Цифровой измеритель частоты

(2) Заявлено 13. 0678 (21) 2495674/18-21с присоединением заявки МО(23) ПриоритетОпубликовано 231280, Бюллетень 1 чо 47Дата опубликования описания 25. 12, 80 С 01 8 23/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель Красноярский политехнический институт(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к радиоизмерительной технике и в частностиможет быть использовано при высокоточном измерении частоты в широком диапазоне и для преобразования 5частоты в цифровой код,Известен цифровой измеритель частоты, содержащий последонательновключенные формирующее устройство,элемент совпадения и счетчик, а 1 Отакже последовательно соединенные-енератор импульсов и времязадающкйблок, выход которого подсоединен кэлементу совпадения, и арифметическое устройство, выполняющее операциюделения постоянного числа (напримерранного единице) на число, пропорциональное длительности периода входного сигнала (11,Недостатком этих цифровых часто Отомерон является повышенная сложностьреализации аппаратуры, связаннаяс необходимостью осуществления автоматической операции деления,Из известных устройств наиболее 25близким по технической сущности кпредлагаемому является цифровой кзмеритель частоты, осуществляющийпринципы повышения точности цифрового измерения частоты, основанные 30 на дополнительном кзмереник интерВала времени между последним импульсом,. сформированным кз входного сигнала, и концом калиброванного интервала времени, содержащий генераторимпульсов, формирователь, соединенный с одним входом элемента 2 И,второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, а выход элемента 2 И соединен со входом счетчкка импульсон, выход которого подключен к элементу инцикацкк 121.Недостатком данного устройстваявляется сложность синтезированиячастоты, превышающей частоту входного сигнала в 10 раз, из опорногонапряжения при измерении частоты вшироком диапазоне,Цель изобретения - повышениеточности измерения путем уменьшениясоставляющей погрешности от дискретностчПоставленная цель достигаетсятем, что в цифровой измеритель частоты, содеркащий генератор импульсовформирователь, соединенный с однимвходом элемента 2 И, второй входкоторого поцключен к выходу делителя частоты, а выход элемента 2 Исоединен со входом счетчика импульсов, выход которого подключен к эле менту индикации, дополнительно введены устройство управления и и делителей частоты, соединенные последовательно, причем первый вход устройства управления соединен. с выходом генератора импульсов, второй вход подключен к выходу формирователя, параллельные разрядные входы устройства управления соединены с соответствующими разрядными выходами делителя частоты, первый выход устройства управления соединен со счетным входом первого из л дополнительных делителей частоты, а разрядные выходы устройства управления соединены с соответствующими установочными входами в каждом из "и дополнительных делителей частоты и в счетчике импульсов, выход последнего из и дополнительных делителей частоты соединен с делителем частоты.Поставленная цель достигается 0 также тем, что устройство управления состоит из элемента 2 И, первый вход которого подключен к первому входу 25 устройства управления, второй вход к выходу коммутатора, первый вход которого подключен ко второму входу устройства управления, а выход элемента 2 И подключен к первому выходу устройства управления, параллельные разрядные выходы коммутатора являются разрядными выходами устройства управления, а разрядные входы устройства управления соединены последовательно через дешифратор с параллельными входами коммутатора, выход логического элемента 2 И является первым выходом устройства управления,На Фиг. 1 представлена структурная электрическая схема цифрового 40 измерителя частоты, на фиг. 2 структурная электрическая схема устройства управления, входящего в состав управляемого блока деления; на фиг. 3 - эпюры напряжений, поясняю щие работу устройства.Цифровой измеритель частоты содержит Формирователь 1, устройство управления 2, генератор импульсов 3, делитель, частоты 4, элемент 2 И 5 счетчик импульсов б, содержащий цепочку последовательно включенных управляемых счетчиков, 7, элементы индикации 8, и дополнительных управ" ляемых делителей частоты 9, образующих совместно с устройством управления 2, блок деления 10, дешифратор 11, коммутатор 12, первый вход которого подключен ко второму входу устройства управления, и элемент 2 И 13, первый вход которого подклю- еО чен к первому входу устройства управления, а его выход - к первому выходу устройства управления.Работа предлагаемого устройства заключается в следующем. 65 Входные сигналы преобразуются при помощи формирователя 1 в остроконечные импульсы, которые подаются на элемент 2 И 5, на второй вход которого подается прямоугольный импульс от делителя частоты 4. Этот прямоугольный импульс определяет длительность времени измерения. Результирующая погрешность результата измере ния определяется величинамии а с (фиг. 3), На фиг, 3 С Х - калиброванный интервал времени, Т= 11 Г - период сигнала, частота Г которого измеряется,Для исключения погрешности, воз-, никающей в начале измерения д 4, используется известное решение синхронизации начала измерения импуль-сами, поступающими с формирователя 1, т,е, обеспечивается а = О, Непосредственно после начала измерения коэффициент деления цепочки и дополнительных делителей частоты 9 равен единице, цепочка управляемых счетчиков 7 также отключена, Управляющце сигналы формируются устройством управления 2. Через некоторое время после начала измерения, когда на времязадающий блок поступит определенное число импульсов, при помощи дешифратора 11 формируется управляющий сигнал, который через коммутатор 12 управляет коэффициентом деления цепочки из и дополнительных делителей частоты и счетчика б, состоящего из цепочки управляемых счетчиков 7, путем включения соответствующего управляемого делителя частоты 9 и управляемого счетчика 7. Коэффициенты деления управляемых делителей 9 и управляемых счетчиков 7 одинаковы, и их подключение производится одновременно и синхронизируется импульсами с Формирователя 1, т,е. подключение делителей 9 и счетчиков 7 производится в момент поступления импульса с формирователя 1. Этим самым значительно уменьшается вес погрешности измерения частоты, обусловленной составляющей от дискретности М(Фиг. 3),Эффективность повышения точности поясняется следующим примером. Пусть нижняя частота измеряемого диапазона 100 Гц, время измерения с=1 сек.Рассмотрим первый простейший случай однократного уменьшения частоты, т.е. цепочка делителей 9 и счетчиков 7 состоит из одного дополнительного делителя 9 и одного счетчика 7. При использовании для отсчета десятичной системы исчисления коэффициент деления делителя 9 и пересчета счетчика 7целесообразно выбрать равными 10 ф, где. 5 - целое число, Когда на делитель частоты 4 поступает число импульсов й , равное например Н = 0,99 й, где й - общее число импульсов, поступающих на делительчастоты 4 для формирования к=1 сек,. дешифратор 11 формирует сигнал, который подготавливает коммутатор 12, В момент поступления очередного импульса с формирователя 1 устройства происходит подключение делителя 9 и счетчика 7, имеющих в данном случае коэффициенты, равные 100. В наихудшем случаевремя измерения при этом увеличится в 2 раза, т.е, станет равным 2 сек, а погрешность уменьшится в 100 раз, Можно осуществить многократное уменьшение часто-, ты. Так при двухкратном (в этом случае цепочка делителей 9 состоит из двух дополнительных делителей, а цепочка счетчиков 7 - из двух счетчиков) время измерения увеличивается в 3 раза, а погрешность уменьшится в 104 раз.Данный пример показывает высокую эффективность предлагаемого цифрового измерителя частоты при выполнении очень важного условия - чрезвычайной простоты реализации аппаратуры.Формула изобретения1. Цифровой измеритель частоты, содержащий генератор импульсов, формирователь, соединенный с одним входом элемента 2 И, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, а выход элемента 2 И соединен со входом счетчика импульсов, выход которого подключен к элементу индикации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения составляющей погрешности от дискретности, дополнительно введены устройство управления и и делителей частоты, соединенные последовательно, причем первый вход устройства управлениясоединен с выходом генератора импульсов, второй вход подключен к выходуформирователя, параллельные разрядные входы устройства управления соединены с соответствующими разрядными выходами делителя частоты, первый выход устройсва управления соединен со счетным входом первого изп дополнительных делителей частоты,а разрядные выходы устройства управления соединены с соответствующимиустановочными входами в каждом изп дополнительных делителей частотыи в счетчике импульсов выход"последнего из п дополнительных делителей15 частоты соединен с делителем частоты.2, Цифровой измеритель частоты.по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что устройство управления состоитро из элемента 2 И, первый вход которого подключен к первому входу устройства управления, второй входк выходу коммутатора, первый входкоторого подключен ко второму входуустройства управления, а выходэлемента 2 И подключен к первому выходу устройства управления, параллельные разрядные выходы коммутатора являются разрядными выходами устройства управления, а разрядныевходы устройства управления соединены последовательно через дешифратор с параллельными входами коммутатора, выход логического элемента2 И является первым выходом устрой 35 ства управления,Источники информации,прИнятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 4 О Р 370539, кл. С О б 23/00, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР Р 482692, кл. С.01 К 23/02, 11.05.73,789852 Фиг. Р Составитель М. НазаровРедактор В. Данко Техред Н.Граб Коррект Шекм Заказ 9031/43 Тираж 1019 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб. д. 4 Филиал ППП "Патент", г,. Ужгород, ул. Проектная