Устройство для измерения частоты сигналов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалнстнческикРеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(088. 8) с присоединением заявки Мо Государственный комитет С,ССР по делам изобретений н открытий(23) Приоритет Опубликовано 2301 ЯЗ. Бюллетень М 3 Дата опубликования описания 2301,83(72) Авторизобретения С.В.Большаков Ьд Ленинградский электротехнический институт свяэй,. им, проф., М.А.Бонч-Бруевича(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты электри ческих колебаний.Известно устройство для измерения частоты сигналов, состоящее из соединенных последовательно опорного генератора, делителя частоты, триггера, грубого счетчика, делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД), ключа и точного счетчика, причем вые ход триггера соединен с вторым входом ключа, выход опорного генератора - с :вторым. входом ДПКД, а вход устройст.ва - с вторыми входами грубого и точного счетчиков1 3. Недостаток известного устройстванизкая точность измерения,Наиболее близким по своей технической .сущности к изобретению являетсяустройство, содержащее последовательно соединенные опорный генератор,блок управления и ключ, второй входкоторого является входом устройства,последовательно соединенные первыйсчетчик и цифровое табло, последовательно соединенные Формирователь импульсов, интегратор и аналого-цифровой преобразователь 21,Недостаток известного устройстванизкая точность измерения.Цель изобретения - повышение точности измерения.Эта цель достигается тем, что вустройство для измерения частоты сигналов, содержащее последовательносоединенные опорный генератор, блокуправления и ключ, второй вход которого является входом устройства, последовательно соединенные первый счетчик и цифровое табло, последовательно соединенные формировательимпульсов, интегратор и аналого-цифровойпреобразователь, введены формирователь дополнительных импульсов, управляемая линия задержки, накапливающийсумматор и последовательно соединенные дополнительный ключ, второй счетчик и цифроаналоговый преобразователь,выход которого подключен к второмувходу аналого-цифрового преобразователявыход последнего соединен спервым входом накапливающего суммато ра, второй вход последнего подключенк второму входу интегратора и к первому выходу блока управления, второйвыход которого соединен с управляющим.входом дополнительного ключа, информационный вход которого соединен свторым входом управляемой линии задержки и с входом устройства, выходключа соединен с первым входом формирователя дополнительных импульсов,второй вход которого подключен к первому выходу накапливающего сумматора, 5второй выход последнего соединен свторым входом цифрового табло, приэтом второй вход управляемой линиизадержки подключен к управляющемувходу ключа и первому входу формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом управляемойлинии задержки, а выход формирователя дополнительных импульсов подключен к входу первого счетчика.15на фиг.1 представлена структурнаясхема устройства для измерения частоты сигналов; на фиг.2 - временныедиаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство содержит опорный генератор 1, блок 2 управления, ключ 3,формирователь 4 дополнительных импульсов, счетчик 5, цифровое табло б,ключ 7, управляемую линию 8 задержки. На фиг.2 представлены:о -импульсы З 0измеряемой частоты Г,б,б,ъ -сигналына выходах блока 2 уйравления - первом, втором и третьем соответственно; д - сигнал на выходе .ЦАП 14; е,жсигналы на выходах формирователя 9 35импульсов и интегратора 10.;".Устройство работает следующим образом.Перед началом измерения счетчик5, счетчик 13 и интегратор 10 нахо дятся в нулевом состоянии, а в накапливающий сумматор 12 записана "11.Частота измеряется грубо,как и в обычных частотомерах, путем подсчета импульсов М 1, прошедших на счетчик 5 45 через первый ключ 3 за время мерного интервала Т 1. Этот интервал формируется на первом выходе блока 2 управления иэ сигнала опорного генератора 1 (фиг.2 б).50Одновременно на втором выходе блока 2 управления формируется сигнал вспомогательного мерного интервала Т 2, открывающий ключ 7. Он формируется аналогично основному мерному интервалу (например, делением опорной частоты в заданное число раз и выделением импульса определенной полярности). При этом схемой управления обеспечивается выполнение условия Т 2 с Т 1 (фиг.2 В), По окончании Т 2 в, 60 счетчике 13 записывается число й 2, также характеризующее частоту Величина аналогоВого параметра на выходе ЦАП 14 при этом обратно пропорциональна Г, что обеспечит нор мирование результата преобразованияв АЦП 11 относительно периода измеряемой частоты.Кроме того, сигнал измеряемойчастоты Г через УЛЗ 8 поступает наформирователь 9. По фронтам мерногоинтервала Т 1 УЛЗ 8 производит задержку входного сигнала на один периодГ, Формирователь 9 формирует импульсы, начинающиеся по фронтам мерного интервала Т 1 и заканчивающиесяпо приходу второго импульса Г(фиг.2 е), Длительность каждого изэтих двух импульсов с 1 и с зависитот фазовых соотношений спорной и измеряемой частоты, но их разностьоТ=с-с зависит только от измеряемой частоты (с точностью до Т=1/),УЛЗ 8 можно выполнить в виде двухсоединенных последовательно Р-триггеров, .срабатывающих по фронту, причемвход Р первого из них соединен с первым выходом блока 2 управления, обасинхровхода подключены к входу устройства, а выход второго триггера - квходу формирователя 9, роль которогов этом случае может выполнить схемаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,С выхода формирователя 9 .импульсов импульсы с и с поступают наинтегратор 10, определяющий площадькаждого из них (фиг,2 ж) и далее наАЦП 11, осуществляющий нормированиеотносительно Тс и перевод результатав цифровую форму.Перед началом измерения в накапливающий сумматор 12 записывается "1".После измерения с число с/Т , поступающее с выхода АЦП 11, вычитаетсяиз "1", записанной в накапливающемсумматоре 12, а затем, после измерения с, к результату прибавляетсячисло с/Т. Эти операции накапливающий сумматор 12 совершает по сигналам с третьего выхода блока 2 управления (фиг.2 ), которые также осуществляют сброс интегратора 10(фиг.2 ж) .Таким образом, в момент окончанияизмерения в накапливающем сумматоре12 записывается число р=1+дТ/Тр В 0,23Дробная часть этого числапоступает на цифровое табло 6 (наего младшие разряды, а целая - наформирователь 4, который представляет собой устройство, пропускающее навыход все импульсы с первого входа ивырабатывающее один импульс при появлении "1" на втором входе. Оно можетбыть выполнено в виде Формирователяимпульса из перепада, подключенногок вхсду схемы ИЛИ. Если рЪ 1, то Формирователь 4 формирует один импульс,увеличивающий записанное в первомсчетчике 5 число до И+1. Если рс 1,то формирователь 4 импульса не формирует. Чтобы избавиться от систематической погрешности, на старшие разряды цифрового табло б подается кодчисла, записанного в счетчике 5Фуменьшенного на единицу.Повышение точности измерення посравнению с известным устройствомобъясняется следующим,Так как импульсы г иг, формйруемые в Формирователе 9 с помощьюУЛЭ 8, имеют длительность в пределах(1-)Т и, следовательно, повторяющиеся с высокой точностью Фронты,то при определении аТ=г -г путем2их интегрирования с дальнейшим преобразованием в цифровую Форму устраняется ошибка, вызванная .конечнымбыстродействием формирователя 9Использование для определения норми рующей величины Т последовательно .соединенных ключа 7, счетчика 13 иЦАП 14 позволяет с высокой точностьюопределить Тх и сохранить результатнеизменным в течение всего процессаизмерения, что важно для нормированияи г с одинаковыми коэффициентаьы. Использование для определения йТнакапливающего сумматора 12 позволяет Фиксировать результат измеренияг. и г сразу же. после окончания ихизмерения, устраняя тем самым по-:грешность, возникающую в известномустройстве в результате саморазрядаинтеграторов и дрейфа устройства вычитания.Использование новых элементовформирователя дополнительных импульсов, второго ключа, второго счетчика,ЦАП, управляемой линии задержки, накапливающего сумматора и связей - выгодно отличает предлагаемое устройство .от известного, так как позволяетувеличить точность измерения частотыпри малых интервалах измерения,Формула изобретенияУстройство для измерения частотысигналов, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, блокуправления и ключ, второй вход которого является входом устройства, последовательно соединенные первый счет.чик и цифровое табло, последовательно соединенные Формирователь импульсов, интегратор и аналого-циФровойпреобразователь, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью повыаения30точности измерения, в него введены,формирователь дополнительньис импульсов, управляемая линия задержки, накапливающий сумматор и последовательно соединенные дополнительный ключ,второй счетчик и цифроаналоговый пре 15 образователь, выход которого подклю- .чен к второму входу аналого-цифрового преобразователя, выход последнегосоединен с первым входом .накапливающего сумматора, второй вход посюйдне 20 го подключен к второму входу интегратора и к первому выходу блока управления, второй выход .которого соединен с управляющим входом дополйительного ключаинформационный вход кото 25 рого соединен с вторым входом управляемой линии задержки и с входом устройства, выход ключа соединен с первым входом Формирователя дополнительных импульсов, второй вход которогоЗ 0 подключен к первому выходу накапливающего сумматора, второй выход последнего соединен с вторым входом цифрового табло, при этом второй входуправляемой линии задержки подключен5 к управляющему входу ключа ипервомувходу формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходомуправляемой линии задержки, а выходФормирователя до;олнительнйх импуль"ов подключен к входу первого счетчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры. Л "Энергияп, 1973.45 2. Авторское свидетельство СССРР 482692, кл. 0 01 й 23/02, 11,05.73, 991324991324 Составитель Л.Воронинаактор А,Козориз Техред Е.Харитончик Корр М. Коста Под ССР ое аэ д.4/5 лиал ППП фПатентф, г,Ужгород, ул.Проектна 4/62 Т ВНИИПИ Гос по делам 113035, мо