1 2. Структурная схема цифрового частотомера и ее работа в режиме измерения периода, временных интервалов и отношений частот.

Работа ЦЧ в режиме измерения периода.

При измерении периода сигнал подаётся на вход2, а БОЧ подключается к ФУ1. В этом случае интервал времени измерения определяется величиной , а счетными являются импульсы , сформированные из колебаний БОЧ.

(4.5)

Для уменьшения шага квантования частота колебаний БОЧ может быть умножена в требуемое число раз. Таким образом, для этого режима работы ЦЧ получим

(4.6)

где (n = 0, 1, 2, …) определяется теперь выбранным коэффициентом умножения. Из этих выражений видно, что при достаточно больших значениях и n требуемый может быть равен . Таким образом, измеряется один период сигнала и ЦЧ в этом режиме является неинтегрирующим.

В практических схемах ЦЧ интервал времени измерения выбирается с помощью УУ равным (m = 0, 1, 2, …). В этом случае измеряется не один, а несколько периодов с последующим усреднением результатов измерений и из предыдущей формулы (4.6) следует, что

(4.7)

В этом режиме ЦЧ является интегрирующим. Это в свою очередь позволяет использовать этот режим для измерения кратковременной нестабильности частоты в реальном масштабе времени.

Относительная погрешность измерения нормируется величиной

(4.8)

Второе слагаемое в (4.8) также характеризует погрешность дискретности и определяет границы измеряемых с требуемой точностью значений .

Эта же формула справедлива и для оценки относительной погрешности измерения временных интервалов . Однако если = – длительность импульса, появляется дополнительная составляющая , обусловленная крутизной фронта и спада импульса.

Работа ЦЧ в режиме измерения временных интервалов.

При измерении необходимо сформировать опорный (старт) и интервальный (стоп) импульсы, которые фиксируют соответственно начало и конец измерений интервала времени . Эти импульсы формируются с помощью ФУЗ и ФУ4 на входах 3 и 4 ЦЧ. Счету подвергаются импульсы с периодом , сформированные из колебаний БОЧ, который подключается к ФУ1. Таким образом очевидно, что

(4.12)

Многофункциональность ЦЧ не исчерпывается рассмотренными режимами работы. Как уже отмечалось вначале, дополнение базовой схемы ЦЧ соответствующими преобразователями превращает ЦЧ в ЦВ и мультиметры. Кроме того, каждый ЦЧ должен иметь выход сигналов БОЧ, т.е. может использоваться как источник сигналов стабильных частот. В ЦЧ должны быть обеспечены также возможность работы от внешнего источника опорной частоты и режим самоконтроля для проверки правильности функционирования всех узлов (кроме кварцевого генератора БОЧ). И, наконец, в современных типах ЦЧ предусматриваются также вывод информации об измеряемой величине на внешнее регистрирующее устройство и возможность дистанционного управления его работой.

Работа ЦЧ в режиме измерения отношения частот

В этом режиме БОЧ исключается их схемы. Сигнал большей частоты подается на вход1, а сигнал меньшей частоты – на вход2. Таким образом, формируется из сигнала частоты , а счету подвергаются импульсы, сформированные из сигнала частоты . Очевидно, что и

(4.9)

Таким образом ЦЧ позволяет реализовать и относительные измерения частоты.

Относительная погрешность измерения f₁/f₂ не содержит составляющей , т.к. БОЧ в этом режиме не используется, и определяется только погрешностью дискретности, т.е.

(4.10)

Если при измерении производится усреднение результатов измерений, то:

(4.11)

В ременные диаграммы работы ЦЧ.