Устройство для измерения частоты синусоидальных сигналов

(54) УСТ ТОТЫ С (57) Изо оизмер в цифро ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАН И Е ИЗС) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство ССМ 1287030, кл, 6 01 й 23/10, 198 ОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСНУСОИДАЛЪНЫХ СИГНАЛОВретение относится к электрорадиниям и может использоватьсяых частотомерах. Целью изобрете 2ния является расширение диапазона и повышение точности измерений частоты. Устройство для измерения частоты синусоидальных сигналов содержит формирователь 3, блоки 4 и 5 сравнения, элементы И 7 - 9, счетчики 10 - 12, генератор 13 импульсов, задатчик 14 временных интервалов и вычислитель 16. Введение аттенюатора 1, фазовращателя 2, блока 6 выборки и хранения, а также генератора 15 сброса позволяет расширить динамический диапазон амплитуд входного сигнала и повысить точность определения частоты. 2 ил,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может использоваться в цифровых частотомерах.Целью изобретения является расширение диапазона и повышение точности измерений.На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства,Устройство для измерения частоты синусоидальных сигналов содержит аттенюатор 1, фазовращатель 2, формирователь 3, блоки 4 и 5 сравнения, блок 6 выборки и хранения, элементы И 7 - 9, счетчики 10 - 12, генератор 13 импульсов, задатчик 14 временных интервалов, генератор 15 сброса и вычислитель 16. Входы аттенюатора 1 и фазовращателя 2 объединены с входом формирователя 3, выход которого через последовательно соединенные элемент И 9 и счетчик 12 подключен к третьему входу вычислителя 16. Выход генератора 13 импульсов объединены с первыми входами элементов И 7 и 8, выходы которых соответственно через счетчики 11 и 10 подключены к первому и второму входам вычислителя 16. Выход формирователя 3 через задатчик 14 подключен к второму входу элемента И 9, третий вход которого соединен с выходом генератора 13, Вход генератора 15 сброса подключен к выходу формирователя 3, а выход объединен с входами сброса счетчиков 10 - 12 и блока 6 выборки и хранения, вход и выход которого соединены соответственно с входом устройства и вторым входом блока 5 сравнения. Первый вход блока 5 сравнения подключен к выходу аттенюатора 1, а выход - к третьему входу элемента И 8, Первый и второй входы блока 4 сравнения соединены соответственно с входом устройства и выходом фазовращателя 2, а выход объединен с третьим входом элемента И 7 и управляющим входом блока 6 выборки и хранения.Устройство работает следующим образом.Измеренное напряжение Онх (фиг.2 а), которое определяется соотношениемОвх = Оазп м т,поступает на входы аттенюатора 1, фазовращателя 2, формирователя 3, первый вход блока 4 сравнения и сигнальный вход блока 6 выборки и хранения. В момент времени, соответствующий переходу сигнала через нулевой уровень, на выходе формирователя 3 появляется импульс (фиг.2 б), поступающий на входы элементов И 7 - 9. Этим же импульсом запускается задатчик 14 временных интервалов, С выхода аттенюатора 1 входной сигнал, ослабленный в Краз, поступает на первый вход блока 5 сравнения.В момент окончания временного интервала 11 на выходе блока 4 сравнения появляется перепад напряжения О 4 (фиг.2 в), поступающий на управляющий вход блока 6 выборки и хранения, запоминающий мгновенное значение входного сигнала, поступающего на его вход в данный момент времени. В момент окончания временного интервала 12, т,е. в момент равенства величины напряжения на выходе блока 6 выборки и хранения и мгновенного значения напряжения на выходе аттенюатора 1, на выходе блока 5 сравнения появляется перепад напряжения 05 (фиг.2 г). Импульсы напряжения О 4 и О 5 (фиг.2 в, г) с выходов блоков 5 и 4 сравнения поступают на третьи входы элементов И 7 и 8, на другие входы которых подаются импульсы с выхода формирователя 3 и генератора 13 импульсов. При совпадении импульсов во времени с выхода генератора 13 поступают импульсы на счетные входы счетчиков 10 и 11.Через определенное время то, формируемое задатчиком 14 временных интервалов, доступ импульсов от генератора 13 импуль-. сов в счетчик 12 прекращается. Сброс счетчиков и блока 6 выборки и хранения осуществляется выходным сигналом, генератора 15 сброса, запускаемого спадом импульса с выхода формирователя 3. После этого цикл измерения повторяется.Таким образом, в счетчиках 10 и 11 накапливается количество импульсов, пропорциональное соответственно интервалам времени т 1 и тг от момента перехода измеряемого сигнала через нулевой уровень до моментов срабатывания блоков 4 и 5 сравнения.В момент окончания временного интервала т 1Оо=Овзп в т 1. (1)В момент окончания временного интервала тгОо=К".Оазп и 12, (2) где К - коэффициент ослабления аттенюатора 1.Из (2) и (1) следует:Кззп в т 1 =зи в тг , (3)Решая это уравнение относительно в разложением функции зи в ряд Тейлора и ограничиваясь двумя членами ряда, получают3 2 3К(ц - - ) =тг- - )6 61725153 15 де Ко - некот ульсов, опред рений.Йо = 1 ото, де Ь - частота ген ороееляющ тоянное числодискретность 20 им из 13 импуль(8)30 о2КК ествляется опреесткой програмного в него частоты зависит 35 и 11 и 12, а также я К аттенюатора чены с высокой т амплитуды изильности вноси- "0 вого сдвига.мплитуды сигнается и величина атора 1 и фазовменные интерва во импульсов, и 10 и 11, остаже. Вследствие 5 Временные интервалы 11 и т 2 преобра-. зуются в устройстве в пропорциональное им число импульсов М 1 и М 2, поэтому для ш получают 5в. Таким образом для измеряемой частоты 25 лучают соотношение В вычислителе 16 осущ деление 1 х по заложенной ж ме с учетом введен коэффициента К.Результат измерения лишь от интервалов времен от коэффициента ослаблени 1, которые могут быть полу точностью и мало зависят о меряемого сигнала и стаб мого фазовращателем фазоТак как с изменением а ла во столько же раз изменя сигналов на выходах аттеню ращателя 2 устройства, вре лы 11 и 12 и количест подсчитываемых счетчикам ются количественно такими этого в данном устройстве отсутствуют ограничения на величину амплитуды входного сигнала устройства и повышается точность измерения устройством частоты синусоидального сигнала. Формула изобретения Устройство для измерения частоты синусоидальных сигналов, содержащее формирователь, первый и второй блоки сравнения, генератор импульсов, задатчик временных интервалов, а также первый, второй и третий элементы И, выходы которых через соответственно первый, второй и третий счетчики подключены к первому, второму и третьему входам вычислителя, выход которого является выходом устройства, причем первый вход первого блока сравнения объединен с входом устройства и входом формирователя, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, а через задатчик временных интервалов - с вторым входом третьего элемента И, выход генератора импульсов объединен с первыми входами первого и второго элементов И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышений точности измерений, в него дополнительно введены аттенюатор, фазовращатель, блок выборки и хранения, а также генератор сброса, вход которого объединен с выходом формирователя и вторыми входами первого и второго элементов И, а выход - с входами сброса первого, второго и третьего счетчиков и входом сброса блока выборки и хранения, причем входы аттенюатора, фазовращателя и блока выборки и хранения объединены с входом формирователя, первый и второй входы второго блока сравнения соединены соответственно с выходами аттенюатора и блока выборки и хранения, а выход-стретьим входом второго элемента И, второй вход первого блока сравнения подключен к выходу фазовращателя, а выход объединен с управляющим входом блока выборки и хранения и третьим входом первого элемента И, выход генератора импульсов соединен с третьим входом третьего элемента И.1725153 Составитель Н.федороваРедактор И,Шмакова Техред М,Моргентал Корректор О.Ципле жгород, ул.Гагарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент" Заказ 1173 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5