Устройство для формирования сигнала разностной частоты импульсных последовательностей
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА РАЗНОСТНОЙ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содержащее пять триггеров -и генератор тактовых илетульсов, выход которого соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров, информационные , входы которых подключены к выходам третьего и четвертого триггеров соответственно , информационные входы которых соединены с входными шинами устройства, отличающееся; тем, что, с целью повышения точности формирования разностной частоты импульсных последовательностей, в него введены элемент задержки, два элемента И, два элемента НЕ, первый ;и второй сумматоры по модулю два, первые входы KOTOEftjx соединены с выходами первого и второго триггеров, а вторые входы - с выходами четвертого и третьего триггеров соответственно , входы синхронизации которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов и через элемент .задержки к первым входам элементов И, при этом второй вход первого элемента И.соединен с выходом первого сумматора по модулю два и через пера вый элемент НЕ с вторым входом второ го элемента И,, третий вход которого сл подключен к выходу второго сумматора по два и через второй элемент с НЕ к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, ; выход - к выходной шине устройст а. о X) 5Ь :л Lt/ У1 ND
(1Е (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
Зац Н ОЗ К 5/156
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/
f2 с
ГОСУДАРСТВЕНКИЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3370495/18-21 (22) 17.12.81 (46) 15.04.84. Бюл. Р 14 (72) Э.К.Скворцов (71) Институт теплофизики СО AH СССР (53) 621.374.335 (088.8) (56) 1. Новицкий П.B. и др. Цифровые; приборы с частотными датчиками. Л., "Энергия", 1970, с.240-243.
2. Авторское свидетельство СССР
9 841101, кл. Н 03 К 5/156, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ
СИГНАЛА РАЗНОСТНОЙ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ, содержащее пять триггеров и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров, информационные входы которых подключены к выходам третьего и четвертого триггеров соответственно, информационные входы которых соединены с входными шинамИ устройства, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышения точности формирования разностной частоты импульсных последовательностей, в него введены элемент задержки, два элемента И, два элемента HE первый и второй сумматоры по модулю два, первые входы которых соединены с выходами первого и второго триггеров, а вторые входы - с выходами четвертого и третьего триггеров соответственна, входы синхронизации которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов и через элемент задержки к первым входам элементов
И, при этом второй вход первого элемента И.соединен с выходом первого сумматора по модулю два и через первый элемент НЕ с вторым входом второ-Е
Ф го элемента И, третий вход которого подключен к вкходу второго сумматора по модула два и через второй элемент
HE к третьему входу первого элемен- (, та И, выход которого соединен с первым входом пятого триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, . выход — к вымодной шине устройст ь. 1
1086552
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использова-. но в дискретных и цифровых системах, в частности в дискриминаторах частоты ° .Известно устройство для формирования сигнала разностной-частоты, содержащее усилитель, ограничитель и смеситель, например триггериый балансный модулятор Г1) .
Однако данное устройство примени- 10 ко только при близких между собой частотах входных сигналов и нв допускает наличия во входных сигналах шума.
Наиболее близким по технической !5 сущности к изобретению является устройство для формирования разиостной частоты импульсных последовательностей, содержащее пять триггеров и генератор тактовых импульl сов, выход которого соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров, ифнормационные входы которых подключены к выходам третьего и четвертого триггеров соответственно, информационные входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами пятого триггера, первый вход которого подключен к первой входной шине и к входу синхронизации третьего триггера, вход установки в нулевое состояние которого соединен с первым выходом первого триггера, второй выход которого подключен к первой выходной шине, при этом второй вход пятого триггера соединен с второй входной шиной и с входом. синхронизации четвертого триггера, вход установки в нулевое состояние которого подключен к первому выходу второго триггера, второй выход которого 40 соединен с второй выходной шиной (2$ .
Недостатком известного устройства является низкая точность формирования разностной частоты импульсных последовательностей при наличии их во.входных сигналах за счет невозмо1 ности распознавания иьячульсных помех.
Цель изобретения — повышение точности формирования разностной часто" ты импульсных. последовательностей.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для формирования сигнала разностной частоты импульсных последовательностей, содержащее пять триггеров и генератор тактовых импульсов, .выход которого соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров, информационные входы которых подключены к выходам третьего и четвертого триггеров соответст- 60 венно, информационные входы которых соединены с входными шинами устройства, введены элемент задержки, два элемента И, два элемента НЕ, первый и второй сумматоры по модулю два, 65 первые входы которых соединены с.вы ходами первого и второго триггеров, а вторые - c выходами четвертого и третьего триггеров соответственно, входы синхронизации которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов и через элемент задержки к первым входам элементов И, при этом второй вход первого элемента И соединен с выходом первого сумматора по модулю два и через первый элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, третий вход которого подключен к выходу второго сумматора по модулю два и через второй элемент НЕ к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом пятого триггера, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход — к выходной шине устройства.
На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу.
Устройство для формирования сиг-. нала разностной частоты импульсных последовательностей. содержит пять триггеров 1-5 и.генератор тактовых импульсов 6, выход которого соединен с входами синхронизации первого и второго триггеров 1 и 2, информационные входы которых подключены к выходам третьего и четвертого триггеров 3 и 4 соответственно, информационные входы которых соединены с входными шинами устройства, а также элемент задержки 7, два элемента И 8 и 9, два элемента HE 10 и 11, первый и второй сумматоры по модулю два 12 и 13, первые входы которых соединены с выходами первого и второго триггеров 1 и 2, а вторые - с выходами четвертого.и третьего триггеров 4 и 3 соответственно, входы синхронизации которых подключены к выходу генератора тактовых импульсов 6 и через элемент задержки к первым входам элементов И 8 и 9. При этом второй вход первого элемента И 8 соеди-„ нен с выходом первого сумматора пЬ модулю два 12 и через первый элемент
HE 10 с вторым входом второго элемента И 9, третий вход которого подключен к выходу. второго сумматора по модулю два 13 и через второй элемент
НЕ 11 к третьему входу первого элемента И 8, выход которого соединен с первым входом пятого триггера 5, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И 9, а выходк выходной шине устройства.
Устройство работает следующим образом.
Два входных сигнала запоминаются с помощью триггеров 3 и 1, 4 и 2.
На информационные входы D -триггеров 3 и 4 поступают сигналы с ампли1086552 тудой "1" или "0", а на входы синхронизации - тактовые импульсы от генератора 6. аналогично работают триггеры 1 и 2. Каждый .из триггеров .запоминает значения сигнала на период тактовых импульсов. Сумматоры 12 и 13 осуществляют сложение по модулю два первого входного сигнала, определенного в момейт запоминания, с вторым входным сигналом, определен-. ным в момент запоминания +1. Если 30 при сложении получаются одновременно едиийчные уровни сигналов, то они заменяются нулевыми уровнями с помощью элементов И 8 и 9, на другие входы которых подаются запрещающие )5 сигналы соответственно от сумматоров 13 и 12 через элементы НЕ 11 и
10. Для исключения влияния переходных процессов при переключениях
9-триггеров элементы И тактируются 0 импульсами от генератора б, задержанными с помощью элемента задерж-. ки 7 на отрезок времени, меньший. периода тактовых импульсов. Сигналы с выходов элементов И устанавливают триггер 5 в положение "1" или "0", формируя сигнал разностной частоты.
На временной диаграмме фиг. 2). изображено преобразование входных сигналов., приводящее к формированию сигнала разностной частоты. ЗО
На 2 -триггерах значения прямоугольных входных сигналов запоминаются в моменты времени, соответствующие последовательности тактовых импульсов — сигналу "Ъ". Ошибку в 35 фазе сигнала, получающуюся при этой операции дискретизации, можно ограничить требуемой малой величиной, увеличивая частоту тактовых импульсов. Зиачеиия сигналов нужно запоми- 40 нать на время не менее одного периода тактовых импулЬсов. В схеме устройства (фиг. Ц время запоминания значений сигналов равно двум периодам тактовых импульсов. Суммирование 45 по модулю двухразновременных и разноименных значений входных сигналов, Фиксированных при их запоминании к моменту времени q +1, пояснено на фиг. 2 стрелками: суммируются значения сигналов "1" или "0", определенные в.моменты времени, соответствую.щие началу и концу стрелки. Получаемые при этом суммарные сигналы "2" и "g" изображены над под) исходными сигналами.
Далее, после исключения из двух суммарных сигналов тех участков, На которых сигналы одновременно принимают значения "1", получаются два сигнала "з" и "Ж". 60
Наконец, формируются фронт и. срез сигнала разностной частоты (сигнал в моменты, когда сигналы "е" и "k" принимают соответственно единичные значения. .65
Доказательство того Факта, что данная последовательность операций действительно приводит к формированию сигнала разностной частоты, основано на анализе трех возможных случаев относительного положения Фронтов и срезов входных сигналов "a и "Ы " (фиг. 2) . В первом случае (слева Фронт второго сигнала отстает от фронта первого сигнала, что определяет единичные значения первого суммарного сигнала и нулевые значения второго суммарного сигнала. Во втором случае (справа), наоборот, Фроит, первого сигнала отстает от фронта второго сигнала, что соответственно определяет нулевые значения первого суммарного сигнала и единичныевторого. Третий случай — тбчное cosпадение фронтов (срезов) сигналов не позволяет получить единичные значения первого или второго суммарных сигналов, необходимые для формирования сигнала разностной частоты. Однако ввиду неравенства частот входных сигналов после третьего случая немедленно следуют рассмотренные первый или второй случаи. Поскольку сигнал разностной частоты следует рассматривать с физической стороны, как результат биений двух входных сигналов, когда фронты (cpc û3 одного сигнала "обгоняют" фронты срезы) другого сигнала, становится очевидным, что операции данного алгоритма, фиксирующие изменения во взаимном положении фронтон срезов), приводят к формированию сигнала разностной частоты.
Согласно фиг. 2, входные сигналы
"0", "b" близки по частоте, а по форме являются меандрами, т.е. прямоугольными. импульсами со скважностью два. Выходной сигнал разностной частоты при этом также формируется в виде меандра. Такой вид сигналов взят лишь для наглядности. Однако данный алгоритм полностью применим к более широкому классу сигналов,в частности к входным сигналам c произвольным отношением частот, к непериодическим сигналам, к сигналам с различной и переменной скважностью, смеси сигналов с шумом. Применение алгоритма к некоторым из перечисленных сигналов рассмотрено. на фиг. 3.
Единственным требованием к сигналам является необходимость выполнения неравенства 1086552 Иэ описания предлагаемого устройства следует также возможность его применения в двух предельных случаях входных сигналов. Если частота одного из сигналов равна нулю, то операция суммирования по модулю два переменных значений одного из сигналов с постоянной величиной дает в итоге сигнал с частотой входного сигнала. Если же частоты входных сигналов равны между собой, сигналы 10 отличаются друг от друга только фазой. В этом случае после суммирования их значений и исключения из суммарных сигналов одновременно появляющихся единичных участков получаем 15 два сигнала, иэ которых только один принимает как единичные, так и нулевые значения, второй же везде равен нулю. Следовательно, н раэностная частота также равна нулю. Знак разности частот двух входных сигналов можно определить при расщеплении одного нэ входных сигналов по фазе, т.е. преобразовании двух пар сигналов. Известно, что если частота входного сигнала, расщепляемого по фазе, больше частоты второго (нерасщепленного) сигнала, то для сигнала разностной частоты сохраняется не только величина, но и знак фазового сдвига. Если же ча стота расщепляемого сигнала меньше, то знак фазового сдвига меняется на противоположный. 1086552 1 l f 01010 f 00 1 0 0 f 0 f 0 11010 f01 f0f0f9f0fg0f0f0fgf0f f0 f0 11 1 1д 0 11 5 11 7000 01 f 901090 1.f f 100 д1100001 1 1 111 0011 f 1001609 11 000 Составитель Р Матвеева Техред А.Вабинец Корректор Л. Пилипенко Редактор А.Гулько Заказ 2266/52 Тираж 862 Подписное DHHH11H Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4
