4.1.1. Структурная схема измерителя частоты

Частотомер с цифровым отсчетом может быть построен по структурной схеме, описанной выше. Для этого необходимо подать на схему стробирования разрешающий сигнал строго определенной длительности. Удобно выбрать его длительность в виде одной из степеней основания 10. Зависимость между длительностью разрешающего стробирующего импульса и единицами измерения частоты отражена в таблице 4.1.

Формировать разрешающий сигнал следует от кварцевого генератора импульсов. Так как широко используемые кварцевые резонаторы имеют частоту собственных колебания от сотен килогерц до десятков мегагерц, то для получения импульса требуемой длительности необходимо использовать счетчик-делитель частоты.

Таблица 4.1

Длительность строб импульса	1 с	0,1 с	10 мс	1 мс	0,1 мс
Показания частотомера	Гц	Десятки Гц	Сотни Гц	кГц	Десятки кГц

Например, если требуется получить длительность стробирующего импульса (длительность логической единицы), равную 1 с при частоте генератора 1 МГц, то счетчик должен иметь коэффициент деления 2000000. Для построения такого счетчика можно использовать шесть корпусов микросхем К155ИЕ2 или К555ИЕ9 и один D-триггер (К555ТМ2), включенный как делитель частоты на 2.

4.1.2. Структурная схема измерителя длительности

Измеритель длительности импульса строится на основе измерителя временных параметров, но в отличие от частотомера входной сигнал подается на разрешающий вход схемы стробирования. Для точного измерения длительности этого импульса необходимо знать частоту сигнала на другом входе схемы временной селекции. Она должна быть в несколько раз больше, чем максимально возможная частота входного сигнала. Удобно выбрать эту частоту в виде одной из степеней основания 10. Зависимость между частотой опорного генератора и единицами измерения длительности отражена в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Частота генератора	10 МГц	1 МГц	100 кГц	10 кГц	1 кГц
Показания измерителя	Десятые доли мкс	мкс	Десятки мкс	Сотни мкс	мс

Например, если прибор должен измерять длительность в миллисекундах, то требуемую тактовую частоту 1 кГц можно получить, поставив три двоично-десятичных счетчика после опорного генератора на 1 МГц.

Так же как и частотомер, схема измерителя длительности должна содержать входной формирователь ТТЛ-уровня для измеряемого сигнала.

4.1.3. Структурная схема измерителя периода

Работа измерителя периода основана на том же принципе подсчета числа высокочастотных импульсов за время действия разрешающего сигнала на одном из входов схемы временной селекции. Разрешающий сигнал должен быть сформирован таким, чтобы его длительность равнялась периоду измеряемого сигнала. Для этого достаточно пропустить измеряемый сигнал перед подачей на схему стробирования через делитель частоты на два, использовав для этого, например, D-триггер или JK-триггер.

Так как длительность разрешающего сигнала в такой схеме будет равна длительности запрещающего сигнала и периоду измеряемого сигнала, то время индикации может оказаться неудобным для считывания показаний прибора, поскольку период измеряемого сигнала может существенно меняться. Исправить этот недостаток можно, применив регистр памяти для хранения информации о числе сосчитанных тактовых импульсов в течение следующего интервала измерения.

В таком случае на блок индикации подается информация не с выходов счетчиков, а с выходов регистра. По окончании счёта информация заносится в регистр. Разрядность регистра должна быть не меньше, чем разрядность счетчика.

Часто в измерительных схемах для повышения точности используется способ измерения усредненного периода сигнала. Для этого нужно сформировать разрешающий сигнал длительностью, равной числу периодов, за которое производится усреднение. Так, для усреднения за 5 периодов необходимо перед схемой стробирования поставить счетчик-делитель на 5, т.е. поделить частоту измеряемого сигнала на пять, а затем на 2, чтобы разрешающий сигнала на входе схемы стробирования равнялся 5 периодам измеряемого сигнала. При этом на выходе схемы стробирования появится последовательность высокочастотных импульсов, количество которых несет информацию о длительности пяти периодов измеряемого сигнала. А для того, чтобы на индикаторах высвечивалась информация о длительности одного периода, необходимо уменьшить в пять раз количество этих импульсов перед подачей их на счетчики. Этого можно добиться с помощью счетчика-делителя на 5, включенного между выходом генератора образцовых импульсов и входом схемы стробирования.