Устройство для измерения частоты сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике,

Известно устройство измерения частоты сигналов, содержащее грубый и прецизионный счетчики lj«

Однако такое устройство обладает недостаточно высокой точностью в unir. роком диапазоне изменения измеряемой частоты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее, измеритель приближенного значения частоты,состоящий из последовательно соединенных генератора опорной частоты, делителя, частоты, первого тригге-. ра, первого ключа и второго триггера, выход которого подключен к обнуляющему входу делителя частоты, а также формирователя, на вход которого подается сигнал измеряемой частоты, а выход формирователя соединен с вторым входом первого ключа, причем выход последнего подключен к входу счетчика приближенного значения частоты, а также последовательно соединенные второй ключ и .прецизионный счетчик, вход установки нуля которого подключен к выходу первого ключа, а первый вход второго ключа

соединён с выходом второго триггера, а.также делитель частоты с изменяемым коэффициентом деления, выход которого подк.гаочен к второму входу второго ключа 2J.

Недостатком известного устройства является наличие ошибки для тех измеряемых частот, для которых не соблюдается условие точного равенства

10 10 отнсшения частоты заполнения прецизионного счетчика к измеряемой .

Цель изобретения - повышение точности измерения в широком диапазоне

15 изменения частоты входного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения частоты сигналов, содержащее .изме- ритель приближенного значения час20тоты, состоящий из последовательно соединенных генератора опорной частоты, делителя частоты, первого триггера, первого ключа и второго триггера, выход которого под ключен к

25 обнуляющему входу делителя частоты а также счетчика приближенного значения частоты формирователя, на вход которого подается сигнал измеряемой частоты, а выход формирователя соеди30нен с вторь 4 входом первого .ключа.

причем выход последнего подключен к Входу счетчика, приближенного значения частоты, а также последовательно соединенные второй ключ и прецизионный счетчик, вход установки нуля которого подключен к выходу первого ключа, а первый вход второго ключа соединен с -выходом второго триггера, введены последовательно соединенные регистр памяти, блок вентилей, накапливающий сумматор и регистр сдвига, а также формирователь тактовых импульсов, первый вход которого соединен с вторыгл входом второго ключа и с выходом генератора опорной частоты, а второй вход формирователя тактовых импульсов соединен с выходом второго триггера, первый вход записи регистра памяти подключен к выходу первого ключа, а второй вход записи регистра соединен с выходом прецизионного счетчика и с первым информационным входом накапливающего сумматора, второй информационный вход которого соединен с вторым входом регистра сдвига и с первым выходом .формирователя тактовйх импульсов, второй выход последнего подключен к третьему информационному входу накапливающего сумматора.

На фиг4 1 представлена блок-схема устройства измерения частоты сигналов; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит измеритель 1 приближенного значения частоты,состоящий из опорного генератора 2,делителя 3 частоты, первого триггера 4, ключа 5, счетчика 6 приближенного значения, формирователя 7, второго триггера 8, а также ключ 9, прецизионный счетчик 10,

Устройство содержит также регистр 11 памяти, блок 12 вентилей, накапливающий сумматор 13, регистр 14 сдвига, формирователь 15 тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом.

На формирователь 7 поступает исследуемый сигнал, который превращается в последовательность коротких импульсов. Эти импульсы в открытом состоянии ключа 5 подаются на вход счетчика б приближенного значения и регистрируются им. Ключ 5 открывается на калиброванный интервал времени, формируемый с помощью генератора 2, делителя 3 и триггера 4, Триггер 8 запускается первым сигнальным импульсом, оказавшимся на выходе ключа 5, и опрокидывается в исходное состояние задним фронтом импульса, формируемого триггером 4. Передним фронтом своего импульса триггер 8 устанавливает делитель 3

частоты в нулевое состояние, В результате оказывается, что мерный интервал начинает -отсчитываться от первого сигнального импульса благодаря сбросу в нуль делителя частоты триггером, т,е, триггер 8 исключает независимость двух потоков сигнальных импульсов и мерных интервалов, Он синхронизирует начало мерного интервала сигналом,

0 В мерный интервал попадает целое число периодов и неполная часть периода сигнала, причем эта часть благодаря синхронизации сигналом оказывается в конце мерного интервала,

5 Целое число периодов измеряется с помощью счетчика б, а часть периода с помощью опорного генератора 2, ключа 9 и прецизионного счетчика JO, Регистр 11 памяти, блок 12 вентилей

0 накапливающий сумматор 13, регистр 14 сдвига и формирователь 15 тактовых импульсов обеспечивают точное измерение частоты в широком диапазоне изменения измеряемой частоты

5 следующим образом. Напряжение опорного генератора 2 через ключ 9, открытый -на время мерного интервала, поступает на вход прецизионного счетчика 10, причем каждый сигнальный

Q импульс на выходе ключа 5 своим передним фронтом переписывает показа-; ния прецизионного счетчика 10, пропорциональные одному полному периоду измеряемой частоты, в регистр 11 памяти, а задним фронтом сбрасывает счетчик 10 в нулевое состояние,После сброса последним на мерном интервале сигнальным импульсом счетчик 10 заполняется частично, причем его показания пропорциональны длительности

0 неполной части периода сигнала,оказавшейся в мерном интервале. Поскольку ключ 9 закрывается по окончании мерного интервала, неполная часть периода оказывается зафиксированной

5 прецизионным счетчиком 10,

Таким образом, в момент окончания мерного интервала на счетчике 6 приближенного значения зафиксирован код N, пропорциональный целому числу пе-.

Q риодов измеряемого сигнала, на регистре 11 памяти - код N, пропорциональный одному полному периоду Исследуемого сигнала, а на прецизионном счетчике 10 - код М фпропорциональный

е неполной части периода измеряемого

сигнала (фиг, 2), I

По окончании мерного интервала в накапливающий сумматор 13 заносится код Мдти с помощью блока 12 вентилей

0 инверсный код Ny, Далее формирователь 15 тактовых импульсов формирует два такта (1 ТИ, 2 ТИ), По первому такту 1 ТИ в накапливающем сумма-торе происход}иТ сложение кода инверсного

5 кода NT- , Если в результате сложения формируется перенос, то в регистр 14 запи сывается , содержимое регистра 14 сдвигается задним фронтом 1 ТИ на один разряд влево (в сторону старших разрядов), а результат сложения записывается в регистр накапливающего сумматора. Если в результате сложения перенос отсутствует, то в регистр 14 сдвига записывается О, содержимое регистра 14 сдвигается задним фронтом 1 ТИ на один разряд влево, / в регистре накапливающего сумматора остается старый результат. По второму такту.2 ТИ содержимое регистра накапливающего сумматора . сдвигается на один разряд влево.Таким образом формируется первый разряд точного кода { на выходе регистра 14. На ЭТСЖ1 заканчивается первый цикл. После этого формируются вторы два такта 1 ТИ и 2 ти, в результате чего формируется второй разряд точного кода$ и т.д. Число циклов выби рается в зависимости от требуемой точности. При большом числе ци.слов точность измерения неполной части можно получить сколь угодно высокой. Таким образсм, измерения одного полного периода исследуемого сигнала и неполной части периода исследуемого сигнала позволяют точно измерить неполную часть периода в широком диапазоне изменения измеря емой частоты. На регистре 14 сдвига имеется код точного значения (код который используется как . младшие разряды кода точность измерения устройства определяется лиш погрешностью квантования неполной части периода квантующими импульсами частоты дт в широком диапазоне изменения измеряемой частоты. Формула изобретения Устройство для измерения частоты сигналов, содержащее измеритель приближенного значения частоты, сос тоящий из последовательно соединенных генератора опорной частоты,делителя частоты, первого триггера, первого ключа и второго триггера, выход которого подключен к обнуляющему входу делителя частоты, а также счетчика приближенного значения частоты формирователя, на вход которого подается сигнал измеряемой частоты, а выход формирователя соединен с вторым входом первого ключа выход последнего подключен к входу счетчика приближенного значения частоты, а также последовательно соединенные второй ключ и црецизионный счетчик, вход установки нуля которого подключен к выходу первого ключа, а первый вход второго ключа соединен с выходо второго триггера, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне изменения частоты, в . него введены последовательно соединенные регистр памяти, блок вентилей, накапливающий су матор и регистр сдвига, а также формирователь тактовых импульсов, первый вход которого соединен с вторым входом второго ключа и с выходом генератора опорной частоты, а второй вход формирователя тактовых импульсов соединен с выходом второго триггера, первый вход записи регистра памяти подключен к выходу первого ключа а второй вход записи регистра памяти соединен с выходом прецизионного счетчика и с первым информационным входом накапливающего сумматора, второй информационный вход которого соединен с вторым входом регистра сдвига и с первым выходом формирователя тактовых импульсов, второй выход последнего подключен к третьему информационному входу накапливающего сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 524139, кл. G 01 R 23/02. 2.Авторское свидетельство СССР 482692, кл. G 01 R 23/02,11.05.73.

Г

Tl