Частотометр

(51)М. Кл. а 0123/00 Гмударствеииый комитет ссср по Федаи изобретеиий и открытий(54) ЧАСТОТОМЕР Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в измерительных радиотехнических устройствах особенно при измерении частоты коротких (широкополосных) сигналов.Известны счетчики частоты, содержащие Формирователь, опорный генератор,делитель частоты, триггер, ключ и десятичный (или двоичный) счетчик. С помощью делителя частоты и триггера из стабильного напряжения опорного генератора вырабатываются мерные импульсы, длительность которых строго калибрована. Эти им пульсы открывают ключ, в результате чего исследуемый сигнал поступает на десятичный (или двоичный) счет-, чик в течение калиброванного интервала времени 11 1. 20 Показания .счетчика пропорциональны или равны частоте измеряемого сигнала. Однако высокая точность измерения в таких счетчиках не может быть получена в случае исследования кратковременных процессов.Известно также устройство измерения частоты сигналов, которое содержит счетчик частоты, состоящий 30 из опорного генератора, делителя частоты, триггера, ключа, формирователя к грубого счетчика, делителя частоты с переменным коэффициентом деления, дополнительного ключа, прецизионного счетчика и дополнительного триггера, один вход которого подключен к выходу ключа счетчика, другой вход - к выходу триггера счетчика, а выхоц - к одному из входов делителя частоты, причем один иэ входов прецизионного счетчика соединен с выходом формирователя, а второй - с выходом дополнительного ключа 21.Устройство позволяет синхронизировать начало мерного интервала с первым сигнальным импульсом таким образом, что в мерный интервал попадает целое число периодов и неполная часть периода сигнала, причем эта часть благодаря синхронизации оказывается в конце мерного интервала.Целое число периодов измеряется с помощью счетчика частоты, а часть периода с помощью опорного генератора, делителя с переменным коэффициентом деления, дополнительного ключа и прецизионного счетчика.Коэффициент деления делителя спеременным коэффициентом делениявыбирается таким образом, чтобы частота опорного напряжения на нходепрецизионного счетчика в 105 раэпри десятичном счете) превышалачастоту сигнала.Число 10 3 характеризует степень повышения точности отсчетачислО декад в прееткэкэенОмсчетчике).Недостатком известноо устпойс -ва является ограниченное быстроеействие, определяемое бьстродействиемгерепи эони ого счетчика, частота сч ета которого в 10 5 Раэ должна бытьвыше частоты сигнала, Вследствиеэтого невозможно получить требуемуюв настояЧее время точность измерениячастоты эа время порядка 0,1-10 мксИ пРов дить к эетееренееЯ на вытт оихчастота.х,Другим недостатком является налк:.чие зависимости погрешности иэмерсНИЯ ОТ ЧаСТОТЫ Сигна,та, ИЗМЕРЕНИЯпроизводятся беэ ошибки лишь пркусловии, что частота опорного напряжения на. входе прецизионногосчетчика в 10 5 раэ больше частотысигнала. Всли это соотношение невыполняется, измерение выполняетсяс ошибкой, .йтЦелью изобретения является повы"шение быстродействия к уменьшениепогрешности измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что =. устройство измерения час- ,5тоты сигналов, содержащее делительчастоты, опорный генератор, тркггер,Формирователь, ключ и счетчик целого числа периодов, введены блок квадратурной обработки, Е 1 компарато- ,ттйров, 2 Н аттенюаторов и сумматор,причем п 4 эвый ВХОД сумматора соедк"нен с выходом счетчика целого числапериодов сигнала,. вход Формирователя соединен со входом блока квадратурной обработки,. первый вы:Од которого соединен со входами ) первыхаттенюаторов, выходы которых соответственно соединены с первыми вхо-дами компараторов, выходы котовых5 Осоединенъ 1 с сумматором а второйвыход блока квадратурной обработкисоединен с выходами ет вторых ат -тенюаторов, выходы которых соотвйтственно соединены со вторымк входами компараторов, третьи входы коТЬРых соединены с выходом делителячастоты.Сущность предлагаемого изобретения состоит в квантовании набегафазы входного сигнала с разными дкс Окретами, одной - равной периоду сигнала 2., к другой - равной частипериода в диапазоне 0;2 т, и последующем подсчете полного набега фазыв заданном интервале временит 3 тНа Фкг. 1 представлена структурная схема устройства, на Фиг, 2изображены эпюры, поясняющие егоработу.ЧаСТОТОМЕР СОДЕРЖИТ ШИНУ ВХОДНО -го сигнала 1, опорный генератор 2,делитель частоты 3, триггер 4 ключ5, Формирователь б импульсов, счетчик 7 целого числа периодов сигналов, сумматор 8, блок квадратурнойЬбрабт.тткк 9 т ком Раторов 1 О, Мпервы:. а.;тенюаторов ):т. в : вторыхэттенюаторов;е 2,Коэффициенты передачи ет" первыхаттенеааторов 1 Рав еы Х - соь - и, а1 ййтй1 вт орых аттенюатороя 12 равныХ. Де и - номер компаэаторд., с кОтО- РЫМ СОЕДКНЕНЬ таННЫЭ аттЕНЮатОРЫи:2 ид "т"Устройство работает следующим образом,С помощью огорко.-о генератора 2 и делителя частоты д Формируются короткие импульсы начала в мо МЕНТ Е.к и КОНЦа В МОМЕНТМЕО ного интервала времени Т, на кото 1 эом производи,"ся измерение (Фкг.2).Счет кк частоты 7 производитчисла периодов входного сигнала на интервале Т, а неполные =.;стн периодов входного сигнала н начале и в конце мерно тентервала Т определяются в мо е и - ыЯи е с помощью блока квадратуоной сбрабо:ки 9 2 И аттенюаторов и И компараторов, Затем в сумматоре 8 производится суммиРование неполных частей периода начала к конца мерного кнтервала Т с ,-лым числом геериодов 1 входного сигнала. на интервале Т. Величина суммы пропорцкональеа частоте сигнала на этом интервале.По,тт"чет целого чиста периодовосуществляется следующим образом, Б ;ормкрователе б входной сигнал преобразуется в последовательность коротких импульсов. Эте импульсы в открытом состоянии ключа 5 подаются на вход счетчика 7 и регистРи уются е., Ключ 5 открывается на мерный интервал времени Т, Фор= ,.екруеееый с помощью триггера 4 из г т отккх импульсови 1, пос- ттет-" ющих с де тете ее тея частот,Определение неполной части пери-ода в начале и конце мерного интервала о ,т:.с"вляется следующим образом. )=:;,: в . : сигнал, преобразуемый н блоке к,а:ературной обработки в два сигнала 1 е-(Ц=ОЫчут) е: УЬ)=0 сача), гпе- амплитуда "ходкого сигна б 90403ла, а ер(1) - фаза входного сигнала,поступает на входы аттенюаторов.Учитывая коэффициенты передачиаттенюаторов, сигналы на входахкомпараторов равныМ (Оф (е) Х (е)1) 51 яар(Ц со% - и1 , 2 зси яМу(е)аде)к-(е=ц соъ 4М чп - и В момент поступления коротких импульсов все компараторы одновременно производят сравнение сигналов, поступающих на их входы. Номер ком" паратора п, сигналы на входах которого наиболее Нлиэки друг другу, с учетом знака сигнала однозначно определяет неполную часть периода в пределах 02 ж. Пусть в момент(.и сигналы на входах компаратора и .) равны друг другу, то есть1) 51 пЧ) ) ссъ - п(Е )2 Р(У СО 5 СР(Еи) 51 П - П,(С )айоткуда ыпЕУ(еи 1- Я)Ъ(Е Ц=0Ч Щ по(Еи)или с учетом дискретности определения неполной части периодаУ = - , и (е я)+Аналогично определяется неполнаячасть периода ,к) в концемерного интервала:(е и+ ф у (е к)суммарному набегу фазы на интервале Т.В оНласти - ,(чн 4 (н)или Иср С М(й)погрешность определения частотыпостоянна и не зависит от фазы.В области 04 (М И(н.1 р- Ин к ) нн (еили Ос(с ф ф(И-)Сер а фИвозможен пропуск счетчиком целогопериода измеряемой частоты. Вероятность Р появления этого пропускаопределяется величиной тлной дискреты определения фазы й и равняется, при условии равномерного распределения азы,Э --ИСредняя квадратичная погрешность определения частоты л 1 на интервале Т вызванная пропусками равняется2 Кср )(ТЭта погрешность не превышает погрешности определения частоты, вызванной величиной точной дискреты.НеоНходимо о=метить, что точность измерения частоты не зависит от амплитуды входного сигнала, Данный частотомер позволяет проводить измерения в широком частотном диапазоне и на высоких частотах.Частотомер осаНенно эффективен при измерении частоты коротких (широкополосных) импульсных сигналов, а также при измерении законов изменения частоты.Формула изобретения Частотомер, содержащий последовательно соединенные опорный генератор, делитель частоты, триггер и ключ, вход которого через формирователь импульсов соединен с шиной входного сигнала, а выход ключа соединен со входом счетчика целогочисла периодов сигнала, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения Ныстродействия и уменьшенияпогрешности измерений, введены блокквадратурной обработки, И компараторов, М первых и вторых аттенюаторов и сумматор, причем первый входсумматора соединен с выходом счетчика целого числа периодов сигнала,вход формирователя импульсов соединенсо входом блока квадратурной оНраНотки, первый выход которого соединенсо входами )( первых аттенюаторов,выходы которых соответственно соединены с первыми входами компараторов,выходы которых соединены с сумматором,а второй выход блока квадратурнойобработки соединен со входами И вторых аттенюаторов, выходы которыхсоответственно соединены со вторымивходами компараторов, третьи входы которых соединены с выходом делителячастоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. А.П.Горшков. Аппаратура для частотных и временных измерений, изд-воСоветское радиоф, М 1971,2 Авторское свидетельство СССРУ 4 В 2692, кл. С 01 Я 23/02,11.05,1973,.".ехред , Еабуока Корракто дант епури;ави иценко 9.и ЦНИИПИ Го по дел 113035, Москвк и а г,ужгород, ул.Проектна Филиал ППП Пат аж 1090ударственногои изобретенийЖ, Раушс Подписноеитета СССРткрытийнаб д.4/5