RU1770916C - Устройство дл измерени частоты - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электронной цифровой технике и может быть использовано в устройствах измерени  частоты элек- трических сигналов, примен емых в системах автоматического регулировани .

Известно устройство дл  измерени  количества периодов измер емого сигнала в течение заданного промежутка времени, содержащее счетчик подсчета целого числа периодов с подключенными к нему схе- мами И.

Недостатком устройства  вл етс  низка  точность измерени , т.к. подсчитываетс  только целое число периодов, прошедших за врем  измерени , и ограни- ченный диапазон измерени  частоты, т.к. период сигнала на минимальной частоте должен быть меньше заданного интервала времени измерени  То, который  вл етс  периодом дискретности цифровой системы и определ етс  из услови  обеспечени  быстродействи  системы регулировани . Поэтому на нижней границе диапазона измерени  частоты системы регулировани  с такими измерител ми тер ют работоспо- собность.

Известно устройство дл  измерени  числа периодов, содержащее первый и второй счетчики, первый и второй элементы И, подключенные к счетным входам соответст- вующих счетчиков, регистр, первый и второй триггеры, блок пересчета, элемент задержки, третий и четвертый элементы И. Оно реализует вычисление полного числа периодов с учетом дробной части периода в заданном интервале времени по формуле

..П (ЛП1 + ГП2)

N n+ „ Ч 1 К - (mi + ma)

где п - полное число периодов;

К - количество импульсов эталонной частоты за врем  измерени ;

mi - количество импульсов эталонной частоты, подсчитанное за врем  от начала измерени  до первого импульса, соответст- вующего началу периода измер емого сигнала;

Ш2 - количество импульсов эталонной частоты от последнего измер емого импульса до окончани  времени измерени .

Недостатком устройства  вл етс  малый диапазон измерени  частоты.

Цель изобретени  - расширение диапазона измерени  частоты в сторону меньших значений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  числа периодов , содержащее первый и второй счетчики, первый и второй элементы И, подключенные к счетным входам соответствующих счетчиков, регистр, первый и второй триггеры , блок пересчета, первый элемент задержки , третий и четвертый элементы И, причем единичный вход первого триггера подключен к шине начала измерени , его единичный выход подключен к первым входам первого, второго, третьего и четвертого элементов И, при этом второй вход первого элемента И соединен с шиной эталонной частоты, нулевой вход второго триггера соединен с нулевым входом первого триггера и вторым входом блока пересчета, единичный вход второго триггера соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, вход первого элемента задержки соединен с третьими входами второго и третьего элементов И, нулевой выход второго триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, а единичный выход второго триггера подключен к второму входу второго элемента И, вход сигнала записи регистра соединен с выходом третьего элемента И, а выходы регистра подключены к установочным входам первого счетчика, вход сигнала записи первого счетчика подключен к выходу второго элемента И, а выходы первого счетчика соединены с установочными входами регистра и первыми входами блока пересчета, третьи входы блока пересчета соединены с выходами второго счетчика, вход установки в нулевое состо ние которого соединен с входами установки в нулевое состо ние первого счетчика и регистра, а также шину измер емого сигнала и шину сигнала окончани  измерени , введены формирователь импульсов удвоенной частоты, вход которого соединен с шиной измер емого сигнала, а выход - с входом первого элемента задержки и третьими входами второго и третьего элементов И, п тый элемент И, первый вход которого соединен с шиной начала измерени , а выход - с входами установки в ноль регистра, первого и второго счетчиков, а второй вход соединен с нулевым выходом второго триггера, шестой элемент И, первый вход которого подключен к шине окончани  измерени , а выход - к нулевым входам первого и второго триггеров, а также ко второму входу блока пересчета, последовательно соединенные второй элемент задержки , вход которого подключен к шине окончани  измерени , седьмой элемент И и третий счетчик, вход установки нул  которого подключен к выходу п того элемента И, а выходы - к четвертым входам блока пересчета , элемент НЕ, включенный между выходом шестого элемента И и вторым входом седьмого элемента И и элемент ИЛИ, включенный между выходами второго счетчика и вторым входом шестого элемента И.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что введение формировател  импульсов , получающего на своем входе измер емый сигнал и формирующего на своем выходе импульсы с удвоенной частотой, которые затем и подсчитываютс  счетчиком импульсов, уменьшает нижнюю границу измерени  частоты вдвое, а введение в устройство элемента ИЛИ, анализирующего наличие законченного полупериода измер емого сигнала и при его отсутствии с помощью элементов НЕ, И и задержки осуществл ющего необходимое расширение интервала времени измерени , при этом третий счетчик фиксирует количество расширений, повышает работоспособность систем регулировани  при еще меньших частотах .

Схема устройства представлена на чертеже .

Устройство дл  измерени  частоты содержит регистр 1, первый 2 и второй 3 счетчики , счетные входы которых подключены соответственно к выходам первого 4 и второго 5 элементов И, первый 6 и второй 7 триггеры, блок пересчета 8, первый 9 и второй 10 элементы задержки, третий 11 и четвертый 12 элементы И, причем единичный вход первого триггера 6 подключен к шине начала измерени  13 и ко входу п того элемента И 14, а его единичный выход подключен к первым входам первого 4, второго 5, третьего 11 и четвертого 12 элементов И, при этом второй вход первого элемента И 4 соединен с шиной эталонной частоты 15, нулевой вход второго триггера 7 соединен с нулевым входом первого тригегра 6, вторым входом блока пересчета 8, выходом шестого

элемента И 16 и входом элемента НЕ 17, единичный вход - с выходом четвертого элемента И 12, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки 9,

вход которого соединен с третьими входами второго элемента И 5 и третьего элемента И 11 и с выходом формировател  импульсов 18, вход которого подключен к шине измер емого сигнала 19, единичный выход вто0 рого триггера 7 соединен со вторым входом второго элемента И 5, вход сигнала записи регистра 1 соединен с выходом третьего элемента И 11, а выходы регистра 1 подключены к установочным входам первого счет5 чика 2, вход сигнала записи которого подключен к выходу второго элемента И 5, а выходы первого счетчика 2 соединены с установочными входами регистра 1 первыми входами блока пересчета 8, выходы вто0 рого счетчика 3 подсоединены к третьим входам блока пересчета 8 и входам элемента ИЛИ 20, выход которого подключен к второму входу шестого элемента И 16, входы установки в нулевое состо ние регистра

5 1, первого 2, второго 3 и третьего 21 счетчиков подключены к выходу п того элемента И 14, второй вход которого соединен с нулевым выходом второго триггера 7 и вторым входом третьего элемента И 11, первый вход

0 шестого элемента И 16 подключен к шине сигнала окончани  измерени  22 и к входу второго элемента задержки 10, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И 23, второй вход которого под5 ключей к выходу элемента НЕ 17, а выход - к счетному входу третьего счетчика 21, выходы которого подсоединены к четвертым входам блока пересчета 8,

Устройство работает следующим обра0 зом.

В исходном состо нии первый 6 и второй 7 триггеры установлены в нулевое состо ние . На нулевом выходе второго триггера 7 сигнал 1. На шину 13 поступает

5 импульс начала измерени , который устанавливает через п тый элемент И 14 регистр 1, первый 2, второй 3 и третий 21 счетчики в нулевое состо ние, а первый триггер 6 - в единичное состо ние. Сигнал с единичного

0 выхода первого триггера 6 поступает на первый 4, второй 5, третий 11 и четвертый 12 элементы И. Через первый элемент И 4 с шины 15 импульсы эталонной частоты начинают поступать на счетный вход первого

5 счетчика 2.

Периодический сигнал измер емой частоты через шину 19 поступает на формирователь импульсов 18, преобразующий этот периодический сигнал в последователь- jnpCTb однопол рных импульсов, возникающих в момент измерени  знака измер емого сигнала, Выходной сигнал формировател  18 через третий элемент И 11 поступает на вход сигнала записи регистра 1, по которому в этот регистр заноситс  с первого счетчика 2 количество импульсов эталонной частоты, подсчитанное за врем  начала измерени  до первого импульса на выходе формировател  импульсов 18, а также через первый элемент задержки 9 и четвертый элемент И 12 устанавливает второй триггер 7 в единичное состо ние,

Импульсы эталонной частоты, продолжа  поступать на счетный вход первого счетчика 2, складываютс  с ранее подсчи- тайным количеством импульсов mi. Каждый последующий импульс, получаемый на выходе формировател  импульсов 18, через третий элемент И 11 поступает на счетный вход второго счетчика 3 и вход записи пер- вого сметчика 2, по которому в первый счетчик 2 перезаписываетс  из регистра 1 количество импульсов mt эталонной частоты , подсчитанное за врем  от начала измерени  до первого импульса с формировател  импульсов 18.

Импульс окончани  измерени  поступает по шине 22 на первый вход шестого элемента И 16 и на вход второго элемента задержки 10. Если второй счетчик 3 не заре- гистрировал ни одного полупериода измер емого сигнала, т.е. после прихода первого импульса все еще нет второго импульса с выхода формировател  импульсов 18, то сигнал с выхода второго элемента задержки 10 при отсутствии сигнала на входе элемента НЕ 17 проходит через седьмой элемент И 23 на счетный вход третьего счетчика 21. Сигнал на второй вход блока пересчета 8 не поступает. Приход нового импульса начала измерени  с шины 13 не вли ет на работу устройства, так как триггеры 6 и 7 не были установлены в исходное положение. Устройство продолжает работать до прихода нового импульса окон.чзни  измерени  пс шине 22, Если второй счетчик 3 зарегистрировал хот  бы один полный полупериод сигнала измер емой частоты, то на второй вход шестого элемента И 16 через элемент 20 поступит разрешающий сигнал и тогда выходной сигнал шестого элемента И 16 поступит на входы установки в нуль триггеров 6 и 7 и на второй вход блока пересчета 8, по которому в блок пересчета 8 со счетчика 3 заноситс  целое количество п подсчитан- ных полупериодов, с первого счетчика 2 заноситс  сумма (ггп + та) количества импульсов гл2 эталонной частоты, подсчитанного за врем  от начала измерени  до

первого импульса с формировател  импульсов 18, и количества импульсов т2 эталонной частоты от последнего импульса, прошедшего от формировател  импульсов 18, до импульса окончани  измерени , дошедшего до второго входа блока пересчета 8, ас третьего счетчика 21 - количество расширений интервала измерени  Ј дл  вычислени  частоты по формуле

г

1

П +

П (ГГИ + ГП2)

1+1 I K(E+1)-(mi +m-2)j где f - измер ема  частота, К - количество импульсов эталонной частоты за один ин- тервал измерени .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  частоты, содержащее первый и второй счетчики, первый и вторй элементы И, подключенные к счетным входам соответствующих счетчиков , регистр, первый и второй триггеры, блок пересчета, первый элемент задержки, третий и четвертый элементы И, причем единичный вход первого триггера подключен к шине начала измерени , его едини ный выход подключен к перым входам первого, второго, третьего и четвертого элементов И, при этом второй вход первого элемента И соединен с шиной эталонной частоты, нулевой вход второго триггера соединен с нулевым входом первого триггера и вторым входом блока пересчета, единичный вход второго триггера соединен с выходом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента задержки , вход первого элемента задержки соединен с третьими входами второго и третьего элементов И, нулевой выход второго триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, а единичный выход второго триггера подключен к второму входу второго элемента И, вход сигнала записи регистра соединен с выходом третьего элемента И, а выходы регистра подключены к установочным входам первого счетчика, вход сигнала записи первого счетчика подключен к выходу второго элемента И, а выходы первого счетчика соединены с установочными входами регистра и первыми входами блока пересчета, третьи входы блока пересчета соединены с выходами второго счетчика, вход установки в нулевое состо ние которого соединен с входами установки в нулеЕюе состо ние первого счетчика и регистра, а тзкже шину измер емого сигнала и шину сигнала окончани  измерени , отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона измерени , в него введены формирователь импульсов удвоенной частоты, вход которого соединен с шиной измер емого сигнала, а выход - с входом первого элемента задержки и третьими входами второго и третьего элементов И, п тый элемент И, первый вход которого соединен с шиной начала измерени , а выход - с входами установки в О регистра, первого и второго счетчиков, а второй вход соединен с нулевым выходом второго триггера, шестой элемент И, первый вход которого подключен к шине окончани  измерени , а выход- к нулевым входам первого и второго

   0

   триггеров, а также к второму входу блока пересчета, последовательно соединенные второй элемент задержки, вход которого подключен к шине окончани  измерени , седьмой элемент И и третий счетчик, вход установки О которого подключен к выходу п того элемента И, а выходы - к четвертым входам блока пересчета , элемент НЕ, включенный между выходом шестого элемента И и вторым входом седьмого элемента И и элемент ИЛИ, включенный между выходами второго счетчика и вторым входом шестого элемента И.