Цифровой частотомер

(51)5 С 01 К 2310щщщщ.и ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬС ТОР СКОМУ ехнич ес ки измерения сдвик.: Наука, 1979 ктронные изме вязь, 1986, ОМЕ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к технике электрорадиоизмерений и может использоваться для измерения частоты периодических сигналов при наличии широкополосных шумов, Цифровой частотомер содержит формирующий блок 1, элемент 4 совпадения, счетчик 6 импульсов, генератор 7 импульсов, времязадающий блок 8, Введение блока 2 задержки, элемента ИСКЛЮЧАВШЕЕ ИЛИ 3 и делителя 5 частоты позволило уменьшить влияние широкополосных шумов на точность измерения частоты и повысить помехоустойчивость, 2 з.п. ф-лы,4 нл.Изобретение относится к техникеэлектрорадиоизмерений и может бытьиспользовано для измерения частотыпериодических сигналов при наличииширокополосных шумов.Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости,На фиг, 1 приведена структурнаясхема цифрового частотомерами нафиг. 2 и 3 - схемы формирующего ивремязадающего блоков соответственно;на фиг. 4 - временные диаграммы работы цифрового частотомера,Цифровой частотомер содержит по 5следовательно соединенные формирующий блок (ФБ) 1 блок.2 задержки (БЗ),элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, элемент 4совпадения (ЭС), делитель 5 частоты(ДЧ) и счетчик 6 импульсов (СИ), атакже последовательно соединенные генератор 7 импульсов,(ГИ) и времязадающий блок (ВЗБ) 8, выход которогоподключен к второму входу ЭС 4. Выход ГИобъединен с синхронизирующими входами БЗ 2, третьим входомЭС 4 и ФБ 1, выход которого соединенс вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 3. Дополнительные входы ДЧ 5, СИ6 и ВЗБ 8 объединены с входом "Пуск"цифрового частотомера.Формирующий блок 1 цифрового час,тотомера содержит усилитель-ограничитель 9, вход которого является входомформирующего блока 1 и П-триггер .10,35Э-вход которого подключен к выходуусилителя-ограничителя 9, Синхровход0-триггера 10 является синхронизирующим входом формирующего блока 1, авыход - выходом блока 1.40Времязадающий блок 8 содержит элемент 11 совпадения, первый вход которого является входом времязадающегоблока 8, времязадающий делитель 12,вход которого подключен к выходу элемента 11 совпадения, КЯ-триггер 13,К-вход которого подключен к выходувремязадающего делителя 12, 8-входявляется дополнительным входом времязадающего блока 8, подключенным квходу Пуск" частотомера, а выход соединен с вторым входом элемента совпадения 11 и является выходом времязадающего блока 8Цифровой частотомер работает следующим образом.55На вход формирующего блока 1 поступает гармонический сигнал, которыйпри помощи усилителя-ограничителя 9где п - число тактов задержкиа - период следования квантующих импульсов.Далее эти импульсы поступают на элемент 4 совпадения, на третий вход которого поступают квантующие импульсы, а на второй вход - импульс длительностью Тим с выхода времязадающего блока 8. Импульсы с выхода элемента 4 совпадения поступают на делитель 5 частоты, За время, равное одному периоду входного сигнапа с частотой Р, на выход делителя 5 частоты поступает 2 п импульсов, При выборе коэффициента деления делителя 5, равном и, эа время измерения Тсчетчик 6 фиксирует(2) Т чем импульсов. Импульсы, соответствующие заданному времени измерения, формируются времязадающим блоком 8. Наего выходе длительность импульса(3) Тиэм а аз где И, - коэффициент деления времязадающего делителя 12 частоты.Как видно из формулы (2).,число Я импульсов, зафиксированных счетчиком 6 (счетчик подключен к индикатору) соответствует измеренной частоте. Припреобразуется в прямоугольные импульсы со скважностью, приблизительноравной двум (импульсы типа меандр).Эти импульсы привязываются.при помощи0-триггера 10 по фронту и срезу к последовательности квантующих импульсов, поступающих с генератора 7 импульсов на синхровход 0-триггера 10,Сформированные в ФБ 1 импульсы задерживаются блоком 2 задержки на и тактов квантующей последовательности,Блок 2 задержки может быть выполненна П-триггерах или на регистре сдвига, Импульсы на выходах формирующегоблока 1 и блока 2 задержки приведенына фиг. 4 а 1, б 1. Эти импульсьг поступают на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, навыходе которого формируются импульсы,приведенные на фиг. 4 в 1. Длительность 1, сформированных импульсов равна времени задержки5 15539 работе с сигналами, в которых отсутствуют широкополосные шумы, погрешность цифрового частотомера такая же, как погрешность известного частотомера. При наличии широкополосных шумов погрешность классического цифрового частотомера резко увеличивается иэ" эа появления ложных переходов измеряемого сигнала через нулевой уровень (фиг, 4 а 2). В предлагаемом устройстве эта погрешность существенно уменьшается, поскольку средняя длительность Г попожительных импульсов с выхода элемента ИСКЛЮЧАКЮЕЕ ИЛИ 3(4) Эти импульсы показаны на фиг. 4 в 2.Цифровой частотомер обеспечивает высокую точность измерения при наличии широкополосных шумов, В результате расширяется динамический диапазон измеряемых сигналов. Тракты (формирующий блок 1) цифровых частотомеров являются широкополосными, поэтому в трактах действуют широкополосные шумы. Ложные переходы через нулевой уровень проявляются при 25 30(5) ш = сР/Р ( 3,где Р - среднеквадратичная частоташума,- отношение сигнал-шум,Как видно из (5), для обеспечения высокой точности измерения необходимо, чтобы отношение сигнал-шум удовлетворяло условию 35 40(6) Например, при Рш = 50 ИГц, Р1 кГц необходимо, чтобы с ) 1510 . При уровне шумов, равном 10 мкВ устойчивая работа частотомера наблюдается при уровне измеряемого сигнала более 0,15 В.Таким образом, цифровой частотомер, в сравнении с известным позволяет повысить точность и помехоустой 14 6 чивость измерений частоты при наличии широкополосных шумов. Формула изобретения1. Цифровой частотомер, содержащий формирующий блок, вход которогоявляется входом частотомера, элементсовпадения, счетчик импульсов и последовательно соединенные генераторимпульсов и времязадающий блок, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента совпадения, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повьппения точности и помехоустойчивости, в неговведены делитель частоты и последовательно включенные блок задержки иэлемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу элемента совпадения, причем выход генера"тора импульсов соединен с синхронизирующими входами блока задержки и формирующего блока, выход которого подключен к второму входу элемента,ИСКЛОЧАПЩЕЕ ИЛИ и входу блока задержки,вход делителя частоты соединен с выходом элемента совпадения, а выход -с входом счетчика импульсов, дополнительные входы счетчика импульсов,делителя частоты и времязадающегоблока подключены к входу нПуск" частотомера.2. Частотомер по п, 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем,что формирующийблок содержит последовательно соединенные усилитель-ограничитель и Втриггер, синхровход которого является синхронизирующим входом формирующего блока, а выход - выходом формирующего блока.3. Частотомер по и. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что времязадаощий блок содержит последовательно соединенные элемент совпадения, времязадающий делитель и КЯ-триггер, Б-входкоторого является дополнительнымвходом времязадающего блока, а выходподключен к второму входу элементасовпадения и является выходом времязадающего блока,1553914 иг б М Фа 9Составитель Н.ФедоровРедактор Л.Пчопинская Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Ревска Заказ 454 Тирам 553 Подпис кое ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СС 113035Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 огород, ул, Гагарина, 101 изводственно-издательский комбинат "Патен