Цифровой измеритель частоты и фазы электрических колебаний

Союз Советских Социзлистичесних РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 08.11,1971 ( 1617985/18-10)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 23.111,1973, Бюллетень16Дата опубликования описания 28 У 1.1973 М. Кл. б 01 г 23/10 Комитет по целом изобретений и открытий при Совете Министров СССРЗаявитель ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЪ ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙИзобретение относится к области электро- измерительной техники и может быть использовано для упрощения конструкции частотомеров-фазометров.Известный цифровой измеритель частоты и фазы электрических колебаний, содержащий схему сравнения, распределитель, триггерный регистр, ключи, схему собирания, счетчик и делитель частоты, характеризуется усложненной схемой сравнения. Предложенный измеритель снабжен утправляющим триггером и ключом, сигнальный вход которого соединен с выходом схемы собирания, выход - с входом делителя частоты, а управляющий вход - с выходом управляющего триггера, первый вход которого подключен к выходу распределителя, а второй - к входному зажиму опорного сигнала, причем установочные входы делителя частоты и счетчика связаны с входной цепью измеряемого сигнала.Благодаря такому выполнению измерителя упрощается его схема сравнения.На чертеже показана блок-схема измерителя.Измеритель содержит схему 1 сравнения, выполненную в виде триггера с установочными входами, распределитель 2, управляемые ключи 3, 4 и б, триггерный регистр б, счетчик 7, схему 3 собирания, делитель 9, управляющий триггер 10 и генератор 11 образцовой частоты. На вход 12 поступают импульсыизмеряемой частоты и фазы ср, на вход13 - опорный сигнал , той же частоты, используемый при измерении фазы,5 Устройство работает следующим образом.На вход 13 счетчика 7 поступают импульсыобразцовой частотыс его выходов - навходы ключей 4, причем на вход ключа 4 г-гостаршего разряда подается сигнал с частотой,10 равной (гг - 1)-го разряда в /(и - 2)-горазряда - ,/фи т. д. Частота импульсов навходе ключа 4 первого разряда равна ,/ . На другой вход ключа 4 поступают сигна лы с выходов регистра б. Положению 1триггера регистра б соответствует открытое состояние ключа 4, положению 0 - закрытое.На вход 12 поступают импульсы измеряе мой частоты каждый из них устанавливаеттриггер схемы 1 сравнения в исходное состояние, делитель 9 в нулевое положение, а в счетчик 7 переписывает обратный код регистра б. Эти импульсы также поступают на 25 вход распределителя 2, поочередно от старшего к младшему разряду открывающего ключи 3 и управляющего положением триггеров регистра.Цикл измерения начинается с того момента, 30 когда один из импульсов измеряемой часто5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3ты, пройдя через распределитель 2, устанавливает триггер старшего п-го разряда регистра б в положение 1. Этот же импульс открывает ключ 3 данного разряда, устанавливает остальные триггеры регистра в положение О, а управляющий триггер 10 в начальное положение, которому соответствует открытое состояние ключа б. При этом оказывается открытым ключ 4 старшего разряда, Импульсы со счетчика 7 с частотой, равной /о/, через ключ 4 этого разряда, схему 8 собирания и открытый ключ 5 поступают на вход делителя 9. Период следования импульсов на входе делителя 9 неравномерный, и делитель 9 уменьшает эту неравномерность.Так как в счетчик импульсом измеряемой частоты записан обратный код регистра, то следующий за ним импульс образцовой частоты /, появляется на выходе ключа 4, а, следовательно, и на входе делителя 9. Но делитель 9 тем же импульсом измеряемой частоты установлен в нулевое положение, поэтому первый импульс на выходе делителя 9 появляется через время, равное К Тгде К - коэффициент деления делителя 9, а Т, - период сигнала с выхода схемы собирания.Таким образом, переписывая импульсом измеряемой частоты в счетчик 7 обратный код регистра б и устанавливая этим же импульсом делитель 9 в нулевое положение, удается сфазировать начала периодов измеряемого и компенсируемого (на выходе делителя 9) сигналов.Если период измеряемого сигнала больше периода компенсирующего, то импульс с выхода делителя 9 (импульс конца периода компенсирующего сигнала) изменяет состояние триггера схемы сравнения. При этом на выходе последнего возникает сигнал, который, пройдя через ранее открытый ключ 3 старшего разряда, устанавливает триггер этого разряда регистра б в положение О.В случае, если период измеряемого сигнала меньше периода компенсирующего сигнала, то импульс с выхода делителя 9 не появляется, триггер схемы 1 сравнения и триггер старшего разряда регистра б остаются в прежнем положении. Следующий импульс измеряемой частоты, пройдя через распределитель в положение 1 открывает ключ д этого разряда, при этом оказывается открытым ключ 4 (и - 1) -го разряда,Если триггер старшего разряда регистра б находится в положении 1, то на входах схемы 8 собирания появляются две последовательности импульсов с выходов ключей 4 старшего и (п - 1)-го разрядов, частота которых равна ,/2 и 1",/4 соответственно, на выходе этой схемы присутствует сигнал, частота которого равна сумме частот этих последовало Уотельностей, т. е. + = 4 о2 4 4 Если триггер старшего разряда регистра бнаходится в положении О, то на выходе схемы собирания появляется только одна последовательность импульсов, частота которой равна о/4 И в том, и в другом случаях осуществляется фазирование начал периодов измеряемого и компенсирующего сигналов.Далее аналогично описанному выше происходит сравнение периодов измеряемого и компенсирующего сигналов и определение положения (и - 1) -го разряда регистра б, затем (и - 2)-го разряда и т. д. до определения положения триггера первого разряда. На этом процесс измерения частоты заканчивается,Таким образом, на измерение частотызатрачивается время, равное и периодам измеряемого сигнала, где п - число разрядов регистра б.За время следующего (и+1) -го периода сигнала измеряется угол фазового сдвига его относительно опорного сигнала / такой же частоты. В предшествующие п тактов установлено равенство измеряемой и компенсирующей частот. Следующий (и+1)-й импульс сигналапройдя через распределитель 2, открывает вход управляющего триггера 10 для сигнала и осуществляет так же, как и ранее начальные установки делителя 9 и счетчика 7, тем самым фазируя начала периодов этих сигналов. Первый импульс сигналапоявившийся на входе управляющего триггера 10 после импульса сигнала закрывает ключ б, За время йр между (и+1)-м импульсом сигнала и первым импульсом сигнала в делитель 9 поступает У импульрсов, причем Ф = -,Т Но так как Т,= ", то 1 Ч= , К,Тх 1 у к т, где Т, - период сигнала на входе делителя 9; Т - период сигнала на выходе делителя, равный периоду измеряемого сигнала ,; К - коэффициент деления делителя 9.Из последнего выражения видно, что код делителя 9 к концу интервала времени 1 равен значению угла фазового сдвига сигнала относительно опорного сигнала , если значение коэффициента деления К равно 3,6 10 о, где т - целое число, выбираемое из условия получения заданной точности измерения.На этом цикл измерения частоты и угла фазового сдвига заканчивается. С приходом следующего импульса измеряемой частоты вновь триггер старшего разряда регистра б устанавливается в положение 1, остальные триггеры в положение О, управляющий триггер 10 - в начальное положение, и начинается новый цикл измерения частоты и фазы сигнала . Предмет изобретения Цифровой измеритель частоты и фазы электрических колебаний, содержащий схемуЗаказ 1719) Изд.1436 Тираж 755 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб д. Ф/5 Типография, пр. Сапунова, 2 сравнения, распределитель, триггерный регистр, ключи, схему собирания, счетчик и делитель частоты, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы сравнения, он снабжен управляющим триггером и ключом, сигнальный вход которого соединен с выходом схемы собирания, выход - с входом делителя частоты, а управляющий вход - с выходом управляющего триггера, первый вход которого подключен к выходу распределителя, а второй - к входному зажиму опорного сигнала, 5 причем установочные входы делителя частотыи счетчика связаны с входной цепью измеряемого сигнала.