SU1553914A1 - Цифровой частотомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике электрорадиоизмерений и может использоватьс  дл  измерени  частоты периодических сигналов при наличии широкополосных шумов. Цифровой частотомер содержит формирующий блок 1, элемент 4 совпадени , счетчик 6 импульсов, генератор 7 импульсов, врем задающий блок 8. Введение блока 2 задержки, элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 и делител  5 частоты позволило уменьшить вли ние широкополосных шумов на точность измерени  частоты и повысить помехоустойчивость. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

(Л С

Пуск

СЛ

сл

со со

Фие.1

Изобретение относитс  к технике электрорадиоизмерений и может быть использовано дл  измерени  частоты периодических сигналов при наличии широкополосных шумов.

Цель изобретени  - повышение точности и помехоустойчивости.

На фиг. 1 приведена структурна  схема цифрового частотомера} на фиг. 2 и 3 - схемы формирующего и врем задающего блоков соответственно на фиг. 4 - временные диаграммы работы цифрового частотомера.

Цифровой частотомер содержит последовательно соединенные формирующий блок (ФБ) 1, блок 2 задержки (Б3 элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, элемент 4 совпадени  (ЭС), делитель 5 частоты (ДЧ) и счетчик 6 импульсов (СИ), а также последовательно соединенные генератор 7 импульсов ,(ГИ) и врем задающий блок (ВЗБ) 8, выход которого подключен к второму входу ЭС 4. Выход ГИ 7 объединен с синхронизирую- щими входами БЗ 2, третьим входом ЭС 4 и ФБ 1, выход которого соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3. Дополнительные входы ДЧ 5, СИ 6 и ВЗБ 8 объединены с входом Пуск цифрового частотомера.

Формирующий блок 1 цифрового час- ,тотомера содержит усилитель-ограничи тель 9, вход которого  вл етс  входом формирующего блока 1 и D-триггер 10, D-вход которого подключен к выходу усилител -ограничител  9. Синхровход D-триггера 10  вл етс  синхронизирующим входом формирующего блока 1, а выход - выходом блока 1.

Врем задающий блок 8 содержит элемент 11 совпадени , первый вход которого  вл етс  входом врем задающего блока 8, врем задающий делитель 12, вход которого подключен к выходу эле мента 11 совпадени , RS-триггер 13, R-вход которого подключен к выходу врем задающего делител  12, S-вход  вл етс  дополнительным входом врем  задающего блока 8, подключенным к входу Пуск частотомера, а выход содинен с вторым входом элемента совпадени  11 и  вл етс  выходом врем - задающего блока 8.

Цифровой частотомер работает следующим образом.

На вход формирующего блока 1 поступает гармонический сигнал, который при помощи усилител -ограничител  9

10

15

( 25

539144

преобразуетс  в пр моугольные импульсы со скважностью, приблизительно равной двум (импульсы типа меандр). Эти импульсы прив зываютс - при помощи D-триггера 10 по фронту и срезу к последовательности квантующих импульсов , поступающих с генератора 7 импульсов на синхровход D-триггера 10. Сформированные в ФБ 1 импульсы задерживаютс  блоком 2 задержки на п тактов квантующей последовательности. Блок 2 задержки может быть выполнен на D-триггерах или на регистре сдвига . Импульсы на выходах формирующего блока 1 и блока 2 задержки приведены на фиг. 4а1„ 61. Эти импульсы посту

пают на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, на выходе которого формируютс  импульсы, приведенные на фиг. 4 в1. Длительность f сформированных импульсов равна времени задержки

n-t

о

(1)

где п - число тактов задержки;

t0 - период следовани  квантующих импульсов.

Далее эти импульсы поступают на элемент 4 совпадени , на третий вход которого поступают квантующие импульсы , а на второй вход - импульс длительностью Тиэл, с выхода врем задаю- щего блока 8. Импульсы с выхода элемента 4 совпадени  поступают на делитель 5 частоты. За врем , равное одному периоду входного сигнала с частотой F, на выход делител  5 частоты поступает 2п импульсов. При выборе коэффициента делени  делител  5, равном п, за врем  измерени  Т, счетчик 6 фиксирует

иэм

N

2F-T

(2)

импульсов. Импульсы, соответствующие заданному времени измерени , формируютс  врем задающим блоком 8. На его выходе длительность импульса

иэм

N,

(3)

где NQ - коэффициент делени  врем - задающего делител  12 частоты .

Как видно из формулы (2),число N импульсов, зафиксированных счетчиком 6 (счетчик подключен к индикатору) соответствует измеренной частоте. При

5155

работе с сигнапами, в которых отсутствуют широкополосные шумы, погрей- ность цифрового частотомера така  же, как погрешность известного частотомера . При наличии широкополосных шумов погрешность классического цифрового частотомера резко увеличиваетс  иэ- эа по влени  ложных переходов измер емого сигнала через нулевой уровень (фиг. 4а2). В предлагаемом устройстве эта погрешность существенно уменьшаетс , поскольку средн   длительность Ј положительных импульсов с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3

О 7-0 12 -i(,3

Эти импульсы показаны на фиг. 4в2.

Цифровой частотомер обеспечивает высокую точность измерени  при наличии широкополосных шумов. В результате расшир етс  динамический диапазон измер емых сигналов. Тракты (формирующий блок 1) цифровых частотомеров  вл ютс  широкополосными, поэтому в трактах действуют широкополосные шумы . Ложные переходы через нулевой уровень про вл ютс  при

m ЧГ/РШ 3 ,(5)

где Рц, - среднеквадратична  частота

шума,

q - отношение сигнал-шум.Как видно из (5), дл  обеспечени  высокой точности измерени  необходимо , чтобы отношение сигнал-шум удовлетвор ло условию

Ч 3FW/F.(6)

Например, при F ш 50 МГц, F 1 кГц необходимо, чтобы q 15-Ю3 При уровне шумов, равном 10 мкВ устой чива  работа частотомера наблюдаетс  при уровне измер емого сигнала более 0,15В.

Таким образом, цифровой частотомер , в сравнении с известным позво- л ет повысить точность и помехоустой539

. Q ) 5

20 25

30

40

50 146

чивость измерений частоты при наличии широкополосных шумов.

Claims (3)

1.Цифровой частотомер, содержащий формирующий блок, вход которого  вл етс  входом частотомера,элемент совпадени , счетчик импульсов и последовательно соединенные генератор импульсов и врем задающий блок, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам элемента совпадени , отлич а ю щ и и - с   тем, что, с целью повышени  точности и помехоустойчивости, в него введены делитель частоты и последовательно включенные блок задержки и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к третьему входу элемента совпадени , причем выход генератора импульсов соединен с синхронизирующими входами блока задержки и формирующего блока, выход которого подключен к второму входу элемента.ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входу блока задержки, вход делител  частоты соединен с выходом элемента совпадени , а выход с входом счетчика импульсов, дополнительные входы счетчика импульсов, делител  частоты и врем задающего блока подключены к входу Пуск частотомера .

2.Частотомер поп. 1, отличающийс  тем,что формирующий блок содержит последовательно соеди ненные усилит ель-ограничит ель и триггер, синхровход которого  вл етс  синхронизирующим входом формирующего блока, а выход - выходом формирующего блока.

3.Частотомер по п. 1, отличающийс  тем, что врем эадат- щий блок содержит последовательно соединенные элемент совпадени , врем за- дающий делитель и RS-триггер, 5-пход которого  вл етс  дополнительным входом врем задающего блока, :ч выход подключен к второму входу элемента совпадени  и  вл етс  выходом врем задающего блока.

al

smil ii

IT