Устройство для измерения частоты сигналов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистических Республик(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22 Заявлено 130381 (21) 3261090/18-21 (511 М. Кп.з 6 01 Н 23/02 с присоединением заявки МоГосударственный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 15.10.82 В,Л.Соловьев,. Р.Я;Скворцова и Л,М,Добрынин(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ ЗО Изобретение относится к радиоМэмерительной технике,Известно устройство измерениячастоты сигналов, содержащее грубыйи прецизионный счетчики ( 1,Однако такое устройство обладаетнедостаточно высокой точностью в ши-роком диапазоне изменения измеряемойчастоты.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является устройство, содержащее измерительприближенного значения частоты,состоящий из последовательно соединенных генератора опорной частоты,делителя частоты, первого триггера, первого ключа и второго триггера, выход которого подключен к обнуляющему входу делителя частоты, атакже формирователя, на вход которого подается сигнал измеряемой частоты, а выход формирователя соединенс вторым входом первого ключа, причем выход последнего подключен к входу счетчика приближенногО значениячастоты, а также последовательносоединенные второй ключ й .прецизионный счетчик, вход установкй нуля которого подключен к выходу первогоключа, а первый вход второго ключа соединен с выходом второго триггера,а также делитель частоты с изменяемым коэффициентом деления, выходкоторого подключен к второму входувторого ключа 1 2.Недостатком известного устройстваявляется наличие ошибки для тех измеряемых частот, для которых не соб людается условие точного равенства10отношения частоты заполненияпрецизионного счетчика к измеряемойчастоте.Цель изобретения - повьааение точности измерения в широком диапазонеизменения частоты входного сигнала,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерениячастоты сигналов, содержащее .изме ритприближенного значения частоты, состоящий из последовательносоединенных генератора опорной частоты, делителя частоты, первоготриггера, первого ключа и второготриггера, выход которого подключен кобнуляющему входу делителя частотыа также счетчика приближенного эна"чения частоты формирователя, на нхоркоторого подается сигнал измеряемойчастоты, а выход формирователя соединен с вторь 1 м входом первого. ключа,причем выход последнего подключен к входу счетчика, приближенного значения частоты, а также последовательно соединенные второй ключ и прецизионный счетчик, вход установки нуля которого подключен к выходу 5 первого ключа, а первый вход второго ключа соединен с выходом второго триггера, введены последовательно соединенные регистр памяти, блок вентилей, накапливающий сумматор и регистр сдвига, а также формиро" ватель тактовых импульсов, первый вход которого соединен с вторым входом второго ключа и с выходом генератора опорной частоты, а второй95 вход формирователя тактовых импульсов соединен с выходом второго триггера, первый вход записи регистра памяти подключен к выходу первого ключа, а второй вход записи регистра 20 соединен с выходом прецизионного счетчика и с первым информационным входом накапливающего сумматора, второй информационный вход которого соединен с вторым входом регистра 25 сдвига и с первым выходом формирователя тактовых импульсов, второй вы" ход последнегоподключен к третьему информационному входу накапливающего сумматора,30На фиг. 1 представлена блок-схема устройства измерения частоты сигналов на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит измеритель 1 приближенного значения частоты,состоящий из опорного генератора 2,де" лителя 3 частоты, первого триггера 4, ключа 5, счетчика б приближенного значения, формирователя 7, второ-. го триггера 8, а также ключ 9, пре цизионный счетчик 10. 90 Устройство содержит также регистр 11 памяти, блок 12 вентилей, накапливающий сумматор 13, регистр 14 45 сдвига, формирователь 15 тактовых импульсов,Устройство работает следующим образом.На формирователь 7 поступаетисследуемый сигнал, который превращается в последовательность коротких импульсов. Эти импульсы в открытом состоянии ключа 5 подаются на вход счетчика б приближенного значения и регистрируются им. Ключ 5 открывается на калиброванный интервал времени, формируемый с помощью генератора 2, делителя 3 и триггера 4. Триггер 8 запускается первым сигнальным импульсом, оказавшимся на бО выходе ключа 5, и опрокидывается в исходное состояние задним фронтом импульса, формируемого триггером 4.Передним фронтом своего импульса триггер 8 устанавливает делитель 3 , 65 частоты в нулевое состояние, В результате оказывается, что мерныйинтервал начинает отсчитываться отпервого сигнального импульса благодаря сбросу в нуль делителя частоты триггером, т.е, триггер 8 исключает независимость двух потоковсигнальных импульсов и мерных интервалов. Он синхронизирует началомерного интервала сигналом.В мерный интервал попадает целоечисло периодов и неполная часть периода сигнала, причем эта часть благодаря синхронизации сигналом оказывается в конце мерного интервала.Целое число периодов измеряется спомощью счетчика б, а часть периодас помощью опорного генератора 2,ключа 9 и прецизионного счетчика 10.Регистр 11 памяти, блок 12 вентилейнакапливающий сумматор 13, регистр14 сдвига и формирователь 15 тактовых импульсов обеспечивают точноеизмерение частоты в широком диапазоне изменения измеряемой частотыследующим образом. Напряжение опорного генератора 2 через ключ 9, открытый ва время мерного интервала,поступает на вход прецизионного счетчика 10, причем каждый сигнальныйимпульс на выходе ключа 5 своим передним фронтом переписывает показа-,ния прецизионного счетчика 10, пропорциональные одному полному периодуизмеряемой частоты, в регистр 11 памяти, а задним фронтом сбрасываетсчетчик 10 в нулевое состояние, Послесброса последним на мерном интервалесигнальным импульсом счетчик 10заполняется частично, причем его показания пропорциональны длительностинеполной части периода сигнала,оказавшейся в мерном интервале. Посколь.ку ключ 9 закрывается по окончаниимерногО интервала, неполная частьпериода оказывается зафиксированнойпрецизионным счетчиком 10,Таким образам, в момент окончаниямерного интервала на счетчике б приближенного значения зафиксирован кодпропорциональный целому числу периодов измеряемого сигнала, на ре"гистре 11 памяти - код Бт, пропорциональный одному полному периоду исследуемого сигнала, а на прецизионномсчетчике 10 - код йзпропорциональныйнеполной части периода измеряемогосигнала (фиг. 2).По окончании мерного интервала в накапливающий сумматор 13 заносится код йэ и с помощью блока 12 вентилей инверсный код Я , Далее формировательт15 тактовых импульсов формирует два такта (1 ТИ, 2 ТИ). По первому такту 1 ТЙ в накапливающем сумматоре происхор 9 ит сложение кода М ти инвеРсного кода й .эт966617 Если в результате сложения формируется перенос, то в регистр 14 записывается 1, содержимое регистра14 сдвигается задним фронтом 1 ТИ на один разряд влево (в сторону старших разрядов), а результат сложения за писывается в регистр накапливающего сумматора.Если в результате сложения перенос отсутствует, то в регистр 14сдвига записывается ф 0, содержи мое регистра 14 сдвигается задним фронтом 1 ТИ на один разряд влево, " в регистре накапливающего сумматора остается старый результат.По второму такту 2 ТИ содержимое 15 регистра накапливающего суьеюатора сдвигается на один разряд влево.Таким образом формируется первый разряд точного кодана выходе регист" ра 14. На этом заканчивается первый цикл. После этого формируются вторые два такта 1 ТИ и 2 ТИ, в результате чего формируется второй разряд точного кода т и т.д, Число циклов выбиирается в зависимости от требуемой точности. При большом числе ци.лов точность измерения неполной части можно получить сколь угодно высокой.Таким образом, измерения одного :полного периода исследуемого сигнала и неполной части периода исследуемого сигнала позноляют точно измерить неполную часть периода в широком диапазоне изменения измеря емой частоты, На регистре 14 сдвига имеется код точного значения (код Э 5), который используется как младшие разряды кода ; точность източн фмерения устройства определяется лишь погрешностью квантования неполной части периода кнантующими импульсами 40 частоты аозт в широком диапазоне изменения измеряемой частоты. Источники информации,45 принятые во внимание при .экспертизе 1. Авторское свидетельстно СССР 9 524139, кл. б 01 К 23/02. 2. Авторское свидетельство СССР 9 482692, кл. 6 01 й 23/02,11.0573.формула изобретения Устройство для измерения частоты сигналов, содержащее измеритель приближенного значения частоты, состоящий из последовательно соединенных генератора опорной частоты,делителя частоты, первого триггера,первого ключа и второго триггера,выход которого подключен к обнуляющему входу делителя частоты, а такжесчетчика приближенного значения частоты Формирователя, на вход которогоподается сигнал измеряемой частоты,а выход формирователя соединен с вторым входом первого ключа выход последнего подключен к входу счетчикаприближенного значения частоты, атакже последовательно соединенныенторой ключ и прецизионный счетчик,вход установки нуля которого подключен к выходу первого ключа, апервый вход второго ключа соединенс выходом второго триггера, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности измерения в широком диапазоне изменения частоты, внего введены последовательно соединенные регистр памяти, блок вентилей,накапливающий сумматор и регистрсдвига, а также формирователь тактовых импульсов, черный вход которогосоединен с вторым входом второго ключа и с выходом генератора опорнойчастоты, а второй вход Формирователя тактовых импульсов соединен свыходом второго триггера, первыйвход записи регистра памяти подклю"чен к выходу первого ключаа второй вход записи регистра памятисоединен с выходом прецизионногосчетчика и с первым информационным входом накапливающего сумматора, второй информационный входкоторого соединен с вторым входомрегистра сдвига и с первым выходомформирователя тактовых импульсов,второй выход последнего подключенк третьему информационному входунакапливающего сумматора.9 ббб 17 Отлфв) ИИПИ Эаказ 7837/63 Тираж 717 Подписное илиал ППП "Патент", г.Ужгород, Ул,Проектная,4