Устройство для измерения частоты сигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

Союз Советскик

Социалнстнческик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.07.81 (21) 3322244/18-21

Р 1М К„з

6 01 и 23/02 (53) УДК 621. 317. 7 (088. 8) с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

С,ССР

В0 делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2301ЯЗ. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 2301.83 (72) Автор изобретения

С.В.Большаков

У ", "

Ленинградский электротехнический институт свяэй--.. им. проф., М.A. Бонч-Бруевича (71) Заявитель (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 вы-е ход триггера соединен с вторым входом ключа, выход опорного генератора - с

::вторым, входом ДПКД, а вход устройст.ва — с вторыми входами грубого и точного счетчиков (11.

Недостаток известного устройстванизкая точность измерения.

Наиболее близким по своей технической .сущности к изобретению является устройство, содержащее последователь-. но соединенные опорный генератор, блок управления и ключ, второй вход которого является входом устройства, последовательно соединенные первый счетчик и цифровое табло, последовательно соединенные Формирователь импульсов, интегратор и аналого-цифровой преобразователь (2 ).

Недостаток известного устройстванизкая точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения частоты сигналов, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, блок управления и ключ, второй вход которого является входом устройства, последовательно соединенные первый счетчик и цифровое табло, последовательно соединенные формирователь импульсов, интегратор и аналого-цифровой преобразователь, введены формирователь дополнительных импульсов, управляемая линия задержки, накапливающий сумматор и последовательно соединенные дополнительный ключ, второй счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя,,выход последнего соединен с первым входом накапливающего суммато25 ра, второй вход последнего подключен к второму входу интегратора и к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с управляющим .входом дополнительного ключа, информационный вход которого соединен с

99132 4 вторым входом управляемой линии задержки и с входом устройства, выход ключа соединен с первым входом формирователя дополнительных импульсов, второй вход которого подключен к первому выходу накапливающего сумматора, 5 второй выход последнего соединен с вторым входом цифрового табло, при этом второй вход управляемой линии задержки подключен к управляющему входу ключа и первому входу формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом управляемой линии задержки, а выход формирователя дополнительных импульсов подключен к входу первого счетчика.

15 на фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения частоты сигналов; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит опорный генератор 1, блок 2 управления, ключ 3, формирователь 4 дополнительных импульсов, счетчик 5, цифровое табло 6, ключ 7, управляемую линию 8 задержки (УЛЗ), формирователь 9 импульсов, интегратор 10, аналого-цифровой преобразователь 11 (АЦП), накапливающий сумматор 12, счетчик 13, цифроана- .логовый преобразователь 14 (ЦАП). . На фиг.2 представлены:а -импульсы измеряемой частоты f ;б,б,ъ -сигналы на выходах блока 2 уйравления — первом, втором и третьем соответственно; д — сигнал на выходе .ЦАП 14; е,жсигналы на выходах формирователя 9 35 импульсов и интегратора 10.;Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения счетчик

5, счетчик 13 и интегратор 10 нахо- 4О дятся в нулевом состоянии, а в накапливающий сумматор 12 записана "1".

Частота измеряется грубо,как и в обычных частотомерах, путем подсчета импульсов N1, прошедших на счетчик 5 45 через первый ключ 3 за время мерного интервала Т1 Этот интервал формируется на первом выходе блока 2 управления иэ сигнала опорного генератора

1 (фиг.2б).

S0

Одновременно на втором выходе блока 2 управления формируется сигнал вспомогательного мерного интервала

Т2, 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

Т2с Т1 (фиг. 2 &) . По окончании Т2 в счетчике 13 записывается число N2, также характеризующее частоту

Величина аналогового параметра на выходе ЦАП 14 при этом обратно пропорциональна f„, что обеспечит нор- 65 мирование результата преобразования в АЦП 11 относительно периода изме» ряемой частоты.

Кроме того, сигнал измеряемой частоты Г„ через УЛЗ 8 поступает на формирователь 9. По фронтам мерного интервала Т1 УЛЗ 8 производит задержку входного сигнала на один период

Формирователь 9 формирует импульсы, начинающиеся по фронтам мерного интервала Т1 и заканчивающиеся по приходу второго импульса Г„ (фиг.2e) . Длительность каждого из этих двух импульсов t1 и t зависит от фазовых соотношений спорной и измеряемой частоты, но их разность дТ=t>.-t„зависит только от измеряемой частоты (с точностью до Т„=1/fq) .

УЛЗ 8 можно выполнить в виде двух соединенных последовательно D-триггеров, срабатывающих по фронту, причем вход Р первого из них соединен с первым выходом блока 2 управления, оба синхровхода. подключены к входу устройства, а выход второго триггера - к входу формирователя 9, роль которого в этом случае может выполнить схема

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, С выхода формирователя 9 .импульсов импульсы t< и t< поступают на интегратор 10, определяющий площадь каждого из них (фиг.2m) и далее на

AIlII 11, осуществляющий нормирование относительно Ту, и перевод результата в цифровую форму.

Перед началом измерения в накапливающий сумматор 12 записывается "1".

После измерения t< число t /T, поступающее с выхода AVII 11, вычитается из "1", записанной в накапливающем сумматоре 12, а затем, после измерения t, к результату прибавляется число t>/Т . Эти операции накапливающий сумматор 12 совершает по сигналам с третьего выхода блока 2 управления (фиг.2 ), которые также осуществляют сброс интегратора 10 (фиг.2ж) .

Таким образом, в момент окончания измерения в накапливающем сумматоре

12 записывается число р=1+дТ/Т,, ре(0,23. Дробная часть этого числа поступает на цифровое табло 6 (на его младшие разряды, а целая — на формирователь 4, который представляет собой устройство, пропускающее на выход все импульсы с первого входа и вырабатывающее один импульс при появлении "1" на втором входе. Оно может быть выполнено в виде Формирователя импульса из перепада, подключенного к вхсду схемы ИЛИ. Если рЪ1., то Формирователь 4 формирует один импульс, увеличивающий записанное в первом счетчике 5 число до И+1. Если р<1, то формирователь 4 импульса не формирует. Чтобы избавиться от систематической погрешности, на старшие раз991324

Ряды цифрового табло б подается код числа, записанного в счетчике 5 уменьшенного на единицу.

Повышение точности измерення по сравнению с известным устройством объясняется следующим.

Так как импульсы t„ и t<, формйруемые в формирователе 9 с помощью

УЛЭ 8, имеют длительность в пределах (1-4)Т> и, следовательно, повторяющиеся с высокой точностью фронты, то при определении а Т= t - t путем

2 их интегрирования с дальнейшим преобразованием в цифровую форму устраняется ошибка, вызван ная . конечным быстродействием формирователя 9 °

Использование для определения норми рующей величины Т последовательно. соединенных ключа 7, счетчика 13 и

ЦАП 14 позволяет са высокой точностью определить Т> и сохранить результат неизменным в течение всего процесса измерения, что важно для нормирования

t< и t2 с одинаковыми коэффициентаьы. Использование для определения dT накапливающего сумматора 12 позволяет фиксировать результат измерения ..г. и t-2 сразу же. после окончания их измерения, устраняя тем самым по-: грешность, возникающую в известном устройстве в результате саморазряда интеграторов 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 позволяет увеличить точность измерения частоты при малых интервалах измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения частоты сигналов, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, блок управления и ключ, второй вход кото

Рого является входом устройства, пос- ледовательно соединенные первый счет.чик и цифровое табло, последовательно соединенные формирователь импульсов, интегратор и аналого-цифровой преобразователь, о т л и ч à ю щ е— е с я тем, что, с целью повыаения

30 точности измерения, в него введены .формирователь дополнительньвс импульсов, управляемая линия задержки, на- капливающий сумматор и последовательно соединенные дополнительный ключ, второй счетчик и цифроаналоговый пре15 образователь, выход которого подклю- . чен к второму входу аналого-цифрового преобразователя, выход последнего соединен с первым входом .накапливающего сумматора, второй вход посюйФдне20 го подключен к второму входу интегратора и к первому выходу блока управления, второй выход .которого соединен с управляющим входом дополйительного ключа,.информационный вход кото25 рого соединен с вторым входом управляемой линии задержки и с входом устройства, выход ключа соединен с первым входом формирователя дополнительных импульсов, второй вход которого

З0 подключен к первому выходу накапливающего сумматора, второй выход последнего соединен с вторым входом цифрового табло, при этом второй вход управляемой линии задержки подключен

35 к управляющему входу ключа и первому входу формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом управляемой линии задержки, а выход формирователя до ;олнительнйх импуль"ов подключен к входу первого счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры. Л., "Энергия", 1973.

45 2. Авторское свидетельство СССР

Р 482692, кл. G 0I и 23/02, 11.05.73.

991324 г

Составитель Л.Воронина

Редактор А.Козориз Техред Е.Харитончик Корректор N,Êîñòà

Заказ 124/62 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4