Опыт 4. Измерение отношения частот двух сигналов

В опыте производится измерение отношения частоты входных сигналов СИ макета к частоте сигналов на выходе триггеров Q₁–Q₄ этого же счетчика. Этим экспериментально проверяется значение коэффициента деления двоичного СИ при различном числе разрядов (триггеров) в счетчике.

Измерение отношения частот двух сигналов состоит в подсчете с помощью СИ числа периодов одного сигнала (с более высокой частотой), уложившихся в один или n периодов другого сигнала (с более низкой частотой).

Структурная схема частотомера изображена на рис.4.6.

В данной структурной схеме по сравнению с предыдущими отсутствует ГСЧ и дополнительно включен формирователь Ф₂, формирующий из второго сигнала импульсы с периодом T₂=1/f₂. Импульсы с частотой первого сигнала f₁ = 1/T₁ через ключ К поступают на СИ и подсчитываются им. Ключ К открывается на время, равное Т₂ или – в зависимости от выбранного коэффициента деления ДЧ. Таким образом, в этом режиме переменными являются и время измерения и частота заполняющих этот интервал импульсов f₁.

 

Число импульсов, поступивших в СИ,

,

т.е. однозначно связано с измеряемым отношением f₁/f₂.

Погрешность измерения отношения частот будет определяться лишь погрешностью дискретности, максимальное значение которой определится как

.

Если частоты сигналов f₁ и f₂ кратны и взаимно синхронизированы, то погрешность δ_к будет отсутствовать, т.е. δ_к = 0.

Порядок выполнения опыта

1 Согласно инструкциям на рабочем месте перевести ЦЧ в режим измерения отношения частот.

2 Источник входного сигнала макета оставить тот же, что и в предыдущих опытах, а его частоту установить по указанию преподавателя.

3 Подсоедините один вход ЦЧ (на который подается более высокая частота) ко входу СИ макета.

4 Поочередно подключать второй вход ЦЧ (на который подается

более низкая частота) к выходам триггеров (Q₁–Q₄) счетчика макета и произвести измерение коэффициенте деления К_д этого счетчика для всех его выходов (Q₁–Q₄). Значения К_д снять по ЦОУ частотомера с учетом запятой и включить в табл. 4.7.

Таблица 4.7

Выходы триггеров СИ макета	Q1	Q2	Q3	Q4
Коэффициент деления СИ Кд

Содержание отчета

В отчете привести схему исследуемого четырехразрядного СИ (схему СИ, изображенного на рис.4.3, без источников вводимых сигналов и схемы их коммутации); схемы рис.4.4–4.6, табл. 4.2–4.7 с результатами измерений и расчетов. По данным измерений и вычислений построить временные диаграммы и графики, указанные в описании опытов.

Контрольные вопросы

1 Объясните работу Т–триггеров.

2 Назначение счетчиков импульсов и принципы их построения.

3 Временные диаграммы работы СИ.

4 Что такое коэффициент пересчета СИ и от чего он зависит?

5 Структурные схемы и принцип действия цифрового частотомера в режиме измерения частоты, периода и отношения частот.

6 Погрешности измерения в различных режимах: причины возникновения, их зависимость от значения измеряемой величины и способы уменьшения.

7 Рекомендации по применению режима измерения частоты или периода в зависимости от значения измеряемой частоты или периода.

Список литературы

1 Основы метрологии и электрические измерения / под ред. Е.М. Душина.– Л: Энергоатомиздат, 1987, C. 212–220, 228–234, 237–238, 240, 244.

2 Атамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин.– М.: Высш.шк., 1982. – C. 146–149, 152–153.

3 Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения. – Л.: Энергоатомиздат, 1983. – C.207–215.

Лабораторная работа 5