Цифровой частотомер Советский патент 1982 года по МПК G01R23/10 

(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР

.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматических измерителях частоты.

Известен цифровой частотомер с автоматическим выбором пределов измерения, содержащий входной формирователь импульсов, временной селектор десятичный счетчик импульсов, формирующий триггер, управляющий триггер, дешифратор состояния 1 последнего и 9 предпоследнего разрядов счетчика, триггер запоминания 1 старшего разрйда счетчика, блок формирования ряда возрастающих во времени образцовых интервалов времени, образованного сдвиговым регистром, линейку декадных делителей частоты следования импульсов, схему импульснопотенциальных ключей, схему И и схемы ИЛИ, триггер запуска, генератор наименьшего образцового интервала времени Тц и устройство вывода информации 1 .

Недостаток известного устройства низкая точность измерения.

Из известных устройств наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является цифровой частотомер, солеожащий последовательно соединенные входной формирователь, ключ, счетчик импульсов и блок цифровой регистрации, а также блок вентилей, состоящий из набора элементов И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов и первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, второй элемент ИЛИ и по10следовательно соединенные генератор образцовой частоты, блок регулировки, делитель частоты, дешифратор и счетчик числа периодов f2.

Недостатком известного устройства

15 является низкая точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерейия.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой частотомер, содержа20щий последовательно соединенные входной формирователь, ключ, счетчик импульсов и блок цифровой регистрации, а также блок вентилей, состоящий из элементов И, первые входы

25 которых подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов и первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, второй элемент ИЛИ и последовательно соеди30ненные генератор образцовой частоты, | блок регулировки, -делитель частоты, введены последовательно соединенные источник разрешающего сигнала и переключатель, выходы которого соединены с вторыми входами элементов И блока вентилей, а также первый и второй формирователи и каскад несов падения, при этом первые входы первого и второго формирователей соеди нены между собой, выход второго эле мента ИЛИ соединен с первым входом каскада несовпадения, второй вход которого подключен к выходу первого формирователя, второй вход второго форм11рователя соединен с выходом ка када несовпадения, выход первого эл мента ИЛИ подключен к второму вхо ду первого формирователя, выход вто рого формирователя соединен с вторым входом ключа, выходы делителя частоты соединены с входами второго элемента ИЛИ, а второй вход блока регулировки соединен с первыми входами формирователей и входной шиной импульса синхронизации. На фиг.1 показана структурная сх ма предлагаемого частотомера; на . фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу частотомера. Устройство содержит входной формирователь 1, ключ 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 цифровой регистраци блок 5 вентилей, содержащий элемент И б, и первый элемент ИЛИ 7„ Устройство содержит также элемент ИЛИ 8, последовательно соединенные генератор 9 образцовой частоты, блок 10 регулировки и делитель 11 частоты, источник 12 разрешающего сигнала, переключатель 13.Формирователи 14 15, каскад 16 несовпадения, образую формирователь 17 временного интерва ла. Работа устройства заключается в следующем. Перед началом измерений с помощь переключателя 13 обеспечивается задание допустимой погрешности измере ния. Это достигается подачей разрешающего потенциала на второй вход одного из элементов 6 (например, 1-го элемента 6 . На вход формирователя 1 подаются колебанияU (фиг.2), на выходе которого появляется последовательност импульсов и.2, следующих с периодом измеряемой частоты На выход ключа 2 указанная последователь црсть импульсов пройдет лишь в том случае, если на втором входе ключа 2 будет присутствовать разрешающий потенциал, вырабатываемый формирова телем 15. При появлении импульса синхронизации УЗ формирователи 14 и 15, в качестве которых могут быть использованы триггеры, устанавливают в единичное состояние. При этом на выходе формирователя 15 устанавливается сигнал единичного уровня, являющийся разрешающим для ключа 2. В результате этого импульсы с выхода формирователя 1 через ключ 2 проходят на вход счетчика 3 импульсов.. На выходе формирователя 14 также устанавливается сигнал единичного уровня, подаваег й на второй вход каскада 16 несовпадения. Этот сигнал нал является запрещающим для каскада 16 и при его наличии сигнал, подаваемой на первый вход каскада 16, не может пройти на его выход. Поэтому до тех пор, пока формирователь 14 не изменит своего состояния под вбздействием импульса с элемента ИЛИ 7, импульсы с выхода элемента ИЛИ 8 не пройдут через каскад 16 на второй вход формирователя 15 и не изменят его состояния:,. , С момента начала формирования ийпульса Ug в формирователе 15 счетчик 3 осуществляет подсчет импульсов, поступающих на его вход. Когда количество подсчитываемых счетчиком 3 импульсов станет таким, что на выходе 1-той декады счетчика 3 появится импульс Ug, то этот импульс пройдет на выход 1-того. элемента И 6, так как именно на его втором входе имеется разрешающий потенциал с переключателя 13. Через элемент ИЛИ 7 этот импульс пройдет на второй вход формирователя 14 и установит его- в нулевое состояние. В результате этого будет закончено формирование импульса Ug, определяющего тот минимальный отрезок времени, в течение которого измерение частоты входного сигнала производится с погрешностью, не превышающей допустимой. Причем момент окончания этого импульса Urсовпадает с моментом появления импульса Ug. Однако этот интервал времени не является образцовым, поскольку конец образцового интервала времени определяется одним из импульсов с выхода делителя 11. После завершения формирования импульса Ug. под воздействием нулевого потенциала с выхода формирователя 14 каскад 16 несовпадения оказывается подготовленным по второму входу для пропускания на его выход импульсов с выхода элемента ИЛИ 8. При появлении очередного импульса с делителя 11, подаваемого через элемент ИЛИ 8 на первый вход каскада 16, он проходит на выход каскада 16 и, поступая на второй вход формирователя 15, устанавливает его в нулевое состояние. Таким образом, на выходе формирователя 15 будет закончено формирование импульса Ug, определяющего образч цовый интервал времени. После завершения формиоования этого импульса

прекращается действие разрешающего потенциала на втором выходе ключа 2, следовательно, прекращается прохождение импульсов измеряемой частоты на вход счетчика 3. Следовательно, содержимое счетчика 3 будет характеризовать значение измеряемой частоты, измеренное с погрешностью, не превышающей заданную.

Предлагаемый цифровой частотомер позволяет осуществлять измерения частоты входных колебаний с погрешностью, не превышающей заданную, в широком диапазоне изменения измеряемой частоты. Это достигается тем, что в предлагаемом цифровом измерителе частоты при изменении значения измеряемой частоты у автоматически изменяется длительность образцового интервала времени Тд, в течение которого производится подсчет числа периодов измеряемой частоты. В.результате этого погрешность измерения , определяемая из выражения

будет поддерживаться на заданном уровне и не превысит допустимого значения, т.е. при использовании данного устройства повышается точность измерения частоты.

Кроме того, так как измерения с заданной точностью достигаются .за счет автоматической установки минимально возможной длительности (оптимального значения) образцового интервала времени Т, в течение которого производится подсчет счетчиком импульсов числа периодов измеряемой частоты fу, то в единицу времени с помощью предлагаемого частотомера можно произвести большее количество измерений (циклов подсчета), чем это возможно при ручной (неоптимальной) установке значения Тц, в прото.типе. Это приводит к повышению быстродействия.

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные входной формирователь, ключ, счетчик импульсов и блок цифровой регистращии, а также блок вентилей, состоящий из элементов И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов и первого элеQ мента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, второй элемент ИЛИ и последовательно соединенные генератор образцовой частоты, блок регулировки и делитель частоты,

5 отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения, в него введены последовательно соединенные источник разрешающего сигнала и переключаQ тель, а также первый и второй формирователи и каскад несовпадения, при этом выходы переключателя соединены с вторыми входами элементов И блока вентилей, первые входы первого и

5 второго формирователей соединены между собой выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом каскада несовпадения, второй вход которого подключен к выходу первого формирователя, второй вход второго формирователя соединен с выходом каскада несовпадения, выход первого элемента ИЛИ подключен к второ У1у входу первого формирователя, выход второго формирователя соединен с вторым входом

5 ключа, выходы делителя частоты соединены с входами второго элемента ИЛИ, а второй вход блока регулировки соединен с первыми входами формирователей и входной шиной импульса синхронизации.

: Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 370537, кл.С 01 R 23/10, 1973..