Цифровой измеритель периода Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРИОДА

Изобретение относится к радиоизме-. рительной технике и может быть использовано для построения цифровых широкодиапазонных периодомеров.

Известен цифровой измеритель периода электрических сигналов, основанный на счете числа импульсов образцовой частоты за период сигнала TX и содержащий последовательно соединенные формирователь, временный селектор (ключ), соединенный вторым входом с генератором образцовой час-. тоты и цифровой.счетчик С1,

Относительная погрешность дискретности такого измерителя cAy ttg/T возрастает с ростом частоты, что существенно ограничивает его частотный диапазон.

Известен измеритель периода с усреднением за п периодов сигнала, содержащий последовательно соединенные входное и формирующее устройство, делитель частоты, узел формирования и управления и счетчик импульсов, последовательно соединенные кварцевый генератор, умножитель частоты, формирователь и временной селектор, соединенный вторым входом с узлом формирования и управления, а выходом - с счетчиком импульсов 2.

Относительная погрешность дискретности такого измерителя в режиме усреднения сЛт ±to/(nT) уменьшается в п рад, однако она зависит в сильной мере от частоты сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель периода, содержащий последовательно соединенные фор10мирователь с инвертором, первый элемент совпадений с инвертором, счетчик числа периодов, триггер с раздельными входами, триггер пуска, второй элемент совпадений с инвертором,сое15диненный с вторым входом триггера с раздельными входами, второй выход которого соединен с вторыми входами первого и третьего элементов совпадений, к которому подключены генера20тор образцовой частоты и индицируемый счетчик, второй вход триггера пуска через одновибратор соединен с входом Пуск устройства, а второй вход вто.рого элемента совпадений соединен с выходом формирователя с инверто25ром СЗ.

В устройстве такие элементы, как инверторы и одновибратор не явля ются принципиально необходимыми. Относительная погрешность дискрет И время кости измерителя измерения при заданном значении п также существенно зависят от частоты сигналы. Поэтому в широкодиапаэонных измерителях диапазон рабочих частот разбивают на поддиапазоны, гсоторым соответствуют определенные значения п, кратные 10 , где К - О, 1, 2,.,. Выбор необходимого значения п, обеспечивающего заданную точность измерения и допустимые пределы измерения времени измерения при работе в широком диапазоне частот, требуют участи оператора. Цель изобретения - автоматизация измерения периода сигнала в широком диапазоне частот. Указанная цель достигается тем, что в цифровой измеритель периода, содержащий формирователь импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов совпадения, выход первого элемента совпадения подключен к входу счетчик числа периодов, генератор образцовой частоты, выход которого соединен с первым входом третьего элемента сов-падения, выход которого подключен к счетному входу индицируемого счетчика, триггер пуска, первый вход которого подключен к шине Пуск, введены D-триггер и элемент ИЛИ, причем пря мой выход 0--триггера подключен к вто рым входам первого и третьего элеме тов совпадения, инверсный выход D-триггера соединен с вторым входом второго элемента совпадения, выход которого подключен к одному из входо элемента ИЛИ, выход которого соединен с С входом D-триггера, О-вход ко торого подключен к выходу триггера пуска, второй вход которого соедине с выходом индицируемого счетчика, входы управления положения запятой которого подключены к выходу первого элемента совпаде 1ия и первой группе выходов счетчика числа периодов, вт рая группа выходов которого и выход первого элемента совпадения подключ ны к группе входов элемента ИЛИ. На фиг.1 и на фиг.2представлены временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства. Цифровой измеритель периода содержит формирователь 1 импульсов, элемент 2 совпадения, счетчик 3 чис периодов, элемент ИЛИ 4, генератор образцовой частоты, элемент б совпа дения, индицируемый счетчик 7, триг гер 8 пуска, 0-триггер 9 и элемент 10 совпадения. Измеритель работает следующим об разом. В исходном состоянии счетчики 3 7 и трип-еры 8 и 9 находятся в нуле вом состоянии, а элементы 2 и 6 совпадения закрыты нулевым уровнем прямого выхода D-триггера 9. По команде Пуск (ФИГ.2Б) триггер 8 пуска устанавливается в единичное состояние (фиг.2,в) и ближайшим по времени им-, пульсом начала периода сигнала с выхода формирователя 1 (фиг.2а), который проходит через открытый элемент 10 совпадения (фиг.2д) и элемент ИЛИ 4 {фиг.2г), D-триггер 9 также устанавливается в единичное состояние (фиг.2е), при этом открываются элементы 2 и б совпадения. С этого момента начинается цикл измерения. При этом импульсы с выхода генератора 5 образцовой частоты с периодом поступают на индицируемый счетчик 7, заполняя его до определенного объема М, определяющего базовое время измерения . (Фкг,2), Соответствующий этому объему выход разряда индицируемого счетчика 7 подключен в торому входу триггера 8 пуска и при появлении импульса на этом выходе триггер 8 пуска устанавливается в нулевое состояние. Конец измерительного цикла определяется импульсом переполнения с выхода ближайшего старшего десятичного разряда счетчика 3 числа периодов, не заполненного на момент окончания базового времени измерения (фиг. 2,3) . Этот импульс проходит через элемент ИЛИ 4 (фиг.2г.) и устанавливает D-триггер 9 в нулевое состояние (фиг.2|О , что приводит к закрыванию элементов 2 и 6 совпадения. При этом в индицируемом счетчике 7 регистрируется код N, соответствующий измеряемому периоду сигнала Tx:NT eni(-(o4x)/To , где , 1, 2... к определяется номером ближайшего незаполненного на момент окончания базового времени измерения старшего десятичного разряда счетчика 3 числа периодов. Импульс с выхода этого разряда осуществляет автоматическую ус- . тановку положения запятой индицируемого счетчика 7. Время измерения равно цзм- измо 10TX- При изменении частоты сигнала; это время изменяется относительно базового значения в пределах от-1:,,,„, .0 ДО иэм. макс .о . В такое же число раз изменяется и относительная погрешность дискретности 1 (to / АИЗМ.О 0, /tvijM.oJ. При ,.о устройство автоматически переходит в режим измерения по одному периоду сигнала. Конец измерения в этом случае определяется импульсом с выхода элемента 2 совпадения . Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет полностью автоматизировать процесс измерения периода сигнала в широком диапггЗоне частот, уменьшить зависимость времени измерения и относительной погрешности от частоты сигнала. Так ,о 0,5 с,иэм. 10,5-4,5) с, независимо от частоты входного сигнала.

Формула изобретения

Цифровой измеритель периода, содержащий формирователь импульсов, выход которого подключен к первым входам первого и второго элементов совпадения, выход первого элемента совпадения подключен к входу счетчика числа периодов, генератор образцовой частоты/ выход которого соединен с первым входом третьего элемента совпадения, выход которого подключен к счетному входу индицируемого счетчика, триггер пуска, первый вход которого подключен к шине ПУСК, отличающийся тем, что, с целью автоматизации измерений в широком диапазоне частот, в него введены D-триггер и элемент ИЛИ, -причем прямой

выход D -триггера подключен к вторш4 входам первого и третьего элементов совпадения, инверсный выход D-триггера соединен с вторым входом второго элемента совпадения, выход которого подключен к одному из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с С-входомВ-триггера,D -вход которого подключен к выходу триггера пуска, второй вход которого соединен с выходом индицируемого счетчика, входы управления ,положения запятой которого подключен ы к выходу первого элемента совпадения и первой группе выходов счетчика числа периодов, вторая группа выходов которого и выход первого элемента совпадения подключены к группе входов элемента ИЛИ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.111ляндин В.М. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М,, Высшая школа, 1973, с.172.

2.Мирский Г.Я.Радиоэлектронные измерения. М. , Энергия, 1975, с.22.3

3.Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры. Л., Энергия, 1973, с.37.