Цифровой измеритель частоты

) 3374408/18 И) М.Кп 23/02 вк Государственный комите СССР по лелам изобретений и открытий23) Прй тет -31 УДК б 21. 31 .373(088. 7 Р 3.83, Бюллетень М ания описания 070383 Опу Дата иков ано публик 72) Авторь изобретен.С. Тарвид Хоменк 71) Заявитель 54 ) ЦИФРОВОЙ ИЗ ТЕЛЬ ЧАСТОГЫ ся к измери 10 сйчикора 20 25 30 изобретение относиттельной технике.Известен цифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частотыуправляемый фазовращатель, формирователь импульсов эталонной частоты,ключи, два счетчика, формировательимпульсов измеряемой частоты, блокуправления, триггер управления иэлемент совпадения 1 3.Недостатком известного устройства является невысокая точность,зависящая от длительности импульсов измеряемой и эталонной частот,невысокое быстродействие, так какмежду двумя совпадениями импульсовчастот, измеряемой и эталонной, помещается несколько периодов измеряемой частоты, что удлиняет время одного измерения, особенно на низкихи инфранизких частотах,Наиболее близким к изобретениюявляется цифровой частотомер, содержащий два счетчика, формировательимпульсов измеряемой частоты, ключ,последовательносоединенные генератор импульсов стандартной частоты,схему совпадения, триггер управления, элемент задержки с и выходамиэлемент задержки с одним выходом,иблок совпадения, итриггеры управления, и+2 блока сборки, самоблокирующий ключевой элементи пар последовательно соединенных ключей (.2 3.Недостатками устройства являются низкое быстродействие, невысокая точность, зависящие от длительности импульсов измеряемой частоты и отвремени задержки элемента задержки, а также от неопределенности положения конца интервала измерения (на выходе неокончательный результат).Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель ча тоты, содержащий генератор опорно частоты, счетчик результата, счет измерения длительности периода, ф мирователь импульсов, четыре ключ и три.триггера, введены декадный делитель образцовой частоты, управля емый делитель частоты, и ключей ввода коэффициента деления и .формирователь эталонного интервала времени, выход которого соединен с первыми входами первого и второго триггеров, второй вход последнеггподключен к первому выходу третьеготриггера и первому входу формирователя импульсов, выход которого под,ключен к входу третьего триггера,второй выход которого соединен с первым входом первого ключа, второй 5вход последнего подключен к выходудекадного делителя образцовой частоты, вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты,первым входом второго ключа и первым 10входом управляемого делителя частоты,выход последнего подключен к первымвходам третьего и четвертого ключейи к первым входам и ключей ввода коэффициента деления, выходы которых 15соединены с соответствующими входамиуправляемого делителя частоты, вторыевходы и ключей ввода коэффициентаделения подключены к соответствующимвыходам счетчика измерения длительности периода, вход которого соединен с выходом первого ключа, приэтом выход второго триггера соединенс вторым входом четвертого ключа, выход которого подключен к второму)5входу первого триггера, выход последнего соединен с вторыми входами третьего и второго ключей, выход последнего подключен к входу Формирователяэталонных интервалов времени, а выход третьего ключа соединен с входом счетчика результата.На чертеже показана структурнаяэлектрическая схема цифрового измерителя частоты,Измеритель частоты содержит генератор 1 образцовой частоты, декадныйделитель 2 образцовой частоты, управляемый делитель 3 частоты, счетчик4 измерения длительности периода измеряемой частоты, Формирователь 5 40импульсов измеряемой частоты, и ключей б ввода коэффициента деления,Формирователь 7 эталонного интервала времени, счетчик 8 результата,триггер 9, ключ 10, триггер 11,ключ 12, триггер 13, ключи 14 и 15ЦиФровой измеритель частоты работает следующим образом.Измерение частоты начинается покоманде "Пуск", подаваемой на формирователь 5 импульсов, Первый сформированный импульс измеряемой частоты задним фронтом устанавливаеттриггер 9 в единичное состояние, темсамым разрешая прохождение импульсовГ с делителя 2 частоты через ключ 10 55сна счетчик 4,Второй импульс измеряемой частотывозвращает в исходное состояние триггер 9, который нулевым выходом запрещает прохождение следующего периода ГХ через формирователь 5 импульсов и устанавливает триггер 11 вединичное состояние. Поступлениеимпульсов на счетчик 4 с делителя 2прекращается, В счетчике 4 устанавливается код, пропорциональный длительности периода Тх измеряемой частоты:1 где Т с Единичный выход триггера 11 через ключ 12 разрешает прохождение импульсов переполнения на вход установки "1" триггера 13. Первый импульс переполнения с выхода управляемого делителя 3 частоты через ключ 12 устанавливает триггер 13 в единичное состояние, а также поступает на вторые входы ключей б. На первые входы этих ключей поразрядно поступают инверсные выходы разрядов счетчика 4. Положительным потенциалом триггер 13 через ключ 14 разрешает прохождение с генератора 1 опорной частоты импульсов 1 с на вход формирователя 7 эталонного интервала времени, а через ключ 15 - импульсов переполнения на вход счетчика 8 результата. На протяжении эталонного интервала времени на вход счетчика 8 поступают импульсы с частотойГс3 к Т 1 ххгде- коэффициент пропорциональности для данной частоты.По заднему фронту эталонного интервала времени триггеры 11 и 13 устанавливают в нулевое состояние. Измерение прекращается, в счетчике 8результата устанавливается код измеряемой частоты.Таким образом, предлагаемаяструктура повышает точность и быстродействие, так как погрешность невносится длительностью импульса измеряемой частоты, отсутствует фактор неопределенности положения концаизмерения. Быстродействие зависиттолько от длительности периода измеряемой частоты, результат на выходе счетчика результата окончательный,не требующий дополнительных преобразований,Величина погрешности устройствазависит от отношения длительностипериода стандартной частоты к длительности измеряемой частоты и равнаТ - нрнод стандартнгй частосты, мкс;дс - погрешно.ть стандартнойчастоты;а = 0 при измерении импульсныхсигналов;а = 3 10 3 при.измерении синусоидальных сигналов. Очевидно, что с увеличением опорной частоты уменьшается погреш- сО ность и увеличивается быстродействие измерения,Выпускаемый отечественной промышленностью частотомер ф 5041 производит измерение частот электрических коле баний в диапазоне от 0,1 Гц до 10 мГц. Относительная погрешность измерения частоты не превышает значений, определяемых по формуле Е с где Г - погрешность источникастандартной частоты;с , - время измерения, с;юЭмГ - значение измеряемой частоты, Гц.Из формулы видно, что точность и быстродействие зависят от измеряемой частоты и времени измерения сизм . Чем ниже частота, тем вьые 30 погрешность. Чтобы уменьшить погрешность на низких частотах, необходимо увеличивать время измерения сзм, что для многих случаев применения частотомера является непри емлемым. Формула изобретения цифровой измеритель частоты, со держащий генератор опорной частоты, счетчик результата, счетчик измерения длительности периода, формирователь импульсов, четыре ключа и три триггера, о т л и ч а ю щ и й - 45 с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения,н него введены декадный делительобразцовой частоты, управляемый делитель частоты, и ключей ввода коэф"фициента деления и формирователь эталонного интервала временн, выход ко-торого соединен с первыми входамипервого и второго триггеров, второйвход последнего подключен к первомувыходу третьего триггера и первомувходу формирователя импульсов, выход. которого подключен к входу третьеготриггера, второй выход которого сое-динен с первым входом первого ключа,второй вход последнего подключен квыходу декадного делителя образцовойчастоты, вход которого соединен свыходом генератора образцовой частоты, первым входом второго ключа ипервым входом управляемого делителя2 О частоты, выход последнего подключенк первым входам третьего и четвертого ключей и к первым входам и ключей ввода коэффициента деления, выходы которых соединены с соответствующими входами управляемого делителя частоты, вторые входы о ключейввода коэффициента деления подключены к соответствующим выходам счетчика измерения длительности, периода,вход которого соединен с выходомпервого ключа, при этом выход второготриггера соединен с вторым входомчетвертого ключа, выход которогоподключен к второму входу первоготриггера, выход последнего соединенс вторыми входами третьего и второгоключей, выход последнего подключенк входу формирователя эталонных интервалов времени, а выход третьегоключа соединен с входом счетчикарезультата.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 612172, кл. 6 0123/10, 19782. Авторское свидетельство СССР9 606140, кл. С 01 й 23/02, 12,07,74.