Цифровой частотомер

(72) В. П. УлИ. И. Ковтун (53) 621.317( (56) Авторско У 1190285, кл уст- аз 5 Бюлтенк Е,88,8 Р, В. КоровинПугач тельство СССРН 23/02, 1982. С 0 тся к облаой техники для точного сигналов стоты сов измерени И яется допол авт ния - упроФафй 4 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕ (57) Изобретение откос сти цифровой измеритель может быть использовано и ускоренного измерения низкой и инфранизкой ч представлением результа в единицах частоты и яв нительным изобретением У 1190285. Цель изобрет щение устроиства. С этой целью в ройстве, содержащем источник 1 обр . цового периода, элементы И 2, 3 и 13, триггеры 4 и 14, счетчик 5 с декадами 5=15=1 с, формирователь б временных интервалов в составе которого дешифратор 7 кода, элемент ИЛИ 8; формирователи 1 О и 12, шины: входную 11, запуска 15 регистр 16 сдвига, умножитель 17 кода, вентильную группу 18, устройство 19 индикации, блок 9 формирования первого измерительного интервала выполнен в виде последовательно соединенных элемента.И 20 и триггера 21. Технические преимущества устройства заключены в упрощении измерителя, повышении его технологической экономичности, снижении стоимости при неизменных точностных характеристиках. 1 ил.1 12753Изобретение относится к цифровойизмерительной технике, может найтиприменение для точного и ускоренногоизмерения сигналов низкой и инфранизкой частоты с представлением результатов измерения в единицах частоты и является усовершенствованиемизобретения по авт, св. У 1190285,Делью изобретения является упрощение устройства эа счет более простого выполнения блока формированияпервого измерительного интервала.На чертеже представлена функцио-нальная схема цифрового частотомера.Цифровой частотомер содержит источник 1 образцового периода Тпервый 2 и второй 3 элементы И, первый триггер 4, счетчик 5 с последо-.вательно соединенными декадами 5-1,5-2,.5-К, формирователь 6 временных интерваловв составе которогодешифратор 7 кода, элемент ИЛИ 8 иблок 9 формирования первого измерительного интервала, первый формирователь 10, соединенный с шиной 11,второй формирователь 12 коротких импульсов, третий элемент И 13, второйтриггер 14, шины 15 запуска, регистр16 сдвига, умножитель 17 кода, вентильную группу 18, устройство 19 ин- З 0дикации, Блок 9, кроме того, содержитэлемент И 20 и триггер 21. В цифровомчастотомере выход источника 1 образцового периода - кварцевого генератора подключен к первому входу логического элемента И 2, второй вход которого совместно с первым входом логического элемента И 3 подключен к выходу триггера 4. Выход элемента И 2подключен к входу счетчика 5 формирователя 6 временных интервалов,Счетчик 5 состоит из последовательного соединения К счетных декад 5-15-Х, работающих в двоично-десятичномсамодополняющемся коде, причем выходы всех разрядов декад счетчика 5через дешифратор 7 кода нуля подключены к первому входу логического элемента ИЛИ 8, второй вход которогочерез блок 9 формирования первого измерительного интервала подключен квыходу первой счетной декады 5-1.Второй вход логического элемента И 3через формирователь 10 импульсов соединен с входной шиной 11 измерителя 55частоты и через второй формирователь12 импульсов подключен к первому входу логического элемента И 13, второФ 14 2вход которого через триггер 14 подключен к шине 15 "Запуск" и к второму входу блока 9, а выход - к единичному входу триггера 4, Нулевой входтриггера 4, в свою очередь, подсоединен к нулевому входу триггера 14 ипервому входу регистра 16 сдвига,счетный вход которого совместно свходом установки в "0" умножителя 17кода подключен к выходу логическогоэлемента И 3. Счетный вход умножителя 17 кода подключен к выходу логического элемента И 2, а выходы егодвоичных разрядов соединены с входами двоичных разрядов декад счетчика5 через вентильную группу 18, управ-ляющий вход которой совместно с входом регистра 16 сдвига присоединенык выходу логического элемента ИЛИ 8.Выходы двоичных разрядов регистра16 сдвига подключены к устройству19 индикации,Блок 9 формирования первого измерительного интервала содержит логический элемент И 20, первый вход которого соединен с выходом первой декады 5-1, а второй вход подключенк единичному выходу триггера 21, единичный вход которого подключен к шине 15 запуска, а нулевой вход соединен с выходом логического элемента.И 20 и входом логического элементаИЛИ 8.Умножитель 17 кода представляетсобой умножитель на коэффициент 9кода того числа импульсов с периодомТ , которое поступает на его счетныйвход. Результат умножения получается в реальном времени,Формирователь 1 О импульсов формирует из входного измеряемого сигналакороткие, нормализованные по амплитуде и длительности импульсы, периодследования этих импульсов равен периоду исследуемого сигнала с частотойхфФормирователь 12 импульсов формирует импульсы, фронт которых совпадает со срезом выходных импульсов,формирователя 10 Зти импульсы такженормализованыо амплитуде и длительности.Вентильная группа 18 соединяетвыходы двоичных разрядов умножителя17 кода с входами двоичных разрядовдекад счетчика 5 так, что число, имеющееся в умножителе 17 кода, при по"даче на управляющий вход вентильной1275 группы 18 сигнала записывается всчетчик 5 в дополнительном коде,Цифровой частотомер работает следующим образом.В исходном состоянии счетчик 5 и 5регистр 16 сдвига обнулены, триггеры4 и 14 находятся в нулевом состоянии, при котором на их выходах, подключенных к логическим элементам И 2,3 и 13, отсутствует высокий потенциал, т.е. логические элементы И 2, 3и 13 заперты. Цепи установки этихэлементов в исходное состояние дляупрощения на чертеже не показаны,Поступающий на входную шину 11 15сигнал измеряемой частоты преобразуется в формирователе 1 О импульсов вкороткие нормализованные импульсы,поступающие на закрытый пока логический элемент И 3 и на формирователь 2012 импульсов, в котором формируетсяеще одна импульсная последовательность с тем же периодом Т = 1/Г,но фронты импульсов этой последовательности формируются в моменты 25срезов импульсов на выходе формирователя 10. Эти импульсы поступают назакрытый пока логический элементИ 13.Измерения начинаются с момента З 0подачи на шину 15 запуска запускающего сигнала, который поступает наединичные входы триггеров 14 и 21,Триггер 14 под действием этого сигнала переходит в единичное состояние Зи открывает логический элемент И 13,Триггер 21 под воздействием импульсазапуска в зависимости от своего прежнего состояния либо переходит в единичное состояние, либо подтверждаетэто состояние, при котором на логический элемент И 20 подается разрешающий сигнал. Первый же после открытий элемента И 13 импульс с выходаформирователя 12 импульсов проходит .Зчерез логический элемент И 13, поступает на единичный вход триггера4. Триггер 4 переводится в единичноесостояние и разрешает прохождениеимпульсов с источника 1 образцовых З 0периодов через логический элементИ 2 на счетные входы счетчика 5 иумножителя кода 17,Поступающие на вход счетчика 5 свыхода логического элемента И 2 им- упульсы образцовых периодов Т начиают менять состояние первой декады5"1 После того, как на вход декады 314 45-1 поступит десять импульсов, декада переполнится и на ее выходе, соединенном со счетной декадой 5-2 и с логическим элементом И 20, появляется сигнал, который проходит через логический элемент И 20, переводит триггер 21 в нулевое состояние и через логический элемент ИЛИ 8 поступает на вход регистра 16 сдвига и управляющий вход вентильной группы 18. Поскольку за время, соответствующее интервалу в десять периодов Т , после окончания выходного импульса формирователя 10 следующий импульс измеряемого сигнала не появляется, то на счетный вход реверсивного счетчика с выхода логического элемента И 3 импульсы не поступают и сдвигающий сигнал, сдвигая на разряд всю информацию, практически не изменяет код "0", зафиксированный в регистре 16 сдвига.К этому же моменту переполнения декады 5-1 на вход умножителя 17 кода поступают те же десять сигналов, т.е. в умножителе формируется код, соответствующий числу "90", Выходной импульс логического элемента ИЛИ 8, поступая на управляющий вход вентильной группы 18, открывает логические элементы И последней, в результате чего в декады счетчика 5 записывается дополнительный код числа "90", т.е. код И - 90, где Б - емкость счетчика 5. Последующие импульсы с выхода логического элемента И 2 увеличивают этот код и код, существующий в умножителе 17 кода,1После того, как на счетчик 5 и умножитель 17 кода поступят 90 импуль;сов (а всего с момента открытия логического элемента И 2 100 импульсов Т ), счетчик 5 переполнится и возвратится в исходное нулевое состояние, на что тотчас отреагирует дешифратор 7 кода нуля, который выработает сигнал, поступающий на логический элемент ИЛИ 8 и через него на вход регистра 16 сдвига и управляющий вход вентильной группы 18. Если в интервале в 100 Т не последовало импульсов на выходе логического элемента И 3, то регистр сдвига опять зафиксирует нули во всех своих раэрядах, а код числа "900" на выходах умножителя кода перепишется в счетчик 5 в виде кода числа Б - 900.5 1275Еще через 900 Т (т.е. после общего подсчета 1000 импульсов с периодом Т ) при условии отсутствия сигналов на выходе логического эле-, мента И 3 срабатывает дешифратор 7 кода нуля, подтверждает нули во всех разрядах регистра 16 сдвига, код числа "9000" на выходах умножителя 17 кода переписывает в счетчик 5 в виде кода числа Б - 9000 и т.д. 1 ОТаким образом, в интервале между первым импульсом, прошедшим логический элемент И 13, и первым импульсом на выходе логического элемента И 3 (а это практически интервал, равный 15 Т= 1/1) на выход логического элемента ИЛЙ 8 поступает серия импульсов, каждый х-й из которых отдален от момента открытия логического элемента И 2 на 10 Т,.20Импульс, появившийся на выходе логического элемента И 3, поступает на вход сброса умножителя 17 кода и на счетный вход регистра 16 сдвига. В умножителе 17 кода этот импульс переводит общий счетчик умноженного кода в нулевое состояние, после чего умно- житель начинает процесс умножения сначала, поскольку счетные импульсы с периодом Т продолжают поступать 30 на его счетный вход с логического элемента И 2.Импульс, появившийся на счетном входе регистра 16 сдвига, переводит первую декаду регистра в состояние З 5 п 13В дальнейшем работа устройства продолжается аналогично 1 импульсы . исследуемой последовательности с выхода логического элемента И 3 обнуляют счетчик умножителя 17 кода, заставляя его каждый раз начинать подсчет с умножением на 9 с нуля, и увеличивают код, зафиксированный в декаде (первой) регистра 16 сдвига, на 45 единицу, Это продолжается до поступления очередного импульса с выхода дешифратора 7 кода нуля.В момент появления этого импульсав первой декаде регистра сдвига за Ффиксировано число Б , соответствующеепервой значащей цифре значения иэмеЪряемой частоты, а в счетчике умножителя 17 кода зафиксировано число 9аТ,/Т где ЬТ - разность между 55 длительностью интервала от моментаоткрытия логического элемента И 2 домомента появления импульса на выходе 314 бдешифратора 7 кода нуля и длительностью интервала в И Т.хИмпульс с выхода логического элемента ИЛИ 8 поступает на вентильную группу 18, которая фиксирует в счетчике 5 код, соответствующий числу И 9 дТ /Т , и на вход регистра 16 сдвига, который передвигает код числа Б из первой декады во вторую, код 0" во все последующие декады и обеспечивает код числа "0" в первой декаде.В дальнейшем работа частотомера осуществляется аналогично: в интервале времени между сигналами на выходе логического элемента МЛИ 8, рава ном (9 аТ /Т,) Тс, = 9 ьТ, первая1декада регистра 16 сдвига подсчитывает число Б импульсов на выходе лойгического элемента И 3, кроме того, каждый из этих импульсов обнуляет счетчик умножителя 17 кода, заставляя его каждый раз начинать подсчет с умножением на 9 с нуля.Очередной импульс с выхода дешифратора 7 кода нуля формирует в счетчике 5 код числа Б - 9 ьТ /То, где АТ - интервал между моментом появления сигнала на выходе дешифратора кода нуля и моментом появления предшествующего ему импульса на выходе логического элемента И 3, а также сдвигает информацию в регистре 16 сдвига: код Б из второй декады переписывает в третью, код М из первой декады переписывает во вторую, формирует код числа. "0" в первой декаде и подтверждает нули во всех старших разрядах, начиная с четвертой.Подобный принцип работы частотомера повторяется до тех пор, пока не заполнятся все декады регистра сдви" .га. В этом случае выходной сигнал элемента ИЛИ 8, не сдвигая информацию в регистре сдвига, поступает.на выход регистра 16 сдвига, откуда следует на нулевые входы триггеров 4 и 14. Оба триггера переходят в нулевое состояние, элементы И 2 и 13 запираются и частотомер прекращает измерение. На табло устройства 19 индикации высвечивается результат измерения. Для повторного измерения можно подать сигнал на шину 15 запуска.Технические преимущества предлага-емого устройства заключаются в упрощении измерителя, повышении его техСоставитель В. НовоселовРедактор И.Шулла Техред В.Кадар Корректор С. Шекмар Заказ 6554/34 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 1275314 8нолоГической экономичности, снижения ного интервала выполнен в виде постоимости при тех же точностных ха- следовательно соединенных триггерарактеристиках, что и в известном и элемента И, второй вход которогосоединен с выходом первой декадыФ о р м у л а и э о б р е т е н и я 5 счетчика, выход элемента И соединенс входом установки в "0" триггера иЦифровой частотомер по авт, св. . является выходом блока формированияУ 1190285, о т л и ч а ю щ и й с я первого измерительного интервала,тем, что, с целью его упрощения, шина "Запуск" соединена с единичным .блок формирования первого измеритель О входом триггера.