонной частоты, второй вход - с соответствующим выходом элемента задержки с m выходами, а выход - с третьим входам соответствующих m элементов И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР . № 350167, кл. G 01 R 23/02,25.12.70.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 606140,кл. G 01 R 23/02, 12.07.74.