14.Измерение длительности, периода и частоты цифрового импульсного сигнала

14.1.1.Устройство счетчика

На рис. 14-2 показаны основные компоненты счетчика.

Рис 14-2. Устройство счетчика

GATE – вход разрешения счета (строб); SOURCE (CLK) – вход импульсов счета (синхроимпульсов); Count Register – регистр счета; OUT - выход

Вход GATE управляет разрешением счета – сигнал на этом входе запускает и останавливает счет.

К входу SOURCE (CLK) подключается источник импульсов, количество которых подлежит счету, или источник импульсов, определяющих временную базу при измерении временных интервалов (генератор образцовой частоты).

В регистре счета инкрементируется или декрементируется количество подсчитываемых переключений (фронтов). Если содержимое регистра счета декрементируется, то число в регистре уменьшается до нуля.

Емкость регистра счета N определяется его разрядностью n (бит) и может быть подсчитано, как N = 2n.

На выходе OUT может быть сформирован как одиночный импульс, так

ипоследовательность импульсов.

14.2.Обзор методов измерения временных характеристик сигналов

Спомощью счетчиков можно проводить измерения длительности некоторого события или временного интервала между двумя событиями. Например, можно использовать этот вид измерений для определения временного интервала между прохождениями двух коробок, движущихся по конвейерной ленте. За событие в этом случае принимается фронт цифрового сигнала, который формируется каждый раз, когда коробка проходит мимо определенной точки.

14. Измерение длительности, периода и частоты цифрового импульсного сигнала

Измерение временных параметров – это измерение длительности, периода и частоты импульсов цифрового сигнала. При измерении длительности импульса измеряется временной интервал между положительным и отрицательным фронтами, или между отрицательным и положительным фронтами импульса. Измерение периода заключается в измерении интервала времени между двумя соседними положительными или отрицательными фронтами. Частота – это величина, обратная периоду. На рис. 14-3 показаны различия между измерениями периода и длительности импульсов.

Рис. 14-3. Измерения периода и длительности импульса

Period Measurement – измерение периода; Pulse Period – период импульсов; Pulse Width Measurement – измерение длительности импульса;

Width – ширина (длительность импульса)

Для вычисления периода T и длительности t используются следующие

где N – количество импульсов образцовой частоты f0, подсчитанных в течение периода T или длительности t входного сигнала (в секундах).

Для определения частоты (в герцах), значение которой обратно

периоду, используется выражение: f (Hz )= f0 . N

При известной образцовой частоте результаты можно получать как в единицах измерения частоты, так и в единицах измерения времени. Если частота счетных импульсов неизвестна, то можно определять только количество импульсов (Ticks). Такое случается, если в качестве временной базы используется внешний сигнал неизвестной частоты.