Частотомер-фазометр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфюз Свватсннк Сецналнстнчесннк Республик(23) Приоритет -1) М. Кл 1 В 23/ сударствениый комитетСССРам изобретенийн открытий по лея 53) УДК 62.79 Бюллетень Рй 1 я описания 15047 Опубликовано 150Дата опубликовани 72) Автор В. В. Ишунин и А. И. Н об тени 1) Заявите ковский институт электроники(54 ТО ФАЗОИЕ Яки св ны Изобретение относится к областицифровой контрольно-измерительнойтехники и может найти применение вмедицинских информационных и диагностических системах.Известен частотомер-фазометр, содержащий три умножителя, генераторыопорных частот, триггер, формирователь и счетчик результата 11. Недостатком его является наличие умножителей, снижающих эффективность использования устройства,Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению явлется устройство, содержащее счетчисуМматор, триггер, ключевую схему,генератор, группу ключевых схем иизмеритель периода (21,Недостатком такого частотомляется избыточная сложность егмы, определяемая наличием нетивычислительного узла-сумматорарый используется неэффективно, ч о, вою очередь, снижает зксплуатационе характеристики прибора.Цель изобретения - повышение точности и чувствительности устройства,Это достигается тем, что в частотомер-фазометр, содержащий измерителпериода, первый счетчик импульсов,первые выходы которого через блокключевых элементов соединены с первыми входами сумматора, выход которогоподключен к первому входу триггера, а второй вход триггера соединен с первым выходом измерителя периода, а выход триггера подключен через ключевойэлемент ко входу второго счетчика и куправляющему входу блока ключевых эле ментов, при этом второй вход ключевогоэлемента соединен с выходом генератора эталонной частоты, дополнительновведены ключевой элемент, блок ключевых элементов, элемент ИЛИ, блок уп равления и коммутатор, вход которогосоединен со входом измерителя периода,второй выход которого соединен черезэлемент ИЛИ с первым входом первогосчетчика, вторые выходы которого сое динены через дополнительный блок ключевых элементов со вторыми входамисумматора, причем второй вход элементаИЛИ подключен к выходу дополнительногоключевого элемента, первый вход которого соединен с выходом генератораэталонной частоты, при этом выходыблока управления соответственно подключены ко второму входу первого счетчика, ко второму входу дополнительногоключевого элемента и ко вторым входам657 362н- включающий триггер 4. Единичным уров"нем с плеча триггера 4 открываетсяключевой элемент 5 и импульсы гене"ратора б поступают на объединенные о- входы ключевого элемента 7 и входысчетчика 8, при этом каждым имг.уль- - 8 сом с выхода ключевого элемента 5 ль- содержимое сумматора 9 увеличиваетсяна Ы, а содержимое счетчика 8 на единицу. После выполнения 1 сложенийимеет место переполнение сумматора, .д и импульс переполнения выключаеттриггер 4.Процесс измерения частоты закончен. Число 1, записанное в счетчике8, пропорционально измеряемой частоте. ямб Условие переполнения сумматора имеет дополнительного блока ключевых элеме тов, а входы блока управления соединены соответственно с первым входом триггера и с вьходом коммутатора,Структурная схема частотомера-фаз метра приведена на чертеже.В устройство. входит измеритель пе риода 1, элемент ИЛИ 2, счетчик импу сов 3, триггер 4, ключевой элемент 5 генератор эталонной частоты 6, ключевой элемент 7, счетчик 8, сумматор 9, блок управления 10, ключевой элемент 11, коммутатор 12, ключевой эле мент 13.Блок управления 10, построенный на базе измеритЕляпериода 1, обеспе чивает формирование в цикле измерени на первом выходе импульса длительностью, райной фазовому интервалу между импульсами входных последовательностей: опорной Оо и измеряемой Ц, а также импульса, синхронного с Ю первым импульсом последовательности 1, на втором выходе и импульса сброса счетчика на третьем выходе.Принцип работы прибора заключается в измерении частоты сигнала в ви де где С - емкость сумматораь - число в сумматоре послепереполнения,Перейдя к частоте заполненияполучаем"П игде 1 - цифровой отсчетв - масштаб измерения;Г - истинное значение измеИряемой частоты;Д - абсолютная погрешностьизмерения, а также фазового сдвигаимпульсов, в видеВц=к т +сг,где. К - масштаб измерения;- временной фазовый сдвигЧсигналов;Т - период входного сигнала,Устройство функционирует следующим образом,В исходном состоянии в режиме из"мерения частоты счетчики 3,8 и сумматор 9 погашены, ключевые элементы5, 7, 11, 13 закрыты, коммутатор 12разомкнут.При поступлении первого импульсаизмеряемой последовательности Пнавход измерителя периода 1 на егопервом вИходе формируются импульсыс частотой Е , которые через элементИЛИ 2 поступают на вход счетчика 3.При поступлении на вход измерителя периода 1 второго импульса последовательности Ои формирование импульсов на первом выходе измерителяпериода прекращается, а в счетчике 3оказывается записанным число Ы=Т Ггде Т - период следования импульсовпоследовательности Оо . Одновременно с приходом второго импульса О на втором выходе измерителя периода Формируется импульс,С Ь=юЕ + - =щХ,+8 (4)ЬИ1 аксимальное значение остатка в сум"40 маторе ь=Ы-.1,Мтогда В р 45 При Ы-з=со 8-1 и соотношение (4) можетбыть записано в видеХ=щй,+1ИВ режиме измерения фазового .сдвига 50 в исходном состоянии счетчики 3 и 8,сумматор 9 и блок управления 10 пога" шены, коммутатор 12 замкнут.При поступлении первого импульсаопорной последовательности О на вход блока управления 10 на первом выходе формируется уровень, разрешающий поступление импульсов генератора б через ключевой элемент 11 и элемент ИЛИ 2 на вход счетчика 3, При поступлении 60первого импульса последовательности 1.1 и через коммутатор 12 на второй вход схемы управления на ее первом выходе устанавливается уровень, запрещающий прохождение импульсов через ключевой элемент 11,и в счетчике 3 оказывается Я записанным число Ы=1 КХО, где 1 -657362 интервал, соответствующий Фаэовому сдвигу. Одновременно с первым импульсом Ци на втором выходе схемы управления Формируется импульс, выполняющий занесение содержимого счетчика 3 через ключевой элемент 13 в сумматор 9 в дополнительном коде, после чего на третьем выходе блока управления Формируется импульс сброса счетчика 3. Таким образом в сумматоре 9 оказывается записанным число С-п, а в счетчике 3 число О. Этим же импульсом последовательности 0 запускается измеритель периода 1, на первом выходе которого формируется пачка из Ы импульсов, поступающих н счетчик 3. При появлении на входе измерителя периода 1 второго импульса последовательности Ои поступление импульсов иа вход счетчика 3 прекращается и импульсом со второго выхода измерителя периода включается триггер 4, разрешающий поступление импульсов генератора б через ключевой элемент 5 на входы ключевого элемента 7 и вход счетчика 8. Каждым импульсом с выхода ключевого элемента 5 содержимое сумматора увеличивается на И, а содержимое счетчика 8 на единицуПроцесс измерения заканчивается в момент переполнения сумматора, при этом импульс переполнения сумматора выключает триггер 4 и возвращает и исходное состояние блок управления 10. Условие переполнения сумматора в режиме измерения Фазового сднига .имеет вид 15 Формула изобретения Частотомер-фазометр, содержащийизмеритель периода, первый счетчик20 импульсов, первые выходы которогочерез блок ключевых элементов соединены с первыми входами сумматора,выход которого подключен к первомувходу триггера, второй вход триггера25 соединен с первым выходом измерителяпериода, а выход триггера подключенчерез ключевой элемент ко входу второго счетчика и к управляющему входублока ключевых элементов, при этом30 второй вход ключевого элемента соединен с выходом генератора эталоннойчастоты, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностии чувствительности устройства, в него35дополнительно введены ключевой элемент, блок ключевых элементов, элемент ИЛИ, блок управления и коммутатор, вход которого соединен со входом измерителя периода, второй выходкоторого соединен через элемент ИЛИс первым входом первого счетчика,вторые выходы которого соединены через дополнительный блок ключевых элементов со вторыми входами сумматора,причем второй вход элемента ИЛИ пад 45 ключен к выходу дополнительного ключевого элемента, первый вход которогосоединен с выходом генератора эталонной частоты, при этом выходы блока управления соответстненно подклю 5 чены ко второму входу первого счетчика, ко второму входу дополнительного ключевого элемента и ко вторымвходам дополнительного блока ключевых элементов, а входы блока управления соединены соответственно с первымвходом триггера и с выходом коммутатора.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 368554, кл. С 01 В 23/10,2. Ермолов Р, С. Цифровые частотомеры, Энергия Л., 1973, с.12-13,рис. 1-6,С- п+ ( М = С+ ь, (6) где 6- число н сумматоре послепереполнения,пФь отсюда: : - + - (7)При Н-ьсао-е.1 соотношение (8) принимает вид Время обработки результата измерения(1 ) зависит от конструктивныхИЪМособенностей чатотомера-Фазометра и равно времени заполнения сумматора 9, или времени накопления результата н счетчике 8 6В режиме частотомера выражение(10)имеет нндСяи о ии)В режйме Фазометра5 фиТ и ифизм К Т И(43) 10избоИз выражений (11), (12), (13) видно, что время обработки результата,в основном, определяется частотойопорного генератора.657362 СоставитеТехред БогомолоЧужик ректор О. Билак Редактор Н. Каменска акаэ 1785/4 сное лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ПНИИП по Х 3035, Тираж 1089Государственного комит лам ивобретений и откр сква, Ж-ЗЫ, Рауиская н ета СССРытийаб., д. 4/5