ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 1
И н т е р в а л ы At і |
и |
At2 могут изменяться независимо друг |
от |
||
друга, |
принимая |
с |
равной |
вероятностью значения от 0 до |
Тх. |
Тогда |
м а к с и м а л ь н а я |
относительная погрешность, обусловленная |
|||
отсутствием синхронизации, |
будет |
|
|||
|
|
|
Т д = |
1/^=1/(7 - 0^) . |
(1-4) |
Погрешность уд называется погрешностью дискретности. Другой составляющей погрешности является погрешность, обу
словленная |
увеличением |
времени |
Го |
до |
величины |
То", |
определяе- |
|||||||||||
|
о) |
|
|
|
|
|
|
Вых. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вх. |
— |
— |
|
— |
|
|
6} |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Сп2 |
|
|
Сч |
|
|
|
Вх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ЧУ, |
V , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гоив |
|
|
|
I |
I |
|
|
|
I |
I |
|
|
|
|
|
Тг2 |
|
|
|
|
|
|
I |
I |
|
I |
I |
I |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1 1 В |
|
I |
I |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зп |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Сп1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОВ| I1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тг/ |
|
|
|
|
|
Тг) |
1 |
|
|
|
|
1 . |
|
|
Зп |
|
ов |
п |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
ГОИВ |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
• Сброс |
|
|
|
|
|
Тг2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
it. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сч |
! |
II |
|
И ІГ! |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Рис. |
1-2. |
Схема |
(а) |
и |
временная |
|
|
x |
То |
|
.1 |
і |
|
|||||
диаграмма |
(б) |
работы схемы |
час |
|
ttf0,5t |
1 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
Сч |
! |
|
|
|
|
|
|||||||||||
тотомера с |
синхронизацией |
момента |
|
|
|
|
|
|
! |
|
||||||||
|
|
начала |
измерения |
|
|
|
|
|
|
То |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
мым |
з а д е р ж к о й |
т 3 |
с р а б а т ы в а н и я |
элементов |
схемы, |
расположен |
||||||||||||
ных |
между |
ГОИВ |
и |
счетчиком |
Сч |
|
(в данном |
случае |
триггер |
Тг |
||||||||
и схема |
совпадения |
Сп). |
В ы р а ж е н и е |
этой погрешности |
имеет |
вид: |
||||||||||||
|
|
|
|
Уз = |
lJT0 |
= |
1JJ(T0 |
|
fx) = УдТз/*. |
|
|
|
(1 -5) |
|||||
Практически эта |
с о с т а в л я ю щ а я |
погрешности |
определяется |
не |
||||||||||||||
сколько |
иначе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Момент н а ч а л а измерения можно синхронизировать с измеряе
мой |
частотой. Момент |
ж е окончания |
измерения |
синхронизировать |
||||||
нельзя. |
Н а рис. |
1-2, а |
представлена |
схема, |
а |
на |
рис. |
1-2,6 — вре |
||
менная |
д и а г р а м м а работы частотомера, |
в |
котором |
момент на |
||||||
чала |
измерения |
синхронизирован с |
измеряемой |
частотой |
fx. |
|||||
В |
этой схеме |
введен дополнительный триггер |
Тг2. |
Он |
переклю |
|||||
чится в состояние «1» импульсом измеряемой частоты, поступаю
щим |
от |
формирователя |
Ф через схему совпадения Cnl после того, |
как |
на |
другой вход ее |
поступит сигнал «1» с триггера Tel. |
П о г р е ш н о с ть дискретности д л я этой |
схемы м о ж е т |
быть опреде |
лена из в ы р а ж е н и я (1-3), если принять |
Л^і = 0. Тогда |
погрешность |
дискретности |
|
|
7 д = - 1 / ( 7 У , ) . |
|
(1-6) |
Величина уд м о ж е т быть уменьшена, если импульсы на входе схемы совпадения Сп2 принудительно сдвинуть на полпериода от
носительно импульсов, |
п о д а в а е м ы х |
д л я |
синхронизации |
ГОИВ |
||
(нижний г р а ф и к |
д и а г р а м м ы ) . В |
этом |
случае Ati = Tx/2, а |
погреш |
||
ность дискретности |
у д = + |
1/(27Ух ). |
|
(1-7) |
||
|
|
|
||||
Вх. |
ф Ы cm |
|
Сч |
•Вых. |
|
|
|
|
|
||||
ГОИВ I |
гоч |
Сп2 |
|
ДЧ |
|
|
^02 t Tot
A Cn5
Тг
L .
ОВ |
сб |
Сброс
Ш предел
Ппредел / предел
o m u v
|
Рис. 1-3. Структурная |
схема |
частотомера с переключением |
|
|||||||
|
|
|
|
|
поддиапазонов |
|
|
|
|
||
Очевидно, что при расчете величины образцового |
интервала |
вре |
|||||||||
мени по ф о р м у л е (1-4) |
его м а к с и м а л ь н о е |
значение |
будет опреде |
||||||||
ляться |
нижней |
частотой |
f^min д и а п а з о н а |
измерения . |
|
|
|||||
П р и |
м а л ы х |
fx mm |
величина |
Т0 |
м о ж е т |
о к а з а т ь с я недопустимо |
|||||
большой., Н а п р и м е р , |
при |
/ x m i n = 0 , l |
гц |
и |
уя=0,0Ь% |
имеем |
Г 0 = |
||||
= 2-104 |
сек. Поэтому д л я измерения |
низких частот применять метод |
|||||||||
счета периодов |
нецелесообразно . |
|
|
|
|
|
|
||||
В целях сокращения времени измерения и емкости счетчика, ко
торая определяется отношением fimai//imta, общий |
диапазон |
изме |
||||||
рения |
р а з б и в а ю т |
на поддиапазоны . Д л я к а ж д о г о |
из |
поддиапазо |
||||
нов принимается свой интервал Го. |
|
|
|
|
|
|||
Структурная схема частотомера с переключением трех под |
||||||||
диапазонов представлена на |
рис. 1-3. Ф о р м и р о в а н и е |
в ней |
о б р а з |
|||||
цовых |
интервалов |
времени |
обеспечивается, |
к а к |
правило, |
с |
по |
|
мощью |
делителей |
частоты ДЧ. |
И м п у л ь с ы с ДЧ |
поступают на |
один |
|||
из входов схем совпадения СпЗ, Сп4 или Сп5. В зависимости от
выбранного поддиапазона на второй вход соответствующей |
схемы |
|||||
совпадения |
от устройства выбора |
пределов |
подается р а з р е ш а ю щ и й |
|||
сигнал. Выходы схем совпадения |
СпЗ—Сп5 |
объединяются |
соби |
|||
рательной |
схемой Сб, |
сигнал с |
которой |
в о з в р а щ а е т триггер Тг |
||
в исходное |
состояние, |
п р е к р а щ а я |
тем самым процесс измерения . |
|||
Кроме рассмотренных ранее составляющих |
погрешности уд и у3> |
|||||
для схемы |
свойственно |
появление |
двух других |
составляющих . Пер |
||
вая с о с т а в л я ю щ а я -у/0 возникает при отсутствии синхронизации между моментом переключения триггера Тг и импульсами гене
ратора образцовой |
частоты. М а к с и м а л ь н о е |
ее |
значение |
|
|
Y f . = - l / ( 7 7 o ) . |
|
|
< Ь 8 > |
где f0 — о б р а з ц о в а я |
частота. Уменьшение |
yfo |
связано |
с необхо |
димостью увеличения частоты fo, что, в свою |
очередь, |
приводит |
||
к росту числа элементов делителей частоты. Эта погрешность ха
рактерна д л я частотомеров |
со схемами |
совпадения |
на входе |
счет |
||||||||
чика и делителя частоты, открываемых от |
у п р а в л я ю щ е г о |
|
триг |
|||||||||
гера. |
|
|
удел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В т о р а я с о с т а в л я ю щ а я |
обусловлена |
з а д е р ж к о й |
импульса |
|||||||||
Тдел в делителе |
частоты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т д е л ^ Т д е л ^ О - |
|
|
|
|
|
(1-9) |
||||
П е р в а я с о с т а в л я ю щ а я |
погрешности |
yfo |
отсутствует |
в |
схеме, |
|||||||
представленной |
на рис. 1-4. |
В |
этой |
схеме генератор образцовой |
||||||||
частоты ГОЧ непосредственно подключен к делителю частоты |
ДЧ. |
|||||||||||
По к о м а н д е «Запуск», подаваемой на вход Зп |
устройства |
у п р а в л е |
||||||||||
ния У, последнее открывает схему совпадения |
Сп на время, |
р а в н о е |
||||||||||
периоду следования импульсов с выхода делителя частоты |
ДЧ. |
|||||||||||
Недостаток |
этой |
схемы |
по |
сравнению |
с |
рассмотренными |
||||||
выше — увеличенное |
время |
измерения, |
что вызвано |
несовпадением |
||||||||
моментов подачи к о м а н д ы |
«Запуск» |
и появления первого |
импульса |
|||||||||
на выходе делителя частоты ДЧ. Этот недостаток особенно про
является при измерении низких частот, когда период |
следования |
||||||||||
импульсов на выходе ДЧ составляет единицы |
и десятки |
секунд. |
|||||||||
Д л я |
автономных цифровых |
частотомеров, |
д л я которых |
опреде |
|||||||
л я ю щ и м |
является |
требование |
высокой |
точности, |
этот |
|
недостаток |
||||
оказывается |
приемлемым . О д н а к о д л я частотомеров или цифровых |
||||||||||
преобразователей |
частоты, предназначенных |
д л я работы |
в |
составе |
|||||||
информационно - измерительных систем, очень |
часто в качестве оп |
||||||||||
ределяющего |
выступает требование повышенного |
быстродействия. |
|||||||||
В этих случаях выгоднее использовать схемы |
(рис. 1-1 —1-3) |
с кла |
|||||||||
панами на входах делителя частоты и счетчика, |
у п р а в л я е м ы м и |
||||||||||
одним триггером, з а д а ю щ и м |
образцовый* интервал . |
|
|
|
|
||||||
В схеме |
(рй,с. |
1-4);, к а к |
и |
в схеме |
рис. 1-3, |
момент |
н а ч а л а |
||||
измерения не синхронизирован |
с импульсами |
измеряемой частоты, |
|||||||||
в результате |
чего |
погрешность |
дискретности |
составляет |
величину |
||||||
уу = ±\/(TQfx)• Н а рис. 1-5 представлена схема частотомера с син
хронизацией н а ч а л а измерения . В этой схеме после з а п у с к а
и м п у л ь с ом измеряемой частоты fx |
с выхода ф о р м и р о в а т е л я Ф через |
||||||||||||||||||
подготовленную триггером Тг1 схему совпадения Cnl |
|
устанавли |
|||||||||||||||||
вается в нулевое положение триггер |
Тг2. В р е з у л ь т а т е |
открывается |
|||||||||||||||||
схема |
совпадения |
Сп2, |
|
и |
импульсы |
образцовой |
частоты |
|
с |
генера |
|||||||||
тора Г начинают поступать на вход делителя частоты |
|
ДЧ. |
И м |
||||||||||||||||
пульсы с выхода |
ДЧ |
|
поступают |
на |
счетный |
вход |
|
ТгЗ—//(-триг |
|||||||||||
гера. |
Н а |
выходе |
ТгЗ |
|
формируется |
временной |
интервал, |
равный |
|||||||||||
образцовому |
интервалу, в |
течение |
которого |
импульсы |
измеряемой |
||||||||||||||
частоты |
поступают |
на |
|
счетчик |
Сч. Особенность |
схемы |
в |
том, |
что |
||||||||||
по к о м а н д е |
«Запуск» |
делитель |
частоты сбрасывается |
в |
единичное |
||||||||||||||
исходное |
состояние. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вх. |
|
СпЗ |
Сч |
ВьНс. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Вх |
|
ф |
Сп |
|
Сч |
Вых. |
|
rnJC/7/ |
|
|
|
|
|
ПФ |
|
||||
>- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
fx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Trt |
|
\Trf |
ТгЗ |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зп>- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OB |
|
|
|
Сп2 |
|
ДЧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ГОЧ |
|
|
|
|
Сброс |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Зп |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1-4. Структурная схема частото- |
Рис. 1-5. Схема частотомера с син- |
||||||||||||||||||
мера |
с |
непрерывно |
работающим |
хронизацией момента начала изме- |
|||||||||||||||
|
|
делителем |
частоты |
|
|
|
рения без ожидания начала |
процес |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
са |
измерения |
|
|
|
|
||
В результате схема не имеет |
недостатков, |
|
присущих |
|
рассмот |
||||||||||||||
ренным ранее. В схеме |
исключена |
с о с т а в л я ю щ а я погрешности Y / 0 , |
|||||||||||||||||
х а р а к т е р н а я |
д л я схем |
с к л а п а н а м и |
на входах |
делителя |
|
частоты |
|||||||||||||
и счетчика, |
у п р а в л я е м ы х |
одним |
триггером . |
Б л а г о д а р я |
|
установке |
|||||||||||||
делителя частоты перед измерением в единичное состояние не про
исходит |
увеличения |
времени |
измерения, |
что х а р а к т е р н о |
д л я схемы |
|||||
рис. 1-4, |
поскольку |
с приходом первого |
ж е импульса от |
генератора |
||||||
Г на |
выходе делителя частоты |
ДЧ появляется |
первый |
импульс |
||||||
н а ч а л а |
образцового |
интервала |
времени . Н а к о н е ц , |
момент |
н а ч а л а |
|||||
измерения синхронизирован |
с |
импульсами |
измеряемой |
частоты, |
||||||
в результате чего погрешность дискретности уменьшена . |
Причем, |
|||||||||
если |
на |
выходе ф о р м и р о в а т е л я |
Ф колебания |
имеют вид |
м е а н д р а , |
|||||
то достаточно на входе счетчика Сч дополнительно включить ин
вертор |
с |
тем, |
чтобы |
погрешность |
дискретности о п р е д е л я л а с ь |
вы |
||||
р а ж е н и е м |
(1-7), т. е. была уменьшена |
в два |
р а з а . |
|
|
|||||
Если на выходе ф о р м и р о в а т е л я Ф формируется |
последователь |
|||||||||
ность |
импульсов |
с |
произвольной |
с к в а ж н о с т ь ю , |
то погрешность |
|||||
дискретности |
д л я |
р а с с м а т р и в а е м о й схемы |
может |
иметь два |
зна |
|||||
чения: |
либо |
п о л о ж и т е л ь н а я единица |
счета, либо |
о т р и ц а т е л ь н а я |
||||||
единица счета. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
