Цифровой частотомер

Союз Советских Социаектинеских Республик(22) Заявлено 256380 (21) 2896629/18-21с присоединением заявки йо(5 ЦМ. К . 6 01 В 23/00 Государственный комитет СССР по дедам изобретений н открытий(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР йпод 5 5 Изобретение относится к информационно-измерительной технике иможет быть использовано для измерения среднего значения частоты.Известны цифровые частотомеры,содержащие генератор эталонной частоты, формирователи импульсов, элементы И, триггер управления и счетчики импульсов 1.Недостатком этих устройств является низкое быстродействие.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кпредлагаемому является цифровойчастотомер, содержащий генератор 3эталонной частоты, формирователиимпульсов, и элементов И, и триггеров управления, (2 п+1) ключей,два счетчика импульсов, линию задержки с (п)выходами, (и+2) блоков 20сборки, и линий задержки и самоблокирующийся ключевой элемент 2.Недостатком известного устройстваянляется низкая надежность.Цель изобретения - повышение надежности устройства,Эта цель достигается тем, что вцифровой частотомер, содержащийгенератор эталонной частоты, первыйключ, выход которого соединен с нхо дом перного счетчика , в ключепервый нход каждого из которыхключен к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты, а выходы в ключей через первый основнойблок сборки - к входу второго счетчика и к первым входам в блоков сборки, вторые входы которых подключенычерез самоблокирующийся ключевойэлемент к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты, первыйформирователь импульсов эталоннойчастоты, подключенный ко входу элемента задержки с в выходами, входи (в) выход которого через вэлементов И и через в триггеровуправления соединены с вторымивходами в ключей и со входами второго основного блока сборки, выходкоторого подключен к первому входуперного ключа, причем выходы в блоков сборки подключены ко вторымвходам соответствующих в элементовИ, выходы каждого из которых черезсоответствующие в элементов задержки соединены с соответствующими входами в триггеров управления, Р элементов И, первые входы каждого изкоторых соединены с вюсодом самоблокирующего ключевого элемента, авыходы соединены с первыми входамисоответствующих Р триггеров управления, вторые входы которых черезсоответствующие Р элементов задержки соединены с выходами соответствующих Р элементов И, введены элементзадержки с Р выходами, два дополнительных блока сборки, триггер запрета, инвертор,(Р+1) ключ, и второйформирователь импульсов эталоннойчастоты, вход которого подключен кгенератору. эталонной частоты, а вы- оход подключен ко второму входу первого ключа и входу элемента задержки с Р выходами, выходы и вход которого соединены со вторыми входамисоответствующих Р элементов И, входами первого дополнительного блокасборки и первьии входами соответствующих Р ключей, вторые входы каждогоиз которых соединены с выходами соответствующих Р триггеров управления, 2 Оа выходы подключены через второй дополнительный блок сборки ко входупервого формирователя импульсов эталонной частоты, при этом, выход первого дополнительного блока сборки 25через (Р+1)-ый ключ соединен с(Р+1)-ым входом второго дополнительного блока сборки, второй вход(Р+1)-го ключа через инвертор подключен к выходу второго основного.блока сборки, первый вход триггеразапрета соединен с выходом первогоформирователя импульсов эталоннойчастоты, второй вход - с соответствующим выходом элемента задержки сп выходами, а выход - с третьим35входом соответствующих ш элементов И,Па чертеже изображена структурнаяэлектрическая схема цифрового частотомера,частотомер содержит генератор 1 40эталонной частоты, формирователи 2и 3 импульсов эталонной частоты, формирователь 4 импульсов измеряемойчастоты, элемент 5 задержки с пвыходами, элемент б задержки с Р выходами, п ключей 7, ключи 8 и 9,Р ключей 10, счетчики 11 и 12 импульсов, Р элементов 13 И, гп элементов14 и, самоблокирующийся ключевойэлемент 15, блоки 16 и 17 сборки, щов блоков 18 сборки, блоки 19 и 20сборки, Р элементов 21 задержки, п 1элементов 22 задержки, Р триггеров23 управления, гп триггеров 24 управ"ления, инвертор 25, триггер 26 запре 55Цифровой частотомер работаетследующим образом,Формирователь 3 импульсов эталонной частоты преобразует синусоидальное напряжение частоты 2 генератора 601 эталонной частоты в последовательность импульсов с периодом следования Т в в в 1/Гз и длительностью Ф .Эти импульсы поступают на элемент13 И, а с элемента б задержки,сдви гающей импульсы на 1 Зцот выхода к выходу - на Р элементов 13.Тр ЭЬцдминпри зад мин="С выходов формирователя 3 импульсов эталонной частоты и выходов элемента 6 задержки продифференцированные (укороченные) импульсы поступают также через блок 20, ключ 9 и блок 19 на вход формирователя 2 импульсов эталонной частоты, который формирует импульсы длительностью 2 ( причем с Зад,1зц.9Очевидно, что за один период Тз на вход формирователя 2 поступит Р продифференцированных импульсов, Каждый из них, поступая на элемент 5 задержки, приведет к образованию щ сдвинутых относительно друг друга импульсов, поступающих на входы в элементов 14. Так как задержки между выводами элемента б задержки с Р выходами могут отличаться друг от друга, то это может привести к перекрытию импульсов на первых и последних выходах элемента 5 задержки с в выходами, Поэтому импульс с выхода формирователя 2, кроме элемента 5 задержки, поступает также на триггер 26 запрета, выход которого подключен к ш элементам. Это приводит к запиранию последних. Величина выбирается из условия заведомого отсутствия на первом выходе элемента 5 задержки импульса в то момент, когда на вход этого элемента поступает новый импульс эталонной частоты. Элементы 14 отпираются при появлении этого импульса на выходе;Значение ш и 1 определяются из условий ЭОД макс,ЭОд минЗОА мин"ЬсйминТаким образом, за один период ТЗ на каждом выходе элемента 5 задержки может появиться Р задержанных импульсов.Формирователь 4 импульсов измеряемой частоты йх преобразует выходное напряжение произвольной формы в последовательность импульсов с периодом следования Тх -- 1/К х и длительностью -.Эти импульсы поступают на нормально закрытые в ключи, управляемые в триггерами 24, имеющими тот же номер, а также на самоблокирующийся ключевой элемент 15,Первый импульс измеряемой частоты, сформированный после команды Пуск, пройдя самоблокирующийся ключевой элемент 15, поступает на элементы 13 и через блоки 18 сборкина элементы 14, а также блокирует элемент 15.В общем случае возможно совпадение в двух рядом расположенных элементов 13 И. Импульсы с этих элементов 13 И поступают на соответствующие триггеры управления 23 и 24, перебрасывая их. Вследствие этого изменяется состояние ключей 10, подключенных к триггерам 23, а также ключей 7, подключенных к триггерам 24. Импульсы с элементов 13, задержанные элементами 21, на время переброса триггеров 23 управления, поступают также на входы установки нуля триггеров 23 управления. В результате триггер 23 возвращается в 15 исходное состояние, и ключ 10 закрывается. Аналогично возвращаются в исходное состояние триггер 24 и ключ 7.Таким образом, после первого 2 О совпадения выделен один выход элемента 5 задержки и один выход элемента б задержки. Единичный потенциал с выхода триггера 2 д через блок 17 сборки поступает на ключ 8, откры-р 5 вая его, и, инвертируясь инвертором 25, запирает ключ 9.В результате , в дальнейшем на вход формирователя 2 импульсов через ключ 10 и блок 19 сборки в каждом периоде Тз поступает только один импульс с периодом следования ТВ счетчике 12 начинают подсчитываться импульсы эталонной частоты, а на вход счетчика 11 через блок 1 б начинают поступать импульсы измеряемой частоты с выхода ключа 7. Эти импульсы через блок 18 сборки поступают на вход элемента 14.Второе совпадение, происходящее в элементах 14, возвращает ключи 7 40 и 8 в исходное состояние. Результат измерения определяется по зафиксированным в счетчиках 11 и 12 кодам Ах и АрТаким образом, как и в известном частотомере, измерение начинается при сформировании первого послекоманды Пуск импульса измеряемой частоты, а точность зависит от длительности импульсов .измеряемой частоты ГЗ и времени задержкиэлемента 5.Количество элементов , входящих в устройство, резко снижается. Пусть Т= 10 с, =510 с, (как и ввыше приведенном примере).Причем ь,= 10с.тогда Р: д:1 а,: 20 г1 О 1 О, 1 1Г а "т.е. число элементов И, триггеров ,65 управления, линий задержек с одним выходом, входящих в схему, равно 30 (по сравнению с 200 для известного устройства) . Общее число введенных в схему элементов (ключи, триггер запрета, блоки сборки, инвертор, формирователь и элемент задержки) равно 17.Таким образом, эффект от использования изобретения заключается в существенном упрощении устройства, что ведет к повышению надежности устройства, к снижению себестоимости и повышению технологичности изготовления.Формула изобретенияЦифровой частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, первый ключ, выход которого соединен со входом первого счетчика, щ ключей, первый вход каждого из которых подключен к выходу формирователя импульсов измеряемой частоты, а выходы н ключей через первый основной блок сборки - к входу второго счетчика и к первым входам щ блоков сборки, вторые входы которых подключены через самоблокирующийся ключевой элемент к вьжоду формирователя импульсов измеряемой частоты, первый формирователь импульсов эталонной частоты, подключенный ко входу элемента задержки с щ выходами, вход и (ю) выход которого через в элементов И и через щ триггеров управления соединены с вторыми входами щ ключей и с входами второго основного блока сборки, выход которого подключен к первому входу первого ключа, причем выходы щ блоков сборки подключены ко вторым входам соответствующих в элементов И, выходы каждого из которых через соответствующие ю элементов задержки соединены с соответствующими входами щ триггеров управления, Р элементов И, первые входы каждого из которых соединены с выходом самоблокирующегося ключевого элемента, а выходы соединены с первыми входами соответствующих Р триггеров управления, вторые входы которых через соответствующие Р элементов задержки соединены с выходами соответствующих Р элементов И, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены элемент задержки с Р выходами, два дополнительных блока сборки, триггер запрета, инвертор, (Р+1) ключ и второй формирователь импульсов эталонной частоты, вход которого подключен к генератору эталонной частоты, а выход подключен ко второму входу первого ключа и входу элемента задержки с Р выходами, выходы и вход которого соединены со вторыми входами соответствующих Р элементов И, входами первого дополЗаказ 10217/67 Тираж 735 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 54/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нитсньного блока сборки и первымивходами соответствующих Р ключей,вторые входы каждого из которых соединены с выходами соответствующихР триггеров управления, а выходыподключены через второй дополнительный блок сборки ко входу первого формирователя импульсов эталонной частоты, при этом выход первого дополнительного блока сборки через(Р+1) -ый ключ соединены с (Р+1) -ымвходом второго дополнительного блока сборки, второй вход (Р+1)-гоключа через инвертор подключен к 7 гЗ,гУ264Оч Ю27 выходу второго основного блока сборки, первый вход триггера запрета соединен с выходом первого формирователя импульсов эталонной частоты,второй вход - с соответствующим вы 5ходом элемента задержки с в выходами, а выход - с третьим входом соответствующих в элементов И,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 350167, кл. 0 01 В 23/02,25.12,70.2. Авторское свидетельство СССРУ 606140,кл. 6 01 В 23/02, 12.07.74.