Цифровой процентный частотомер

Цифровые процентные частотомеры (ЦПЧ) используются для измерения относительного отклонения частоты колебаний от некоторого номинального значения f_Xн. Область применения ЦПЧ та же, что и у ЧНЗ. Один из вариантов структурной схемы ЦПЧ приведен на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Структурная схема ЦПЧ

На рисунке обозначено: ВФ – входной формирователь; ДЧ_n1, ДЧ_n2 – делители частоты с коэффициентами деления n₁ и n₂ соответственно; ФП_Т1, ФП_Т2 – формирователи периода; ГОЧ – генератор образцовой частоты f₀; СИ – счетчик импульсов; Рг – регистр результата преобразования; ЦОУ – цифровое отсчетное устройство; БУ – блок управления

Работа схемы осуществляется следующим образом. При включении питания БУ вырабатывает сигнал "общий сброс", обнуляя СИ, ФП_Т1, ФП_Т2, ДЧ_n1, ДЧ_n2. По окончании общего сброса схема готова к преобразованию.

По первому же переднему фронту импульса с выхода ВФ переходит в "1" ФП_Т1, устанавливая в "1" и ФП_Т2. При установке ФП_Т1 разрешается работа ДЧ_n1, а при установке ФП_Т2 – разрешается работа ДЧ_n2.

Импульсы с выхода ВФ проходят на ДЧ_n1; как только он переполнится, на ФП_Т1 пройдет сигнал "СБР1". В результате на выходе ФП_Т1 установится "0", запрещающий работу ДЧ_n1. ДЧ_n1 выполнен так, что сигнал "СБР1" удерживается до появления сигнала "общий сброс", запрещая ФП_Т1 реагировать на изменение сигнала с выхода ВФ. При переполнении ДЧ_n2 на его выходе появляется сигнал "СБР2", сбрасывающий ФП_Т2.

Сброс ФП_Т2 запрещает работу ДЧ_n2, производит запись кода N_X с выхода СИ в Рг и служит для БУ признаком "конец измерения". В ответ на это БУ вырабатывает сигнал "общий сброс". По окончании общего сброса описанный выше процесс преобразования повторяется.

В процессе преобразования ФП_Т1 вырабатывает сигнал

Т1 = Т_X × n₁,

где Т_X – период входного сигнала.

ФПт₂ вырабатывает сигнал

Т2 = Т₀ × n₂,

где Т₀ – период следования импульсов с ГОЧ.

Через селектор DD1 за время преобразования на СИ проходит количество импульсов:

Если установить n₁ = f_Xн × n₂ × T₀, то

Если заменить f_X на f_Xн, то получим

Если принять n₂ = 100, то результат будет выражен в процентах. Здесь так же, как и для частотомера номинальных значений, присутствует методическая погрешность за счет того, что измеряемая величина представлена идеальным значением выходного кода:

а реальное значение

Значение методической погрешности d_М выражается формулой

Достоинство ЦПЧ–малое время измерения на низких частотах.

Недостаток ЦПЧ–погрешность измерения ЦПЧ увеличивается с ростом частотного диапазона.

Цифровые периодомеры

Цифровые периодомеры – это электронные устройства, предназначенные для измерения периода колебаний электрических сигналов. Цифровые периодомеры относятся к приборам прямого преобразования. Они делятся на периодомеры мгновенных значений и периодомеры средних значений.