Цифровой измеритель частоты

а 938187 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл. .О 01 й 23/02 с присоединением заявки М -ЭВуюэРетааннмЯ кемнтвт СССР ав делам нзебретеннЯ н еткрытнЯ(53) УДК 621.317, .3(088.8) Опубликовано 23. 06. 82. Бюллетень23 Дата опубликования описания 23. 06. 82 1М. Д. Дегтярев, Л, М, Кении, Б. Т. Медведев"с(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ 1 о 1Изобретение относится к радиоиз"мерениям. бИзвестен цифровой измеритель час"тоты, содержащий ограничитель, геке".ратор счетных импульсов, выход которого соединен с первым входом вен 5тиля, который. через счетный блоксоединен с пересчетной схемой, формирователь, генератор импульсов,блок сравнения и интегратор, выход которого соединен с входом генератора импульсов, выход которогоподключен к второму входу вентиля,выход, ограничителя соединен с входомформирователя и входом блока сравнения 1 11.Недостатком данного устройстваявляется низкая точность и недостаточный частотный диапазон,Наиболее близким по технической 2 осущности является цифровой измери"тель частоты, содержащий (я+и)-декадный счетчик, блок управления,первый выход которого подключен к входу а-декадного счетчика, а второй - к входу счетчика результата, второй вход в-декадного счетчика подключен к выходу генератора тактовых импульсов, управляемый делитель частоты, выход которого соединен с входом блока управления, последовательно соединенные элементы И, элемент задержки, делитель частоты и блок управляемых ключей, входы которых соединены с входами счетчика, а выходы - с выходами элемента задержки, входы щ-декадного счетчика соединены с остальными входами блока управляемых ключей, выход (в+и)-декадного счетчика соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого подключен к входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход делителя - с входом счетчика результата 12.Недостатком данного устройства является невысокая точность.Цель изобретения - повышение точ, ности.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель частоты, содержащий управляемый делитель ьчастоты, вход которого соединен свходной шиной, а выход - с первымвходом блока управления, первый выход которого подключен к входу щ-декадного счетчика, а второй выход 1 О соединен с первым входом элементаИ, второй вход которого подключен квыходу генератора тактовых импульсови второму входу щ-декадного счетчика, выходы разрядов которого подключены к первым входам ключей блокауправляемых ключей, вторые входы которых соединены с выводами многоотводного элемента задержки, вход кото рого подключен к выходу элемента И, а выход многоотвсдного элемента за" держки соединен через декадный делитель частоты с третьими входамиключей блока управляемых ключей, выход каждого из которых подключен кпервому входу каждого разряда (щ+и) -декадного счетцика, и счетчик результата, введены три дополнительныхэлемента И, триггер управления ивторой счетчик, вход которого соединен с выходом первого дополнительного элемента И, первый вход которогосоединен с вторыми входами разрядов (я+и)-декадного сцетцика, выходом декадного делителя частоты ипервым входом второго дополнительного элемента И, выход которого соединен с входом счетчика результата,вторые входы первого и второго дополнительных элементов И соединеныаосоответственно с четвертыми и пятыми входами каждого клюца блока управляемых ключей и соответствующимивыходами триггера управления, входыкоторого подключены к выходам соот 45ветствующих разрядов (щ+п)декадногосчетчика, причем второй вход блокауправления подклюцен к выходу третье .го дополнительного элемента И, одинвход которого подключен к одному извыходов триггера управления, а второй соединен с выходом последнегоиз щ разрядов (а+и)-декадного счетчика. Каждыйиз щ разрядов (я+и)"декад- иного счетчика содержит триггернуюсчетную декаду и блок памяти, входыи выходы которого соединены соответственно с входами и выходами триггерной счетной декады,На чертеже приведена структур"ная электрическая схема измерителя.Измеритель содержит управляемыйделитель 1 частоты, блок 2 управления, щ-декадный сцетчик 3, генератор 4 тактовых импульсов, элементИ 5, многоотводный элемент 6 задержки, декадный делитель 7 частоты,блок 8 управляемых клюцей 9- 19-щ,счетчик 10 результата, (щ+и)-декадный счетцик 11, элементы И 12-14,триггер 15 управления, счетчик 16.Каждая из декад 17 счетчика 3 состоит из элемента И 18, элементаИЛИ 19 и триггерной счетной декады 20,Каждый каскад (кроме последнего) блока8 содержит триггер 21, управляемыеключи 22-24 и элемент ИЛИ 25. В последнем каскаде отсутствуют ключ 24и элемент 25. Счетчик 11 состоит изл-каскадов 26, и-каскадов 27 и элемента ИЛИ 28. В состав каждого каскада 26 входят блок 29 памяти и триггерная счетная декада 30. Входной сигнал подан на входную шину 31,Измеритель частоты работает следующим образом.При отсутствии входного сигналатриггеры всех счетчиков, триггерыблока управляемых ключей и триггеруправления находятся в нулевом состоянии, ключи 23 открыты по первымвходам высоким потенциалом, элементы18 и 19 закрыты низкими потенциаламис блока 2. Элементы 12 и 14 закрытыа элемент 13 открыт потенциалами,снимаемыми соответственно с выходомтриггера 15.При поступлении на шину сигналанеизвестной частоты блок 2 формируетстарт-стопный импульс, длительностькоторого равна периоду входного сигнала или больше периода сигнала в10, 100, 1000 и т,д, раз в зависимости от значения коэффициента деления делителя 1 частоты. Этот импульсс блока 2 поступает на первые входывсех элементов 18, открывая тем самыммежкаскадные связи счетчика 3 В результате счетчик 3 последовательнозаполняется импульсами генератора 4в течение периода входного сигнала,По оконцании старт-стопного импульса элементы 18 закрываются, разьединяя связи между декадами счетчика3. Одновременно с блока 2 на первыйвход элемента 5 поступает разрешаю5 9381 щий потенциал и через него на вход элемента б начинают поступать тактовые импульсы с генератора импульсов 4. С соответствующих отводов элемента б тактовые импульсы подаются 5 на входы ключей 9-е и входы элементов счетчика 3. С выхода элемента б тактовые импульсы подаются на вход делителя 7 с коэФФициентом деления 10. Момент открытия элемента 5 для прохож 1 О дения импульсов тактового генератора является началом многократной переписи суммирования ) в счетчик 11 числа, записанного в счетчик 3. Период одного цикла переписи равен десяти пе риодам тактовой частоты. За время, равное 10 Т (Т - период тактовой частоты), из счетчика 3 в счетчик 11 переписывается в циФровом коде значение временного интервала Т, Через от крытый элемент 13 выходные импульсы делителя 7 поступают в счетчик 10.Перепись десятичного числа, записанного в декадах счетчика 3, в декады счетчика 11 осуществляется с по мощью триггеров 21 и ключей 22. Триг. ,геры 21 устанавливаются в единичное состояние импульсами переполнения декад счетчика 3 и возвращаются в нулевое состояние выходными импульсами делителя 7. Так как при установке в единичное состояние триггеры 21 открывают по одному из входов соответствующие ключи 22, то через каждый из этих ключей за период одного цикла переписи пройдет столько импульсов, сколь 35 ко было записано в соответствующей декаде до начала процесса переписи, Например, если в первой декаде счетчика 3 перед началом переписи запи 40 сано три импульса, то при поступлении на ее вход семь импульсов, декада переполнится и ее выходной импульс установит триггер 21 в единичное состояние и откроет ключ 22Через ключи 22 и 23 и элемент 25 на45 вход 1-ой декады счетчика 11 начинают проходить тактовые импульсы. Через десять тактовых импульсов после открытия элемента 5 на выходе делителя 7 появится импульс и возвратит в единичное состояние триггер, который в свою очередь закроет ключ 22. При этом через. ключ 22.пройдут три тактовых импульса, т.е. как раз столь ко, сколько было записано в первой декаде. Таким образом, все ключи блока 8 закрываются одновременно, а открываются каждый в свое время,87Это зависит от то,о, какое числохранится в соответствующей декадесчетчика 3. При этом в счетчике 3информация после переписи сохраняется.Процесс переписи значения цифрово,го кода из счетчика 3 в счетчик 11 происходит до тех пор, пока счетчик11 не переполнится. Одновременно выходные импульсы с делителя 7 поступают параллельно на входы предварительной установки кода блоков 29,которые представляют из себя счетныедекады, аналогичные счетным декадамсчетчика 11. При этом с каждым входным импульсом в блоки 29 переписывается код, хранящийся в счетчике 11.Так как выходные импульсы делителя 7определяют конец одного цикла переписи, то в блоках 29 всегда хранится код, который устанавливаетсяв счетчике 11 во время предыдущегоцикла переписи. Выходной импульссчетчика 11 опрокидывает триггер 15в единичное состояние. В результатеизменения потенциалов на выходахтриггера 15 элемент 13 закрывается,а элементы 12, 14 и ключ 24 открываются, Одновременно выходной импульссчетчика 11 поступает на входы предварительной установки кода счетных декад этого счетчика и в счетчик переписывается код, хранящийся в блоках 29, т,е. код, который находился в нем во время предыдущего цикла переписи. Процесс переписи продолжается, но теперь счет количества импульсов делителя частоты 7 осуществляется счетчиком 16, причем из счетчика 3 в счетчик 11 переписывается уже не число Тх, а Тх/1, где 1 - число кратное 10 (на чертеже 1=0).При переполнении в-декадсчетчика 11 выходной импульс щ-ой декады проходит через элемент 14 на вход блока 2, в результате чего высо" кий потенциал с элемента 5 снимается и процесс пересчета прекращается, При этом в счетчике 10 оказывается заФиксированным количество циклов пересчета, пропорциональное грубому значению измеряемой частоты, а в счетчике 16 - количество дополнительных циклов пересчета, пропорциональное значению остатка в счетчике 11, т,е. дополнительному уточненному значению измеряемой частоты.Предлагаемый измеритель частоты позволяет значительно повысить точ 938187ность измерений частоты, так какпересчет содержимого, непрерывноесуммирование из щ-разрядного в (в+и)разрядный счетчик производится большим количеством импульсов, пропорцио"нальным периоду измеряемой частоты ив общем случае счетчик 11 переполняется до окончания последнего циклапересчета. Так как в счетчике результата зафиксировано число импульсовдекадного делителя, прошедших за время до предпоследнего цикла включительно, то измерение незаконченногопоследнего цикла осуществляется сповышенной точностью. Этодостигается тем, что в первые в-декад счетчика 11 вновь вводится код, которыйбыл в нем по окончанию предыдущегоцикла и продолжается заполнение счетцика 11 в 10, 100, 1000 и т,д, разменьшим числом импульсов, чем записано в счетчике 3. Количество циклов пересчета этого числа импульсовдо полного переполнения первых щ-декад счетчика 11 подсчитывается счетчиком 16 и оказывается пропорциональным тому дополнительному, уточненному значению измеряемой частоты, которое не может показать счетчик 10.Показания счетчика 16 представляюттаким образом доли единицы младшегоразряда счетчика результата. Чем набольшее число порядков уменьшаетсяпереписываемое из счетчика 3 в счетчик 11 число импульсов, пропорциональ,ное периоду Т 1, т.е. Т/10, Т 1/100,Т/1000 (к 10,100,1000) и т.д., темс. большей точностью можно произвестиизмерение частоты, При этом некоторая потеря информации; если учесть,что при втором, точном подсчете ис-,ключаются младшие разряды, несущественна и может практически не приниматься во внимание,Формула изобретения1, Цифровой измеритель частоты, содержащий управляемый делитель част тоты, вход кот 1 орого соединен с входной шиной, а выход - с первым входом блока управлейия, первый выход которого подключен к входу а-декадно" го счетчика, а второй выход соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и второму входу в-декадного счетчика, выходы разрядов которого подключены кпервым входам ключеи блока управляемых ключей, вторые входы которыхсоединены с выводами многоотводногоэлемента задержки, вход которого подключен к выходу элемента И, а выходмногоотводного элемента задержки сое 16 динен через декадный делитель частоты с третьими входами ключей блока управляемых ключей, выход каждогоиз которых подключен к первому входукаждого разряда (в+и)-декадного счет 13 цика, и счетчик результата, о т л ич а ю щ и .йс я тем, что, с цельюповышения точности, в него введенытри дополнительных элемента И, триггер управления и второй счетчик, входщ которого соединен с выходом первогодополнительного элемента И, первыйвход которого соединен с вторыми входами разрядов (в+и)-декадного счетчика, выходом декадного делителяд частоты и первым входом второго дополнительного элемента И, выход которого соединен с входом счетчикарезультата, вторые входы первого ивторого дополнительных элементов Исоединены соответственно с четвертыми и пятыми входами каждого ключаблока управляемых ключей и соответствующими выходами триггера управления, входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов (я+и)3декадного, счетчика, причем второйвход блока управления подключен квыходу третьего дополнительного элемента И, один вход которого подключен к одному из выходов триггера управления, а второй соединен с выходом последнего иа в разрядов (я+и)- декадного счетчика,2. Измеритель частоты по п,1,о т 45л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый из щ разрядов (в+и)-декадногосчетчика содержит триггерную счетнуюдекаду и блок памяти, входы и выходы которого соединены соответственно с входами и выходами триггерфо ной счетной декады.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 731390, кл. С 01 й 23/00, 10.10.77,2. Авторское свидетельство СССРУ 659976, кл. 6 01 В 23/02, 22,12,75,