Цифровые частотомеры

Измерение частоты и временных интервалов. Цифровые частотомеры

Для измерения частоты и временных интервалов применяются цифровые частотомеры, работа которых основана на методе дискретного счета.

Этот метод заключается на подсчете числа импульсов, сформированных из входного измеряемого сигнала, в течение определенного интервала времени, которое называется временем счета и равно длительности строб-импульса.

Рассмотрим структурную схему цифрового частотомера при измерении частоты сигнала (см. рисунок 26).

Рисунок 26 – Измерение частоты сигнала при помощи цифрового частотомера  

Исследуемый гармонический сигнал с частотой fx подается на входное устройство ВУ, которое усиливает  или ослабляет его до значения, требуемого для работы ФИ (формирователя импульсов).

ФИ преобразует гармонический сигнал в последовательность коротких однополярных импульсов с крутыми фронтами, следующих с периодом Тх и называемых счетными.

Эти импульсы поступают на один из входов временного селектора ВС, на второй вход ВС от УУ (устройства формирования и управления) подается строб-импульс прямоугольной формы длительностью Т0 > Тх. Интервал Т0 называют временем счета.

Под действием строб-импульса ВС открывается и в течение его длительности пропускает  Nx импульсов на вход счетчика СИ.

Для формирования строб-импульса на УУ поступают короткие импульсы с периодом Т0 от схемы, состоящей из кварцевого генератора КГ образцовой частоты fкв и декадного делителя частоты ДДЧ, каждая декада которого уменьшает частоту кварцевого генератора в 10 раз. Счетчик подсчитывает число импульсов Nx и выдает соответствующий цифровой код в УЦО.

Результат измерения частоты отображается УЦО в виде:

fx = Nx · 10n , n -  предел измерения; Nx -  число импульсов подсчитанных счетчиком за время Т0

Если n = 6, то измерения проводятся в МГц.

Перед началом измерений УУ сбрасывает показания счетчика в нуль.

Рассмотрим структурную схему цифрового частотомера при измерении периода сигнала (см. рисунок 27)

Рисунок 27 – Измерение периода сигнала при помощи цифрового частотомера

При измерении периода (длительности импульсов) подсчитывается количество импульсов опорной частоты (частоты заполнения или меток времени) за время длительности строб-импульса, при этом его длительность равна периоду исследуемого сигнала.

Измерение интервала времени Тх цифровым методом основано на заполнении его импульсами, следующими с образцовым периодом Т0 и подсчете числа Мх этих импульсов за время Тх.

Исследуемый гармонический сигнал с периодом Тх после прохождения ВУ и ФИ преобразуется в последовательность коротких импульсов с измеряемым периодом Тх.

В УУ из этих импульсов формируется строб-импульс прямоугольной формы и длительностью Тх, и поступает на один из входов ВС.

На второй вход ВС подаются короткие импульсы с образцовым периодом Т0, сформированные ДДЧ из колебаний КГ.

Под действием строб-импульса ВС открывается и пропускает на счетчик СИ число Мх счетных импульсов в течение интервала времени Тх, равном длительности строб-импульса.

Счетчик подсчитывает количество импульсов Mx и выдает соответствующий цифровой код в УЦО.

Результат измерения периода отображается УЦО в виде Тх = Мх ×10-n

где n – предел измерения.

Мх – число импульсов, подсчитанных счетчиком за время Тх

При n = 6, УЦО отображает число Мх, соответствующее периоду Тх, выраженному в мкс.