[go: up one dir, main page]

SU918873A1 - Digital frequency meter - Google Patents

Digital frequency meter Download PDF

Info

Publication number
SU918873A1
SU918873A1 SU802919746A SU2919746A SU918873A1 SU 918873 A1 SU918873 A1 SU 918873A1 SU 802919746 A SU802919746 A SU 802919746A SU 2919746 A SU2919746 A SU 2919746A SU 918873 A1 SU918873 A1 SU 918873A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
frequency
input
output
inputs
phase discriminator
Prior art date
Application number
SU802919746A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Данилович Никифоров
Константин Георгиевич Красноселов
Владимир Иванович Головин
Владимир Александрович Гасилов
Игорь Александрович Журавлев
Александр Елисеевич Пыров
Борис Иванович Ветлугин
Original Assignee
Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта filed Critical Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority to SU802919746A priority Critical patent/SU918873A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU918873A1 publication Critical patent/SU918873A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Description

(54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР(54) DIGITAL FREQUENCY

Изобретение относитс  к преобразовател м частотной формы представлени  информации в цифровую и может быть использовано в различных измерительных , преобразовательных приборах , системах автоматического управлени  с частотно-импульсными датчиками и системах передачи информации.The invention relates to converters of the frequency form of information representation in digital and can be used in various measuring and converting devices, automatic control systems with frequency-pulse sensors and information transmission systems.

Известно цифровое устройство дл  измерени  частоты/ Основанное на подсчете целого числа периодов и учете дробной части периода в эталонном интервале времени измерени , начало которого совпадает с началом периода измер емой част рты til .A digital device for frequency measurement is known / Based on counting an integer number of periods and taking into account the fractional part of a period in the reference measurement time interval, the beginning of which coincides with the beginning of the period of the measured mouth part til.

Недостаток этого устройства - необходимость . синхронизации эталонного интервалах периодом измер емой час-, тоты, что приводит к неполному ис . пользованию входной информации при последовательных измерени х, а следовательно к снижению точнсз1сти измерений и неточной оценке скорости измерени  частоты по двум соседним ин- тервалам измерений.The disadvantage of this device is a must. synchronization of the reference intervals with the period of the measured frequency, and the frequency, which leads to an incomplete measurement. the use of input information for successive measurements, and, consequently, to a decrease in the measurement accuracy and an inaccurate estimate of the speed of measurement of the frequency from two adjacent measurement intervals.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретений  вл етс  цифровой частотомер, содержащий реверсивный счетчик, делитель опорной частоты, набор элементов совпадени , элемент сборки, регистр пам ти и схему синхронизации момента записи информации из реверсивного счетчика в регистр с импульсами измер емой частоты 2.1,The closest in technical essence to the present invention is a digital frequency meter comprising a reversible counter, a reference frequency divider, a set of coincidence elements, an assembly element, a memory register and a timing circuit for recording information from a reversible counter into a register with measured frequency 2.1 pulses.

Это устройство обладает высоЫм быстродействием, возможностью получени  умноженного значени  измер емой частоты.This device has a high speed, the possibility of obtaining a multiplied value of the measured frequency.

Недостатком его  вл етс  низка  точность из-за нестабильного интервала времени между моментами переноса информации в ёыходной регистр. .Кроме того, умноженное значение измер емой частоты воспроизводитс  с большой динамической ошибкой, а при -низкой измер емой частоте запаз39 дывание переноса информации в выходной регистр, обусловленное синхронизацией переноса сигналами измер емой частоты, приводит к по влению колебатальных переходных процессов. Эти недостатки ограничивают области применени  устройства. Цель изобретени  - повышение точности измерений, расширение диапазона измер емых частот и функциональных возможностей за счет возможности получени  умноженного значени  измер емой частоты и частоты, пропорциональной ее производной. Поставленна  цель достигаетс  тем что в ЦЧФРОВОЙ частотомер, содержащий реверсивный счетчик, делитель опорной частоты, выходы которого входам группы подключены к первым совпадени , входы которой элементов подключены к входам элемента сборки, и ключ,счетный вход делител  опорной частоты соединен с шиной опорной частоты, введены фазовый дискриминатор , два ключа и делитель частоты , причем управл ющие входы первого и второго ключей подключены к первому выходу фазового дискриминатора , второй вьход которого подключен к управл ющему входу третьего ключа, информационный вход которого соединен с шиной опорной частоты, а выход с суммирующим входом реверсивного счетчика и одним из входов элемента сборки, выход которого подключен к информационным входам первого и второго ключей, выход последнего из которых через дополни тел ьный делитель частоты подключен к первому входу фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с шиной измер емой частоты, выход первого ключа соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выходы разр дов которого подключены ко вторым входам группы элементов совпадени . На чертеже представлена структурна  схема цифрового частотомера. Цифровой частотомер содержит реверсивный счетчик 1, делитель 2 опор ной частоты, группу 3 элементов совпадени , элемент 4 сборки фазовый дискриминатор 5, дополнител1зный делитель 6 частоты, ключи 7, 8 и 9. Вы ходами устройства  вл ютс  выходы реверсивного счетчика 1, код которог измен етс  пропорционально измер емой частоте, выход ключа 7, формирую щего умноженное значение измер емой частоты и выходы ключей 8 и 9 формирующих частоту, пропорциональную производной измер емой частоты. Частотомер  вл етс  след щей системой с частотной формой представлени  информации. Сравнение измер емой частоты с частотой обратной св зи осуществл етс  по фазе с помощью фазового дискриминатора 5. Разность фаз преобразуетс  в частоту с помощью ключей 8 и 9. Эта частота интегрируетс  реверсивным счетчиком 1, код которого преобразуетс  в пропорциональную частоту делителем 2, элементами совпадени  группы 3 и элементом k сборки. Делитель 6 служит дл  согласовани  масштабов частоты, пропорциональной коду реверсивного счетчика, с входной частотой. . Наличие двух интеграторов в замкнутом контуре след щей системы (реверсивного счетчика и интегральной зависимости между частотой и фазой сигнала обратной св зи) может вызвать автоколебани . Поэтому дл  обеспечени  устойчивости схемы измерени , и получени  качественных переходных процессов частота с входа реверсивного счетчика 1, среднее значение которой пропорционально производной выходного кода реверсивного счетчика, суммируетс  (с учетом знака производной ) с частотой сигнала обратной св зи элементом и ключом 7. Код реверсивного счетчика 1 подаетс  на управл ющие вхоДы группы 3 элементовсовпадени . На импульсные входы каждого элемента совпадени  группы 3 от делител  2 подаетс  частота , пропорциональна  весу разр да реверсивного счетчика, соединенного с управл ющим входом этого элемента совпадени . Элемент А сборки суммирует частоты, пропорциональные весам разр дов реверсивного счетчика, в которых записаны единицы, т.е. на выходе этой цепи формируетс  частота,пропорциональна  коду в реверсивном счетчике f. f N оых N +1 где N - код в реверсивном счетчике; mcw максимальное значение N; - опорна  частота. Дл  получени  умно хенного значени  частоты величина опорной частоты должка удовлетвор ть условию 7 В исходном ..состо нии фазового дискриминатора 5 ключи 8 и 9 закрыты, ключ 7, подключенный к выходу фазового дискриминатора 5 через инверсный вход открыт. При поступлении импульса входной частоты раньше импульса часто ты обратной св зи фазовый дискриминатор 5 переходит во второе состо ние, при котором ключ 8 открываетс , импул сы с частотой х поступают на сумми рующий вход реверсивного счетчика 1 и суммируютс  элементом 4 с частотой пропорциональной коду реверсивного . счетчика 1, до.тех пор, пока не выра ботаетс  импульс на выходе делител  6 и фазовый дискриминатор 5 не вернетс  в исходное состо ние. При более раннем приходе импульса с выхода делител  6 фазовый дискри |инатор 5 переходит в третье состо ние, при котором открываетс  ключ 9 и закрываетс  ключ 7. При этом импульсы-частоты,, пр )порциональной коду реверсивного счетчика, начинают поступать на вычитающий вход реверсивного счетчика 1 и отключаютс  со входа делител  6, что эквивалентно вычитанию из частоты обратной св зи частоты, поступаю щей на вычитающий вход. При приходе импульса входной частоты фазовый дискриминатор 5 возвращаетс  в исходное состо ние. , В установившемс  режиме работы при посто нной входной частоте число в счетчике 1 пропорционально входной частоте, частота на выходе ключа 7 равна входной частоте, умноженной на коэффициент делени  делител  6. Входные импульсы и импульсы на выходе делител  6 совпадают не только по частоте, но и по фазе с точностью до периода умноженной частоты на входе делител  6. Точное совпадение фаз входных импульсов обратной св зи невозможно , поэтому фазовый дискриминатор срабатывает на каждом периоде, пропуска  на суммирующий (вычитающий) вход реверсивного счетчика 1 один импульс. Этот же импульс суммируетс  с умноженной частотой в цепи обратной св зи (вычитаетс  из нее). Таким образом, пульсации числа в счетчике 1 на единмцу младшего разр да характерные дл  цифровых систем, измерени , наблюдаютс  и в предлагаемом устройстве. При увеличении (уменьшении) входной частоты на выходе фазового дискриминатора 5, соединенном с ключом 8(9) по вл ютс  импульсы с некоторой скважностью. Ключ 8(9) пропускает на суммирующий (вычитающий) вход счетчика 1 пачки импульсов, увеличивающие .(уменьшающие) содержимое счетчика 1 до тех пор, пока фазы входного сигнала и сигнала обратной св зи не совпадут . При посто нной скорости изменени  входной частоты скважность на выходе фазового дискриминатора Q устанавливаетс  такой величины, что скорость изменени  кода в счетчике 1, равна  входной частоте, пропорциойальна скорости и:зменени  входной частоты. Максимальна  динамическа  ошибка отслеживани  частоты, измен ющейс  с посто нной скоростью, в известном циклическом частотомере в 1,5 раза больше, чем в предлагаемом-след щем частотомере. Также отсутствует динамическа  ошибка умноженного значени  измер емой частоты на выходе ключа предлагаемого устройства в этом режиме . При исчезновении входной частоты в известном устройстве исчезает перенос информации в выходной регистр, что приводит к сохранению последнего измеренного значени  частоты на неограниченное врем . Предлагаемый частотомер этим недостатком не обладает, так как изменение кода в реверсивном счетчике начинаетс  до окончани  периода входной частоты. Использование фазового дискриминатора в качестве сравнивающего элемента в частотомере,  вл ющемс  цифре вой след щей системой с частотной формой представлени  информации,позвол ет обеспечить высокую точность сравнени  измер емой частоты и частоты обратной св зи. За счет коррекции умнохенного значени  измер емой частоты и изменени  числа в реверсив:ном счетчике в конце каждого периода входной частоты существенно уменьша;Ютс  динамические ошибки в умноженном значении измер емой частоты, в 1,5 раза уменьшаютс  динамические ошибки в измеренном значении частоты, расшир етс  область устойчивости частотомера в диапазоне низких частот . формула изобретени  Цифровой частотомер, содержащий реверсивный счетчик, делитель опорной частоты, выходы которого подклюThe disadvantage of it is low accuracy due to the unstable time interval between the moments of transfer of information in the output register. Moreover, the multiplied value of the measured frequency is reproduced with a large dynamic error, and at a low measured frequency, the transfer of information to the output register, due to the synchronization of the transfer by signals of the measured frequency, results in the appearance of oscillatory transients. These disadvantages limit the application of the device. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy, expanding the range of measured frequencies and functionality due to the possibility of obtaining a multiplied value of the measured frequency and frequency proportional to its derivative. The goal is achieved by the fact that in the CCFR frequency counter containing a reversible counter, a reference frequency divider, the outputs of which the group inputs are connected to the first match, the inputs of which elements are connected to the inputs of the assembly element, and a key, the count input of the frequency divider is connected to the reference frequency bus, entered phase discriminator, two keys and a frequency divider, with the control inputs of the first and second keys connected to the first output of the phase discriminator, the second input of which is connected to the control input the third key, the information input of which is connected to the frequency reference bus, and the output with the summing input of the reversible counter and one of the inputs of the assembly element whose output is connected to the information inputs of the first and second keys, the output of the last of which is connected via an additional frequency divider the first input of the phase discriminator, the second input of which is connected to the bus of the measured frequency, the output of the first switch is connected to the subtractive input of the reversible counter, the outputs of the bits of which are connected to the second m inputs of the group of matching elements. The drawing shows a block diagram of a digital frequency meter. The digital frequency meter contains a reversible counter 1, a divider 2 of the reference frequency, a group of 3 coincidence elements, an assembly element 4, a phase discriminator 5, an additional frequency divider 6, keys 7, 8, and 9. You devices are reversible counter 1 outputs, the code of which changes is proportional to the measured frequency, the output of the switch 7, which forms the multiplied value of the measured frequency, and the outputs of the switches 8 and 9, which form a frequency proportional to the derivative of the measured frequency. A frequency meter is a tracking system with a frequency form of information representation. The comparison of the measured frequency with the feedback frequency is carried out in phase using phase discriminator 5. The phase difference is converted to frequency using keys 8 and 9. This frequency is integrated by reversing counter 1, the code of which is converted to proportional frequency by divider 2, by matching elements of the group 3 and the assembly element k. Divider 6 serves to match the frequency scales, proportional to the reversible counter code, with the input frequency. . The presence of two integrators in a closed loop tracking system (a reversible counter and an integral relationship between the frequency and phase of the feedback signal) can cause self-oscillations. Therefore, to ensure the stability of the measurement circuit and to obtain high-quality transients, the frequency from the input of the reversible counter 1, the average value of which is proportional to the derivative of the output code of the reversible counter, is summed (taking into account the sign of the derivative) with the frequency of the feedback signal by the element and key 7. Reverse counter code 1 is applied to the control inputs of a group of 3 match elements. The pulse inputs of each coincidence element of group 3 from divider 2 are supplied with a frequency proportional to the weight of the discharge of the reversible counter connected to the control input of this coincidence element. Assembly element A sums the frequencies proportional to the weights of the bits of the reversible counter, in which the units are written, i.e. At the output of this circuit, a frequency is formed, proportional to the code in the reversible counter f. f N oy N +1 where N is the code in the reversible counter; mcw is the maximum value of N; - reference frequency. In order to obtain an intelligent frequency value, the frequency reference value must satisfy condition 7 In the initial state of phase discriminator 5, keys 8 and 9 are closed, key 7 connected to the output of phase discriminator 5 through the inverse input is open. When the input frequency pulse arrives before the feedback frequency pulse, the phase discriminator 5 enters the second state, in which key 8 opens, pulses with frequency x are fed to summing input of reversible counter 1 and summed by element 4 with a frequency proportional to the reversing code. counter 1, until then. until the pulse at the output of the divider 6 is developed and the phase discriminator 5 is returned to its original state. With an earlier arrival of the pulse from the output of the divider 6, the phase discriminator 5 enters the third state, in which the key 9 opens and the key 7 closes. At the same time, the frequency pulses, etc., of the reversible counter code begin to flow to the reverse subtracting input counter 1 and are disconnected from the input of the divider 6, which is equivalent to subtracting from the feedback frequency the frequency fed to the subtracting input. Upon arrival of the input frequency pulse, the phase discriminator 5 returns to the initial state. In the established mode of operation at a constant input frequency, the number in counter 1 is proportional to the input frequency, the frequency at the output of switch 7 is equal to the input frequency multiplied by the division factor of divider 6. The input pulses and pulses at the output of divider 6 coincide not only in frequency, but also out of phase with an accuracy of the period of the multiplied frequency at the input of the divider 6. Exact coincidence of the phases of the input feedback pulses is impossible; therefore, the phase discriminator works on each period, skipping to the summing (subtracting) input rever 1 ivnogo one pulse counter. The same pulse is summed with the multiplied frequency in the feedback circuit (subtracted from it). Thus, the ripple numbers in counter 1 per unit low-order characteristic of digital systems, measurements, are also observed in the proposed device. When increasing (decreasing) the input frequency at the output of the phase discriminator 5, connected to the key 8 (9), pulses appear with a certain duty ratio. Key 8 (9) transmits to the summing (subtracting) input of counter 1 of a burst, increasing (decreasing) the contents of counter 1 until the phases of the input signal and feedback signal match. At a constant rate of change of the input frequency, the duty cycle at the output of the phase discriminator Q is set to such a value that the rate of change of the code in counter 1 is equal to the input frequency proportional to the speed and: change the input frequency. The maximum dynamic frequency tracking error, which varies with a constant speed, is 1.5 times larger in the known cyclic frequency meter than in the proposed-following frequency meter. There is also no dynamic error of the multiplied value of the measured frequency at the output of the key of the proposed device in this mode. With the disappearance of the input frequency in a known device, the transfer of information to the output register disappears, which leads to the preservation of the last measured frequency value for an unlimited time. The proposed frequency meter does not have this drawback, since the code change in the reversible counter begins before the end of the input frequency period. The use of a phase discriminator as a comparison element in a frequency meter, which is a digital tracking system with a frequency form of information representation, allows for a high accuracy comparison of the measured frequency and the feedback frequency. Due to the correction of the multiplied value of the measured frequency and the change of the number in the reversible counter at the end of each period, the input frequency is significantly reduced; Uts dynamic errors in the multiplied value of the measured frequency, 1.5 times reduced dynamic errors in the measured frequency value, expands frequency stability range in the low frequency range. The invention The digital frequency meter containing a reversible counter, a divider of the reference frequency, the outputs of which are connected

Claims (2)

Формула изобретенияClaim Цифровой частотомер, содержащий реверсивный счетчик, делитель опорной частоты, выходы которого подклю55 чены к первым входам группы элементов совпадения, выходы которой подключены к входам элемента сборки, и ключ, причем счетный вход делителя опорной частоты соединен с шиной опорной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, расширения диапазона измеряемых частот и функциональных возможностей, в него введены фазовый дискриминатор, два ключа и делитель частоты, причем управляющие входы первого и второго ключей подключены к первому выходу фазового дискриминатора, второй выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, информационный вход которого соединен с шиной опорной частоты, а выход - с суммирующим входом реверсивного счетчика и одним из входов элемента сборки, выход которого под ключей к информационным входам первого и второго ключей, выход последнего из которых через дополнитель5 ный делитель частоты подключен к первому входу фазового дискриминатора, второй вход которого соединен с шиной измеряемой частоты, выход первого ключа соединен с вычитаю10 щим входом реверсивного счетчика, выходы разрядов которого подключены к вторым входам группы элементов совпадения.A digital frequency meter containing a reversible counter, a reference frequency divider, the outputs of which are connected to the first inputs of the group of matching elements, the outputs of which are connected to the inputs of the assembly element, and a key, the counting input of the reference frequency divider being connected to the reference frequency bus, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, expand the range of measured frequencies and functionality, a phase discriminator, two keys and a frequency divider are introduced into it, and the control inputs of the first and second keys connected to the first output of the phase discriminator, the second output of which is connected to the control input of the third key, the information input of which is connected to the reference frequency bus, and the output is connected to the summing input of the reversible counter and one of the inputs of the assembly element, the output of which is keyed to the information inputs of the first and the second key, the output of the last of which, through an additional 5th frequency divider, is connected to the first input of the phase discriminator, the second input of which is connected to the measured frequency bus, the output of the first yucha 10 is connected to the subtract input of down counter conductive, discharges the outputs of which are connected to the inputs of the second group elements coincide. *5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе* 5 Sources of information taken into account during the examination 1. Авторское свидетельство СССР № 567145, кл. G 01 R 23/Ю, 1974.1. USSR copyright certificate No. 567145, cl. G 01 R 23 / S, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР 20 № 402818, кл. G 01 R 23/00, 1972.2. Copyright certificate of the USSR 20 No. 402818, cl. G 01 R 23/00, 1972.
SU802919746A 1980-05-08 1980-05-08 Digital frequency meter SU918873A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802919746A SU918873A1 (en) 1980-05-08 1980-05-08 Digital frequency meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802919746A SU918873A1 (en) 1980-05-08 1980-05-08 Digital frequency meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU918873A1 true SU918873A1 (en) 1982-04-07

Family

ID=20893772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802919746A SU918873A1 (en) 1980-05-08 1980-05-08 Digital frequency meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU918873A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2793037A1 (en) * 2013-04-17 2014-10-22 Asahi Kasei Microdevices Corporation Digital frequency meter
RU2617172C1 (en) * 2015-12-29 2017-04-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук Precision digital cymometer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2793037A1 (en) * 2013-04-17 2014-10-22 Asahi Kasei Microdevices Corporation Digital frequency meter
RU2617172C1 (en) * 2015-12-29 2017-04-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук Precision digital cymometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4224568A (en) Frequency to digital converter
JPH0366619B2 (en)
SU918873A1 (en) Digital frequency meter
US5325049A (en) Frequency deviation measuring apparatus
JP3124990B2 (en) Measured value-frequency converter
SU779903A1 (en) Digital phase meter
SU473121A1 (en) Digital Phase Phase Meter
SU1598136A1 (en) Multiplier of pulse recurrence rate
SU1709233A1 (en) Digital phase meter of medium shift of phases between signals with known frequency shift
SU960721A1 (en) Device for measuring time intervals
SU1045162A2 (en) Digital phase meter having constant measuring time
SU855532A1 (en) Digital phase meter
SU1115048A1 (en) Frequency multiplier
SU864165A1 (en) Meter of counting rate of statistically distributed pulses
SU1418689A1 (en) Data input device
SU1348744A1 (en) Digital phase-meter
SU756310A1 (en) Digital phase meter
SU776347A1 (en) Nuslear reactor period meter
SU687589A1 (en) Device for converting slowly-varying frequency to code
RU1793275C (en) Average temperature measuring device
SU1112374A1 (en) Device for taking logarithm of signal ratio
SU1118933A1 (en) Digital phase detector
SU961118A2 (en) Digital double-phase shaper of sine signals
SU790181A1 (en) Digital frequency multiplier
SU1128189A1 (en) Wide-limit digital phase meter