Цифровой частотомер

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 970255(22) Заявлено 08.01. 81(21) 3234085/18-21 151) М. Кп.з с присоединением заявки МоС 01 К 23/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматических измерителяхчастоты.Известен цифровой частотомер с автоматическим выбором пределов измерения, содержащий входной формирователь импульсов, временной селектор десятичный счетчик импульсов, формирующий триггер, управляющий триггер, дешифратор состояния "1" последнего и и 9 и предпоследнего разрядов счетчика, триггер запоминания "1" старшего разряда счетчика, блок формирования ряда возрастающих во времени образцовых интервалов времени, образованного сдвиговым регистром, линейку декадных делителей частоты следования импульсов, схему импульсно- потенциальных ключей, схему И и схемы ИЛИ, триггер запуска, генерато наименьшего образцового интервала времени ТХ и устройство вывода информации1 .Недостаток известного устройства - низкая точность измерения.Из известных устройств наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является цифровой частотомер, солеожаший последовательно соединенные входной формирователь, ключ, счетчик импульсов и блок цифровой регистрации, а также блок вентилей, состоящий иэ набора элементов И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов и первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, второй элемент ИЛИ и последовательно соединенные генератор образцовой частоты, блок регулировки, ,делитель частоты, дешифратор и счетчик числа периодов 12)Недостатком известного устройстваявляется низкая точность измерения.Цель Изобретения - повышение гочности и быстродействия измерейия.Поставленная цель достигается тем, 20 что в циФровой частотомер, содержащий последовательно соединенные входной Формирователь, ключ, счетчик импульсов и блок цифровой регистрации, а также блок вентилей, состоящий из элементов И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам счетчика импульсов и первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, второй элемент ИЛИ и последовательно соединенные генератор обраэцовой частоты,блок регулировки, делитель частоты, введены последовательно соединенные источник разрешающего сигнала и переключатель, выходы которого соединены с вторыми входами элементов И блока вентилей, а также первый и второй формирователи и каскад несовпадения, при этом первые входы перного и второго формирователей соединены между собой, выход второго элемента ИЛИ соединен с первым входом каскада несовпадения, второй вход которого подключеН к выходу первого формирователя, второй вход второго формирователя соединен с выходом каскада несовпадения, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу первого Формирователя, выход второго формирователя соединен с вторым входом ключа, выходы делителя частоты соединены с входами второго элемента ИЛИ, а второй вход блока регулировки соединен с первыми входами Формирователей и входной шиной импульса синхронизации.На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого частотомера; на Фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу частотомера.Устройство содержит входной формирователь 1, ключ 2, счетчик 3 импульсов, блок 4 цифровой регистрации, блок 5 вентилей, содержащий элементы И 6 и первый элемент ИЛИ 7. Устройство содержит также элемент ИЛИ 8, последовательно соединенные генератор 9 Образцовой частоты, блок 10 регулировки и делитель 11 частоты, источник 12 разрешающего сигнала, переключатель 13. Формирователи 14 и 15, каскад 16 несовпадения, ббразуют формирователь 17 временного интервала.Работа устройства заключается в следующем.Перед началом измерений с помощью переключателя 13 обеспечивается задание допустимой погрешности измерения. Это достигается подачей разрешающего потенциала на второй вход одного из элементов 6 (например, 1-го элемента 6).На вход формирователя 1 подаются колебания 13 (фиг.2), на выходе которого появляется последовательность импульсов У, следующих с периодом измеряемой частоты Т,= 1/Я На выход ключа 2 укаэанная последовательгорсть импульсов пройдет лишь в том случае, если на втором входе ключа 2 будет присутствовать разрешающий потенциал, вырабатываемый формирова. телем 15. При появлении импульса синхронизации П Формирователи 14 и 15, в качестве которых могут быть использованы триггеры, устанавливают в единичное состояние. При этом навыходе формирователя 15 устанавливается сигнал единичного уровня, являющийся разрешающим для ключа 2, Врезультате этого импульсы с выхода э формирователя 1 через ключ 2 проходят на вход счетчика 3 импульсовНа выходе формирователя 14 такжеустанавливается сигнал единичногоуровня, подаваемый на второй вход 10 каскада 16 несовпадения. Этот сигналнал является запрещающим для каскада 16 и при его наличии сигнал, подаваемый на первый вход каскада 16,не может пройти на его выход. ПоэтоМУ до тех пор, пока формирователь 14не изменит своего состояния под вбздействием импульса с выхода элементаИЛИ 7, импульсы с выхода элементаИЛИ 8 не пройдут через каскад 16 навторой вход Формирователя 15 и неизменят его состояния,.С момента начала формирования импульса Б в формирователе 15 счетчик3 осуществляет подсчет импульсов,поступающих на его вход. Когда количество подсчитываемых счетчиком 3импульсов станет таким, что на выходе 1-той декады счетчика 3 появится импульс 0 тО этОт импульс прОйдет на выход 1-того элемента И 6,так как именно на его втором входеимеется разрешающий потенциал с переключателя 13. Через элемент ИЛИ 7этот импульс пройдет на второй входформирователя 14 и установит его в 5 нулевое состояние. В результате этого будет закончено формирование импульса У, определяющего тот минимальный отрезок времени, в течениекоторого измерение частоты входного 40 сигнала производится с погрешностью,не превышающей допустимой. Причеммомент окончания этого импульса Усовпадает с моментом появления импульса 06. Однако этот интервал времени не является образцовым, поскольку конец образцового интервалавремени определяется одним из импульсов с выхода делителя 11. Послезавершения формирования импульса Ппод воздействием нулевого потенциалас выхода формирователя 14 каскад 16несовпадения оказывается подготовленным по второму входу для пропускания на его выход импульсов с выхода элемента ИЛИ 8. При появленииочередного импульса с делителя 11,подаваемого через элемент ИЛИ 8 напервый вход каскада 16, он проходитна выход каскада 16 и, поступая навторой вход Формирователя 15, уста 60навливает его в нулевое состояние.Таким образом, на выходе Формирователя 15 будет закончено формирование импульса Оу, определяющего образ- цовый интервал времени. После завершения формирования этого импульсапрекращается действие разрешающегопотенциала на втором выходе ключа 2,следовательно, прекращается прохождение импульсов измеряемой частотына вход счетчика 3. Следовательно,содержимое счетчика 3 будет характеризовать значение измеряемой частоты, измеренное с погрешностью, непревышающей заданную.Предлагаемый цифровой частотомерпозволяет осуществлять измерения частоты входных колебаний с погрешностью; не превышающей заданную, в широком диапазоне изменения измеряемойчастоты. Это достигается тем, что впредлагаемом цифровом измерителе частоты при изменении значения измеряемой частоты Е автоматически изменяется длительйость образцового интервала времени Тц, в течение которого производится подсчет числа периодов измеряемой частоты. В результате этого погрешность измерения У,определяемая из выражения1М=Х о,будет поддерживаться на заданйом уровне и не превысит допустимого значения, т.е. при использовании данного устройства повышается точностьизмерения частоты.Кроме того, так как измерения сзаданной точностью достигаются .засчет автоматической установки минимально возможной длительности (оптимального значения) образцового интервала времени Тц, в течение которого производится подсчет счетчикомимпульсов числа периодов измеряемойчастоты Е, то в единицу времени спомощью предлагаемого частотомераможно произвести большее количествоизмерений (циклов подсчета), чем этовозможно при ручной (неоптимальной)установке значения Т в прототипе.Это приводит к повышению быстродействия Формула изобретения Цифровой частотомер, содержащийпоследовательно соединенные входнойформирователь, ключ, счетчик импуль 5 сов и блок цифровой регистрации, атакже блок вентилей, состоящий изэлементов И, первые входы которыхподключены к соответствующим выходамсчетчика импульсов и первого эле 19 мента ИЛИ, входы которого соединеныс выходами элементов И, второй элемент ИЛИ и последовательно соединенные генератор образцовой частоты,блок регулировки и делитель частоты,15 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и быстродействия измерения, в него введеныпоследовательно соединенные источникразрешающего сигнала и переключатель, а также первый и второй Формирователи и каскад несовпадения, приэтом выходы переключателя соединеныс вторыми входами элементов И блокавентилей, первые входы первого ивторого Формирователей соединенымежду собой, выход второго элементаИЛИ соединен с первым входом каскаданесовпадения, второй вход которогоподключен к выходу первого формирователя, второй вход второго формироЗО вателя соединен с выходом каскаданесовпадения, выход первого элементаИЛИ подключен к второму входу первого формирователя, выход второго Формирователя соединен с вторым входомЗ 5 ключа, выходы делителя частоты соединены с входами второго элементаИЛИ, а второй вход блока регулировкисоединен с первыми входами Формирователей и входной шиной импульса син 40 хронизации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 474760, кл,С 01 В. 23/10, 1975.2. Авторское свидетельство СССРВ 370537, кл.С 01 К 23/10, 1973.;а "Й тель Е.ВинокуроваТ.Маточка Корр Состав тор Н.Грцшанова Техредилиал ППП фПатент"., г жгород,ул;Проек акаэ 8380/54 ВНИИПИ по д 113035, Тиражосударственноам иэобретенисква, Ж"35,17го кй иаушс Подпитета СССРрытийя наб. д.4/5