Измеритель частоты

Сфюэ Сфветскнд Социалистических республикОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ПЗЛЬСТВУоц 789854 61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21. 03. 78 (2 Ф) 2591796/18-21 с присоединением заявки Нов(51)М. Кл. С 01 й 23/00 Государственния комитет СССР по делам нзобретеннй н откритнй(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в информационно-измерительных и информационно-вычислительных комплексах для преобразования частотных 5 сигналов в код.Известно устройство для измерения частоты, содержащее счетчик с младшими и старшими разрядами, делитель частоты, генератор эталонной частоты, 10 двоичный умножитель, три элемента совпадения, три триггера управления, преобразователь кодов и частотный датчик.Начало отсчета мерного интервала 15 в данном устройстве синхронизировано с первым импульсом измеряемой частоты, поступавшей на вход старших разрядов счетчика, поэтому в мерный интервал попадает не только целое чис ло периодов измеряемой частоты, но и неполная часть периода, расположенная в конце мерного интервала. Количество полных периодов просчитывается старшими разрядами счетчика, а уточняется 25 результат путем измерения части периода измеряемой частоты, дополняющей мерный интервал до целого числа периодов, Для этого в младшие разряды счетчика, работающие в режиме вычита ния, перед измерением записывается код полного периода. Во время измерения части периода, дополняющей мерный интервал до целого числа периодов, на вход младших разрядов поступает сигнал с генератора эталонной частоты через двоичный умножитель, коэффициент умножения которого задается со- держимым старших разрядов счетчика, В результате измерения в старших разрядах записано количество полных периодов измеряемого сигнала, а в младших - часть периода измеряемого сигнала, попавшая в мерный интервал 1Недостатком этого устройства является непостоянство фактического вре-. мени измерения входного сигнала, так как а уменьшением частоты измеряемого сигнала время измерения части пе" риода, дополняющей мерный интервал до целого числа периодов, становится соизмеримо и даже может превышать длительность мерного интервала. Кроме того, происходит увеличение погрешности измерения при уменьшении частоты входного сигнала.Наиболее близким к предлагаемому является измеритель частоты сигналов, содержащий опорный генератор, делитель частоты, первый триггер,первый элемент совпадения, счетчик полных периодов, формирователь, второй триггер, делитель с переменным коэффициентом деления, второй элемент совпадения и прецизионный счетчик.В данном устройстве начало отсчета мерного интервала такхе синхронизировано с первым импульсом измеряемой частоты, поступившим на вход счетчика полных периодов, в котором по окончании мерного интервала оказывается записано количество полных периодов измеряемой частоты. Часть периода, расположенная в конце мерного интервала, измеряется с помощью генератора, делителя с переменным коэффициентом деления и прецизионного счетчика, следующим образом.Во время измерения сигнал с генератора опорной частоты через делитель, коэффициент Деления которогозадается состоянием счетчика полных 26периодов, поступает на вход прецизионного счетчика, причем каждым сигнальнымимпульсом измеряемой частоты прецизионный счетчик сбрасывается в нулевое состояние. После сброса 25последним на мерном интервале сигнальным импульсом прецизионный счетчик заполняется частично, и его показания пропорциональны длительностинеполной части периода сигнала, оказавшейся в мерном интервале, т.е,процесс измерения заканчивается сокончанием мерного интервала 2).Недостатком данного устройстваявляется ограниченный диапазон из-.меряемых частот за короткий интервад времени (1-10 мс),Кель изобретения в . расширение диапазона частот, измеряемых с заданнойпогрешностью за короткие интервалывремени. 40Укаэанная цель достигается тем,что в измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные делитель частоты, первый триггер, первый элемент совпадения, второй триггер и второй элемент совпадения, атакже генератор эталонной частоты,прецизионный счетчик и счетчик полных периодов, вход которого соединен с выходом первого элемента совпадения, а выход подключен ко входууправления делителя с переменным коэффициентом деления, счетный входкоторого соединен со входом делителячастоты, дополнительно введены последовательно соединенные делительчастоты, делитель с переменным коэффициентом деления и коммутатор, второй вход которого соединен с выходомсчетчика полных периодов, а выходподключен к счетному входу прецизионного счетчика, вход установки рноль которого соединен с выходом первого элемента совпадения и входомустановки в ноль дополнительного делителя частоты, счетный вход которо го соединен с выходом второго элемента совпадения и счетным входом основ ного делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен к счетному входу дополнительного делителя с переменным коэффициентом деления и третьим входом коммутатора, при этом выход генератора эталонной частоты соединен со вторым входом второго элемента совпадения, а выход делителя частоты подключен ко входу установки в ноль второго триггера.На чертеже представлена блок-схема устройства.Измеритель частоты содержит первый элемент 1 совпадения, счетчик 2 полных периодов, прецизионный счетчик 3, дополнительный делитель 4 частоты, второй триггер 5, генератор б эталонной частоты, второй элемент 7 совпадения, основной делитель 8 частоты, основной делитель 9 с переменным коэффициентом деления, коммутатор 10, дополнительный делитель 11 с перемен - ным коэффициентом деления и второй триггер 12.Устройство работает следующим образом.На счетчик 2 полных периодов через открытый элемент 1 совпадения поступает измеряемый сигнал 1 х . Первый импульс, прошедший через элемент 1, устанавливает триггер 5 в единичное состояние и разрешает прохождение импульсов генератора б стандартной частоты через элемент 7 совпадения, Генератор б и элемент 7 совпадения совместно с делителем частоты 8 составляют схему, задающую мерный интервал, начало отсчета которого синхронизировано с первым импульсом измеряемого сигнала. В процессе измерения частоты через открытый элемент 1 измеряемый сигнал поступает на вход счетчика 2 полных периодов и на входы установки нуля делителя 4 и прецизионного счетчика 3. Счетчик 2 полных периодов управляет делителем с переменным коэффициентом деления и коммутатором 10.При низкочастотном измеряемом сигнале, когда в счетчике 2 полных периодов за время измерения просчитываются единичные импульсы измеряемого сигнала, коммутатор 10 на вход прецизионного счетчика 3 подключает сигнал с выхода дополнительного делителя 11 с переменным коэффициентом деления.Частота сигнала на входе преци-зионного счетчика для измерения беэ погрешности должна превышать измеряемую частоту в 10 .При измерении низких частот это соотношение обеспечивается преобразованием сигнала генератора б стандартной частоты делителем 9 с переменным коэффициентом деления и дополнительным делителем 11 с переменным коэффициентом деления.Это происходит следующим образом.789854 ЧСл ЬЯХЬ 35 Делитель 9, коэффициент которого задается содержимым счетчика 2 полных периодов, преобразует сигнал с генератора б стандартной частоты согласно формуле; где: й - количество полных периодовизмеряемой частоты, зафиксированное в счетчике 2полных периодов;С 1 - емкость счетчика 2 полныхпериодов;частота генератора б этаЬьч ьлонной частоты.Из формулы (1) видно, что частота сигнала на выходе делителя 9 с переменным коэффициентом .изменяется скачкообразно при изменении содержимого счетчика 2 полных периодов на единицу, т.е. при измерении входных сиг. налов, лежащих в диапазоне й 41 4 й +1, частота сигнала на выходеЬделителя 9 с переменным коэффициентом деления остается постоянной.Дополнительный делитель 11 с переменным коэффициентом деления, на вход которого поступает сигнал с выхода делителя 9 с переменным коэффициентом деления, преобразует его в соответствии с содержимым делителя 4 частоты. Коэффициент деления делителя 4 частоты выбирается так, что при заданной частоте генератора б и определенном мерном интервале при изменении частоты измеряемого в одного сигнала в пределах М, Гд ( М; соответственно изменяется частота сигнала на выходе дополнительного делителя с переменным коэффициентом деления, т.е. в данном диапазоне сохраняется соотношение между частотой измеряемого сигнала и частотой на выходе доп, делителя с переменным коэффициентом деления согласно формуле.Ьье.л =и10, (2)бПри высокочастотном измеряемом сигнале, когда в счетчике полных периодов 2 заполняются старшие разряды, коммутатор 10 подключает на вход прецизионного счетчика 3 сигнал с выхода делителя 9 с переменным коэффициентом деления, что оказывается достаточным для точного измерения частоты входных высокочастотных сигналов эа короткие интервалы времени.Заполнение прецизионного счетчика 3 выходным сигналом с коммутатора 10 во время измерения происходит непрерывно, причем каждым сигнальным импульсом измеряемой частоты он сбрасывается в нулевое состояние. В результате после сброса последним иа мерном интервале сигнальным импульсом прецизионный счетчик 3 заполняется в течение неполной части периода измеряемого сигнала, оказавшейся в мерном интервале.По окончании мерного интервала навыходе делителя 8 Формируется отрицательный импульс, устанавливающийтриггер 12 в единичное состояние, атриггер 5 в исходное, тем самым блокируя прохождение сигналов измеряемой частоты через элемент 1 совпадения на вход счетчика полных периодови блокируя формирование входного сигнала прецизионного счетчика. Процессизмерения на этом заканчивается.Результат измерения зафиксирован вдвух счетчиках: в счетчике 2 полныхпериодов - количество полных перио дов измеряемой частоты, попавших в мерный интервал, в прецизионном счетчике 3 - часть периода измеряемойчастоты, уточняющая показания счетчика 2 полных периодовЩ Для повторного измерения необходимо по цепи сброса установить висходное состояние триггер 12, счетчик 2 полных периодов и прецизионный счетчик 3. Формула изобретения Измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные делитель Зо частоты, первый триггер, первый элемент совпадения, второй триггер и второй элемент совпадения, а также генератор эталонной частоты, прецизи онный счетчик и счетчик полных периодов, вход которого соединен с выходом первого элемента совпадения,авыход подключен ко входу управленияделителя с переменным коэффициентом деления счетный вход которого соединен со входом делителя частоты, 4 О о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения диапазона частот, измеряемых с заданной погрешностью за короткие интервалы времени, в него дополнительно введены последова 45 тельно соединенные делитель частоты,делитель с переменным коэффициентом деления и коммутатор, второй вход которого соединен с выходом счетчика полных периодов, а выход подклю чен к счетному входу прецизионногосчетчика, вход установки в ноль которого соединен с выходом первого элемента совпадения и входом установки в ноль дополнительного делителя55 частоты, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента совпадения и счетным входом основного делителя с переменным коэффициентом деления, выход которого подключен ксчетному входу дополнительного делителя с переменным коэффициентом деления и третьим входом коммутатора,при этом выход генератора эталоннойчастоты соединен со вторым входомвторого элемента совпадения, а вы ход делителя частоты подключен ко789854 1. Авторское Р 229686, кл. 62. Авторское Р 482692, кл. С Составитель В. Потаповедактор А, Шандор ТехредЕ.ГаврилешкоКорректор Н. я 9128 7 Тираж 1019ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и113035, Москва, И, Раушск к 4/ Ужгород,иал ППП"Патент роектная входу установки в ноль второго триг-,гера.Источники информации,принятые во вынимание при экспертизе Подписноеета СССРкрытыйнаб., д. свидетельство СССРО В 23/10, 1967.свидетельство СССР01 й 23/02, 1973.