ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.06.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 1
ливается |
в счетчике Сч1. По концу измерения п'ериода |
импульсом от измерителя |
|||
периода |
ИП переключается |
в состояние «1» триггер Тг, в результате |
чего откры |
||
вается ключ К1, и импульсы с генератора Г начинают |
поступать |
на |
делитель |
||
частоты |
ДЧ и счетчик Сч2. В счетчик Сч2 по команде |
конца измерения |
периода |
||
и импульсами переполнения |
его вводится дополнительный код со старшей де |
||||
кады а счетчика Счі. В результате на выходе счетчика Сч2 формируются им пульсы с частотой f/a, где / — частота генератора Г.
По |
мере заполнения счетчика |
СчЗ на выходах |
импульсно-потенциальных схем |
||||
совпадения Cnl — Сп12, своими |
потенциальными управляющими входами подклю |
||||||
ченных |
к соответствующим разрядам |
оставшихся |
младших декад счетчика |
Сч1, |
|||
а импульсными — к |
младшим декадам счетчика |
СчЗ, формируются |
импульсы. |
||||
Выходы |
названных |
схем совпадения |
объединяются собирательной |
схемой |
Сб. |
||
За время преобразования общее количество импульсов на выходе собирательной схемы Сб, представляющей собой выход цифрового интегратора с последователь ным переносом, можно найти из выражения.
'пр |
|
|
|
|
J |
a |
103 |
a |
103 |
о |
|
|
|
|
где ґП р — время преобразования.
Нетрудно заметить, что в выражении (1-24)
|
ftnp/a = Nf. |
|
(1-25) |
Тогда выражение (1-24) можно переписать: |
|
|
|
S = — |
Nib И—— Nfc -\ |
— Nfd. |
(1-26) |
10 |
100 |
1000 |
|
Таким образом, за время преобразования на вход делителя частоты ДЧ через собирательную схему Сб] поступит S импульсов с цифрового интегратора. Если объем счетчика в делителе частоты ДЧ выбран равным iVo-10~3 , то импульс на выходе его, прекращающий преобразование, появится после поступления на вход # і импульсов от генератора Г, т. е.
|
|
yV1 = |
A V 1 0 - 3 - S . |
|
О ' 2 7 ) |
|||
Такое же количество импульсов поступит |
и на вход счетчика Сч2. Следова |
|||||||
тельно, в счетчике СчЗ за время |
преобразования будет |
набрано |
число Nf = Ni/a= |
|||||
= (JVOIO—3 — S)/a |
|
или с учетом |
(1-25) |
получаем: |
|
|
||
Nf |
' |
= — \N0 Ю - 3 |
_ [—Nf |
Ъ + — Nfc + — і — Nfd |
||||
|
а [ |
\ |
10 |
1 |
100 ' |
1000 |
' , |
|
что совпадает с выражением (1-23).
Д л я предотвращения одновременного поступления на вход делителя частоты
импульсов от генератора Г и с выхода |
цифрового |
интегратора |
последние |
с по |
||
мощью элемента задержки |
3 задерживаются на время, равное |
половине периода |
||||
следования импульсов от генератора Г. |
|
|
|
|
||
Из выражения |
(1-27) |
получаем: N0- 1 0 ~ 3 = N i + S, где Ni = tBpf- Подставляя |
||||
сюда значение Ni и значение S из (1-24), после несложных вычислений |
полу |
|||||
чаем: |
|
|
|
|
|
|
( п |
= |
ЛГр-Ю-3 |
|
|
|
|
Р |
f+ 1 0 - 3 ( 6 1 0 2 + c-101 + d l 0 ° ) / / a |
|
|
|||
Из этого выражения |
видно, что максимальное время преобразования |
|
||||
|
|
t |
—^±.]()-3 |
|
|
(1-28) |
|
|
' п р m a x |
— • 1U |
• |
|
\ * ' |
Пусть N0 = W', f=10 6 , тогда / П р т а х = Ю мсек. Таким образом, быстродействие данного частотомера такое же, как и рассмотренных выше.
Недостатком схемы (рис. 1-8) является ограниченность диапазона изме ряемых частот. Поскольку преобразование отсчета в единицах периода в отсчет в единицах частоты осуществляется путем деления постоянного числа на знача щую цифру старшего разряда NT, последняя должна быть больше нуля. В результате диапазон измеряемых частот ограничивается соотношением /max//min= 10. Это обстоятельство позволяет уменьшить время преобразования. При ограниченном диапазоне отсчет Nfmm, соответствующий минимальной ча стоте диапазона fmin, всегда постоянен. Его можно перед началом преобразова ния вводить в счетчик результата СчЗ. В таком случае можно уменьшить и дели мое No на величину NT. Действительно,
N0 . і о - » = Nt + s = , п р / + Ы. t l S l ± S ^ L ± ± 2 ^ =
а103
|
|
= JVf |
a-f — N;b |
• —Nfc |
-—^—Nfd. |
|
|
|
|
10 |
|
100 |
1000 |
При NT —104 |
и JVo=107: получим |
jV/ m in=10 3 , что |
соответствует погрешности |
|||
дискретности Y*/=10~3 . Подставляя |
значение |
Nf min |
В |
ПОСЛЄДНЄЄ |
Выражение, |
|
получаем: |
|
|
|
|
|
|
(N1 |
- f S)\N ^ w = 10sa |
+ Ю2 6 + |
104: + |
10°d = NT. |
|
|
Следовательно, при записи перед началом преобразования в счетчик резуль тата СчЗ числа Nfmin в делитель частоты необходимо ввести число NT. В этом случае время преобразования
Тогда при выбранных выше значениях No, |
NT и / время преобразования будет |
принимать значения в пределах £ П р=0ч - 9 мсек. |
Значение периода NT может вво |
диться в делитель частоты непосредственно в процессе его измерения, для чего
достаточно |
|
соединить |
входы |
|
счетчика |
Сч1 |
и делителя |
частоты ДЧ. |
|
|
|
||||||||||||||
|
В о з м о ж н а |
несколько |
|
д р у г а я |
|
организация |
|
процесса |
преобразо |
||||||||||||||||
вания |
отсчета |
в |
единицах |
периода |
в |
отсчет |
|
в |
единицах |
частоты |
|||||||||||||||
на |
б а з е |
|
цифрового |
интегратора |
с |
последовательным |
переносом |
||||||||||||||||||
[7]. Перепишем в ы р а ж е н и е |
(1-22): |
N2 |
= |
—ft. |
|
|
И з |
этого |
в ы р а ж е - |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А." |
|
|
|
|
|
|
Ni = |
NT |
|
ния видно, что при выполнении условий |
|
Л г 2 Л п = Лго |
и |
||||||||||||||||||||||
имеем |
Nf |
|
= ft. |
Таким |
образом, |
непосредственно |
цифровой |
интегра |
|||||||||||||||||
тор с последовательным переносом м о ж е т осуществлять |
преобра |
||||||||||||||||||||||||
зование |
отсчетов. |
Н а |
рис. |
1-9 |
|
представлена |
структурная |
схема |
|||||||||||||||||
частотомера с цифровым интегратором . К а к и |
в |
схеме |
рис. 1-8, |
||||||||||||||||||||||
здесь в н а ч а л е |
производится |
измерение |
периода, |
а результат |
изме |
||||||||||||||||||||
рения |
NT |
|
накапливаетс я |
в |
счетчике |
Сч1. |
П о |
|
концу |
измерения пе |
|||||||||||||||
риода импульсом от измерителя периода ИП |
триггер |
Тг |
пере |
||||||||||||||||||||||
ключается в состояние «1», в |
|
результате |
чего |
на |
вход |
счетчика |
|||||||||||||||||||
Сч2 через ключ К начинают поступать импульсы от генератора |
Г, |
||||||||||||||||||||||||
Цифровой |
интегратор |
начинает |
|
работать, |
|
реализу я |
в ы р а ж е н и е |
||||||||||||||||||
(1-22). |
Р а б о т а |
п р о д о л ж а е т с я |
до |
переполнения |
счетчика |
СчЗ |
им |
||||||||||||||||||
пульсами |
|
с выхода |
интегратора, |
что |
соответствует |
накоплению |
|||||||||||||||||||
в счетчике СчЗ числа No=NzAn. |
|
|
Р е з у л ь т а т |
п р е о б р а з о в а н и я накап |
|||||||||||||||||||||
ливается |
в счетчике |
Сч2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Время |
преобразования нетрудно найти из в ы р а ж е ^ и ш _ Ц - 2 2 ) : |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
'пр = |
NiAn/(NTf) |
|
|
= N0l(NTf). |
|
|
|
\ |
ы |
г ^ |
Ж |
Ш |
^ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
СІк ляэто:<а |
|
|||
1 |
р . с. Ермолов |
|
|
|
|
|
|
|
і / |
|
|
|
|
|
|
|
э к з Е л г п и г . " |
||||||||
ЧИТАЛЬНОГО
П ри |
J V 0 = |
107 , / = |
106 И |
NT=103 |
м а к с и м а л ь н о е |
время |
преобразова |
ния |
tnp=lO |
мсек, |
т. е. |
быстродействие частотомера |
т а к о е ж е , к а к |
||
и всех рассмотренных |
выше . |
П р и н ц и п и а л ь н о |
время |
преобразова |
|||
ния может быть несколько уменьшено за счет того, что процесс преобразования начинается одновременно с измерением периода. Однако существенного в ы и г р ы ш а при этом получить нельзя .
Погрешность измерения частоты в частотомерах с использова
нием |
цифрового интегратора с последовательным переносом, к а к |
и у |
рассмотренных ранее, образуется из погрешности измерения |
СМ
Сп2
Спи |
Сб |
СчЗ |
Спи Тг
Сч2
и/.
Вых.
Рис. 1-9. Структурная схема частотомера мгновенных значений с использованием цифрового интегратора с по следовательным переносом
периода |
и |
погрешности п р е о б р а з о в а н и я . Погрешность преобразо |
||
вания при |
этом |
определяется |
числом р а з р я д о в в счетчиках инте |
|
гратора |
и м о ж е т |
быть сделана |
довольно малой . |
|
Недостатком всех рассмотренных частотомеров, исключая ча стотомеры с цифро - аналоговыми п р е о б р а з о в а т е л я м и , является не возможность использования оборудования, введенного в состав схемы, д л я других измерительных целей, кроме п р е о б р а з о в а н и я отсчетов. В результате эффективность использования таких слож ных приборов о к а з ы в а е т с я невысокой.
Этого недостатка лишен частотомер, структурная схема |
кото |
|
рого представлена на рис. 1-10. В основу |
работы прибора |
поло |
жено следующее толкование соотношения |
(1-12). П е р е п и ш е м это |
|
соотношение в виде [8, 9]: |
|
|
NfNT = T0f0, |
|
(1-30) |
где Го, /о — некоторые постоянные — образцовый |
интервал |
времени |
и частота. |
|
|
И з последнего в ы р а ж е н и я видно, что если на |
счетчик в |
течение |
времени Т0 пропускать частоту f0, то Nf представляет собой число, показывающее, сколько раз в счетчике будет н а б р а н о число NT. Отсюда м о ж н о сформулировать алгоритм работы цифрового ча
стотомера. П р и этом |
последовательность |
операций будет |
следую |
щей: 1) измерение счетно-импульсным методом периода Тх |
(полу |
||
чение числа JVT); 2) |
запуск генератора |
образцовой частоты fo |
|
на время То; 3) сравнение числа импульсов /0 , набираемого счет
чиком, с числом NT, |
формирование импульса в момент достиже |
||||||||||
ния |
равенства, |
который, |
с одной |
стороны, сбрасывает |
счетчик |
||||||
в |
нуль, |
а |
с |
другой,— посту |
|
|
|
||||
пает |
на вход счетчика |
резуль |
|
|
|
||||||
тата |
измерения |
Nf. |
|
|
|
|
|
||||
|
Схема |
рис. |
1-10 |
работает |
|
|
|
||||
следующим образом . И з м е р я е |
|
|
|
||||||||
мая |
частота |
fx |
поступает |
на |
|
|
|
||||
вход |
обычного |
цифрового |
из |
|
|
|
|||||
мерителя |
периода |
ИП |
со счет |
|
|
|
|||||
чиком Сч1 на выходе. Резуль |
|
|
|
||||||||
тат |
|
измерения |
NT |
запомина |
Рис. |
1-10. Структурная схема |
частото |
||||
ется |
счетчиком |
Сч1. |
По |
сиг |
|||||||
налу |
конца |
измерения |
периода |
мера мгновенных значений с использо |
|||||||
|
ванием счетчиков |
|
|||||||||
Тх |
с |
измерителя |
периода |
ИП |
|
|
|||||
|
|
|
|||||||||
запускается генератор образцового интервала времени Г0 , откры вающий ключ К д л я импульсов образцовой частоты /о- Импульсы
частоты f0 подсчитываются счетчиком |
Сч2. Н а ч и н а я |
с |
момента |
за |
|||||||||||||||
пуска генератора |
Г0 , |
ч и с л о , н а б и р а е м о е счетчиком |
Сч2, с |
помощью |
|||||||||||||||
устройства |
сравнения |
УСр |
сравнивается |
с |
числом |
NT, |
н а б р а н н ы м |
||||||||||||
в счетчике |
Сч1. |
С р а в н и в а ю щ е е |
устройство |
формирует |
импульс |
||||||||||||||
равенства, который, с одной стороны, сбрасывает в нуль |
счетчик |
||||||||||||||||||
Сч2, |
а с |
другой стороны, поступает на вход |
счетчика |
результата |
|||||||||||||||
измерения СчЗ, после чего все повторяется. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Таким |
образом, за |
время |
Г 0 |
в счетчике |
СчЗ |
будет |
набрано |
||||||||||||
число |
Nf, |
пропорциональное |
измеренной |
частоте |
fx. |
|
|
|
|
||||||||||
Из приведенного выше описания видно, что объем и связи |
|||||||||||||||||||
счетчиков |
Сч2 и |
СчЗ |
|
д о л ж н ы |
быть |
такими |
ж е , |
к а к |
и |
счетчика |
|||||||||
Сч1. |
К а к |
известно, объем счетчика Сч1 определяется |
заданной |
по |
|||||||||||||||
грешностью измерения периода. Поскольку |
в |
счетчике Сч2 наби |
|||||||||||||||||
рается код, равный коду в счетчике |
Сч1, |
то |
его |
объем |
д о л ж е н |
||||||||||||||
быть одинаков со счетчиком Сч1. |
Объем |
счетчика |
СчЗ |
опреде |
|||||||||||||||
ляется погрешностью измерения частоты, и |
если эта |
погрешность |
|||||||||||||||||
задается |
одного |
порядка |
с |
погрешностью |
измерения |
периода, |
то |
||||||||||||
и объем счетчика СчЗ будет таким же, как |
и |
счетчика |
Сч1. |
|
|||||||||||||||
Отсюда можно рассчитать необходимый образцовый |
интервал |
||||||||||||||||||
времени |
Го, |
если |
предварительно |
задаться |
образцовой |
частотой |
|||||||||||||
fo. И з . в ы р а ж е н и я |
(1 -30) |
имеем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
T0 |
= NfNT/f0. |
|
|
|
|
|
|
|
(1-31) |
|||
2* |
19 |
