Цифровой частотомер

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ Ссиюз Советсиик Социалистическик Республик(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР Изобретение относится к автоматике и инФормационно-измерительнойтехнике и может быть использованодля измерения частоты с выдачей результата измерения в цифровом виде,пригодном для ввода в электроннуюцифровую вычислительную машину.Известны цифровые частотомеры, содержащие двухканальную схему измерения, первый канал которых содержит"последовательно включенные генератор, формирова(ель импульсов, ключ и счетчик эталонной частоты, второй канал содержит формирователь импульсов,ключ и счетчик измеряемой частоты, 15 причем ключи обоих каналов подключены к выходу управляющего триггера 1Этому устройству присущи недостаточно высокое быстродействие и точность измерений. 20Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является частотомер, содержащий двухканальную схему измерения частоты, один канал которой выполнен в виде послЕ-довательно соединенных генератора, Формирователя импульсов, ключа и счетчика эталонной частоты, другойканал содержит последовательно сое диненные Формирователь импульсов, 30 ключ и счетчик измеряемой частоты,а также схему совпадения, подключенную к выходам формирователей импульсов обоих каналов, выход которой через триггер подключен ко вторымвходам ключей, дополнительный формирователь, подключенный ко входувторой схемы совпадения, на другойвход которой поступает ймпульс окончания интервала измерения, формируемый с помощью третьей схемы совпадения и третьего ключа, связанныхсо счетчиком эталонной частоты 21 .Недостатком этого устройстваявляется высокая погрешность измерения. Кроме того, время одного циклаизмерения частоты (т.е. суммарноевремя интервала измерения и паузы)изменяется в зависимости от отношения измеряемой Гх и эталоннойчастот, и в некоторых случаях,Гнапример, при -е-1,2,3,п, мотхжет достигать недопустимо большойвеличины,Цель изобретения - повышениебыстродействия иточности измерений.Эта цель достигается тем, что вцифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генераторэталонной частоты, первый формиро.ватель импульсов, первый ключ исчетчик эталонной частоты, второйформировательимпульсон, последовательно соединенные второй ключ исчетчик измеряемой частоты,осноннойтриггер, выход которого подключен куправлякцим входам первого ивторого ключей, выход счетчика эталоннойчастоты через дешифратор подключен=к йервому входу третьего ключа,второй вход которого соединен со входом" счетчика эталонной частоты выхбдтртьего ключа соединен с первымвходом основного триггера, а такжетретий Формирователь импульсов, вход"когброго- подключенко входу второгоФормирователя импульсов и входнойшийе устройства, дойолнительно введены четвертый и пятый ключи "элементИЛИ, триггер и реверсивный счетчик,причем выходы второго и третьего формирователей импульсов подключены ковходам элемента ИЛИ, выход которогосоединен с первыми нходами второго " "и четвертого ключей и дополнительного триггера, второй вход которогосоединен с выходом третьего ключа,выход дополнительного триггера подфИГЙчейк- Верному"входу"пятого "кЯюча, Кб второму входу которого подключенвьйсод первого формирователя импульсов, второй вход основного триггерасбединен с выходом четвертого ключа,второй вход которого подключен к" ЙЙЙФ"управления, выход второго ключаподключен к установочному входу ре"= версйвного счетчика, к суммирующемуи вычйтЪЙЖбйу-входам"которого"под-"ключенй выходы соответственно первого й пятого ключей.На фиг. 1 представлена блок-схемацифрового частотомера, на фиг. 2временная диаграмма его работы.Цифровой частотомер содержит генератор 1 эталонной частоты, формирователи 2-4 импульсов, ключи 5-9,счетчик 10 эталонной частоты, дешифратор 11, элемейт ИЛИ 12, счетчик13 измеряемой частоты, основнойтриггер 14, дополнительный триггер15 и реверснвный счетчик 16.Цифровой частотомер работаетследующим образом.Второй Формиронатель 3 вырабатывает импульсы Гь в моменты пересечения входным сигналом Гь нулевогоурбвнявположительном направлении,третий Формирователь 4 вырабатываетимпульсы Гь в моменты пересечениявходным сигналом Гь -нулевого уровня "=й "Отрицательном направлений. Импульсы 1 ь и Гь складываются на "элементеИЛИ 12, на выходе которого образу" ется"импульсная последовательностьс"частотой 2 Г , поступакщая на входывторого б и четнертого 7 ключей и навход сброса дополнительного трйггера 15. До поступления из ЭВМ сигналаПосле"окойчания интервала измерения импульсы эталонной, частоты через открытый пятый ключ 8 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 16 до момента, когда перный после окончайия интервала измерения импульс последовательности с частотой 2 Гь переведет триггер 15 в нулевое состояние.Теперь йа реверсивномсчетчике 16 зафиксированочисло, пропорциональное разности времен от последнего импульса последовательности с частотой 21 до конца интервала измеьрения (с) и от конца интернала измерения до первого после этого импульса последовательности с частотой 21 ь(с ). Это число может быть отрицательным (с с ) и положительным (сс ). Знак числа в реверсивном, +счетчике используется в качестве значения второго. после запятой разряда кода измеряемой частоты ГЬ, В третий разряд йосле запятой всегда записывается логическая единица,Таким образом, если конец интервала измерейия" попадает н первую половину периода имйульсов последовательности с частотой 2 Гк, то к коду 5 10 20 25 30 35 40 45 50 55 бО 65"Управление" четвертый ключ 7 закрыт, основной триггер 14 находится в нулевомсостдянии, вследствие чего закрыты первый 5 и второй 6 ключи. Первый после поступления сигнала "Управление" импульс последовательности с частотой 21 ь переводит триггер 14 н единичное состояние, при этом открынаются первый 5 и второй 6 ключи.Заполнение счетчика 10 эталонной частоты импульсами эталонной частоты и счетчика 13 измеряемой частоты импульсами последовательности с частотой 2 Г начинается одновременно (с точностью до одного периода эталонной частоты) и продолжается н течение всего интервала измерения с, т. е. дб появления импульса на выходе третьего ключа 9.Импульс с выхода третьего ключа 9 переводит триггер 14 в нулевое состояние, закрывая тем самым ключи 5 и б, а триггер 15 - вединичное состояние, открывая вход пятого ключа 8; Во время интервала измерения импульсы эталонной частоты с выхода первого ключа 5 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 16,а на его установочный вход поступают импульсы последовательности с частотой 21 Ь. В мбйентОкончания интервала измерения с на счетчике 13 измеряемой частоты зафиксировано число импульсов последовательности 2 Г,с,а на реверсивном счетчике 16 - число импульсов эталонной частоты за время от последнегоимпульса последовательности с частотой 2 Гь до конца интервала измерения.74.8271 30 прибавляется 0,375, если во вторую половину - О,125.Цифровой частотомер имеет следующую погрешность измерения частоты0,425 4 0,4 ЯФ Ф + ., 5При соответствующем выборе зна 1 2 чения з величинами . иЪти эт и можно пренебречь в широком диапазоне измеряемых частот.Таким образом, в данной схеме цифрового частотомера достигнуто уменьшение погрешности квантования в 2 ра за, по сравнению с известным, при этом же интервале измерения и устранена зависимость между величиной измеряемой частоты и длительностью цикла измерения, что позволяет улучшить точностные и динамические характеристики систем автоматики и информационно-измерительной техники.Кроме того, при кратном отношении частот 1 /Г возможно увеличение точности измерения за счет использования показаний реверсивного счетчика. Формула изобретения Цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты, первый формирователь импульсов, первый ключ и 35 счетчик эталонной частоты, второй формирователь импульсов, последовательно соединенные второй ключ и счетчик измеряемой частоты, основной триггер, выход которого под- . 40 ключен к управляющим входам первого 6и второго ключей,.выход счетчикаэталонной частоты через дешифраторподключен к первому входу третьегоключа, второй вход которого соединенсо входом счетчика эталонной частоты;выход третьего ключа соединен с первым входом основного триггера, атакже третий формирователь импульсов,вход которого подключен ко входувторого формирователя импульсов ивходной шине устройства, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия и точностиизмерений, в него дополнительно введены четвертый и пятый ключи, элемент ИЛИ, триггер и реверсивныйсчетчик, причем выходы второго итретьего формирователей импульсовподключены ко входам элемента ИЛИ,выход которого соединен с первыми входамивторого и четвертого ключей идополнительного триггера, второй входкоторого соединен с выходом третьегоключа, выход дополнительного триггера подключен к первому входу пятогоключа, ко второму входу которогоподключен выход первого формирователя импульсов, второй вход основного триггера соединен с .выходомчетвертого ключа, второй вход которого подключен к шине управления,выход второго ключа подключен к установочному входу реверсивного счетчи,ка, к суммирующему и вычитающемувходам которого подключены выходысоответственно первого и пятогоключей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 4 б 0509, кл. С 01 В 23/10, 1973.2. Авторское свидетельство СССРР 490041, кл. С 01 В 25/04, 1974.ч748271 0 ставитель Л. Плетневахред Н Барадулина Корректор С.Ыекм Л. Алексеенк ак Заказ 5 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, улПроектная,4 ЦНИИПИ по д 113035, М