Частотный компаратор

 

ЧАСТОТНЫЙ КОМПАРАТОР по авт. св. № 1023630, отличающийся тем, что с целью увеличения допустимого изменения частоты измеряемого сигнала относительно частоты эталонного сигнала, в него введены два делителя частоты на два, два делителя частоты на три, третий и четвертый частотные дискриминаторы, первый вход последнего из которых соединен h. 1 с вторым входом первого частотного дискриминатора и выходом первого делителя частоты на три, второй вход - с первым входом третьего частотного дискриминатора, входом первого делителя частоты на два, выход которого подключен к первому входу первого частотного дискриминатора, и выходом второго делителя частоты на три, вход которого подключен к первой входной шине, и элемент ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом второго частотного дискриминатора, первый и второй входы - с прямыми выходами соответственно третьего и четвертого частотных дискриминаторов, второй вход первого из которых соединен с входом первого делителя частоты на три и выходом второго делителя частоты на два, вход которого подключен к второй входной шине.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1023630 (21) 3690108/24-21 (22) 01.11.83 (46) 15.07.85. Бюл. № 26 (72) Ю. Ф. Зеленый, В. Л. Кузнецов и В. А. Кулаков (53) 621.373 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 1023630, кл. Н 03 D 13/00, Н 03 К 5/26, ! 981. (54) (57) ЧАСТОТН Ы Й КОМ ПАРАТОР по авт. св. № 1023630, отличающийсн тем, что с целью увеличения допустимого изменения частоты измеряемого сигнала относительно частоты эталонного сигнала, в него введены два делителя частоты на два, два делителя частоты на три, третий и четвертый частотные дискриминаторы, первый вход последнего из которых соединен

„„SU» 1167719 А (594 Н 03 5 26 Н 03 Э 13 00 с вторым входом первого частотного дискриминатора и выходом первого делителя частоты на три, второй вход — с первым входом третьего частотного дискриминатора, входом первого делителя частоты на два, выход которого подключен к первому входу первого частотного дискриминатора, и выходом второго делителя частоты на три, вход которого подключен к первой входной шине, и элемент ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом второго частотного дискриминатора, первый и второй входы — с прямыми выходами соответственно третьего и четвертого частотных дискриминаторов, второй вход первого из которых соединен с входом первого делителя частоты на три и выходом второго делителя частоты на два, вход которого подключен к второй входной шине.

1167719

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в системах частотно-фазовой автоподстройки частот, в частности в синтезаторах частот.

По основному авт. св. № 1023630 известен частотный компаратор, содержащий первый частотный дискриминатор, первый вход которого подключен к информационному входу D-триггера и первой входной шине, второй вход, — к тактовому входу

D-триггера, входу перестраиваемого делителя частоты и второй входной шине, прямой и инверсный выходы — к первым входам соответственно первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к первой и второй выходным шинам, и второй частотный дискриминатор, первый и второй входы которого подключены к выходам D-триггера и перестраиваемого делителя частоты, прямой выход — к вторым входам элементов И, инверсный выход — к третьей выходной шине, при этом каждый частотный дискриминатор состоит из трехразрядного реверсивного счетчика импульсов, выходы разрядов которого соединены с входами дешифратора, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с S-, R-входами

RS-триггера и тактовым входом D-триггера, информационный вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера, а прямой и инверсный выходы D-триггера являются, соответственно, прямым и инверсным выходами частотного дискриминатора, первым и вторым входами которого являются соответственно входы сложения и вычитания трехразрядного реверсивного счетчика импульсов !1).

Недостатком данного устройства является ограниченный диапазон изменения частоты измеряемого сигнала относительно частоты эталонного сигнала Ьт. Это ограничение определяется принципом работы D-триггера в качестве разностного смесителя частот и равно 0,5((1,5. При частоте измеряемого сигнала Ь) >5Ьт и Ь 0,5Ьт частота выходного сигнала D-триггера будет равна абсолютной величине разности частот измеряемого сигнала и ближайшей гармоники эталонного сигнала т. е. nf -f /, где п=1,2,3... — номер гармоники. В этом случае при некоторых значениях частоты Ь частота сигнала на выходе

D-триггера окажется меньше величины зоны допустимых значений и будет произведена ложная оценка соотношения частот измеряемого и эталонного сигналов.

Цель изобретения — увеличение допустимого диапазона изменения частоты измеряемого сигнала относительно частоты эталонного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в частотный компаратор введены два де5 !

55 лителя частоты на два, два делителя частоты на три, третий и четвертый частотные дискриминатора, первый вход последнего из которых соединен с вторым входом первого частотного дискриминатора и выходом первого делителя частоты на три, второй вход — с первым входом третьего частотного дискриминатора, входом первого делителя частоты на два, выход которого подключен к первому входу первого частотного дискриминатора, и выходом второго делителя частоты на три, вход которого подключен к первой входной шине, и элемент ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом второго частотного дискриминатора, первый и второй входы — с прямыми выходами соответственно третьего и четвертого частотных дискриминаторов, второй вход первого из которых соединен с входом первого делителя частоты на три и выходом второго делителя частоты на два, вход которого подключен к второй входной шине.

На фиг. 1 приведена функциональная схема частотного компаратора; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие его работу.

Частотный компаратор содержит первый и второй частотные дискриминаторы 1 и 2, D-триггер 3, перестраиваемый делитель 4 частоты (на N), первый и второй элементы И 5 и 6, первый и второй делители 7 и 8 частоты на три, первый и второй делители 9 и 10 частоты на два, третий и четвертый частотные дискриминаторы 11 и 12, элемент ИЛИ 13, первую и вторую входные шины 14 и 15, первую, вторую и третью выходные шины16 — 18.

Первый вход частотного дискриминатора ! соединен с информационным входом

D-триггера 3 и выходом делителя 9, второй вход — с выходом делителя 7, тактовым входом Втриггера 3, входом перестраиваемого делителя 4 и первым входом частотного дискриминатора 12. Первый вход частотного дискриминатора 2 соединен с выходом D-триггера 3, вгорой вход — с выходом перестраиваемого делителя 4. Первый вход частотного дискриминатора 11 соединен с вторым входом частотного дискриминатора 12, входом делителя 9 и выходом делителя 8, второй вход — с входом делителя 7 и выходом делителя 10. Вход делителя 8 подкелючен к входной шине 15.

Первый вход элемента ИЛИ 13 соединен с прямым выходом частотного дискриминатора 11, второй вход — с прямым выходом частотного дискриминатора12, выходс третьим входом частотного дискриминатора 2. Прямой и инверсный выходы частотного дискриминатора 1 соединены с первыми входами соответственно элементов И 5 и 6.

Прямой выход частотного дискриминатора 2 соединен с вторыми входами элементов

И 5 и 6, выходы которых подключены

1167719

55 соответственно к выходным шинам 16 и 17.

Инверсный выход частотного дискриминатора 2 подключен к выходной шине 18.

Каждый из частотных дискриминаторов

2, 11 и 12 состоит из реверсивного счетчика 19 трехразрядного, дешифратора20, RS-триггера21 и D-триггера 22.

Выходы разрядов счетчика 19 соединены с входами дешифратора 20. Первый, второй и третий выходы дешифратора 20 соединены соответственно с SP-входами RS-триггера 21 и информационным входом D-триггера 22.

Тактовый вход D-триггера 22 соединен с прямым выходом RS-триггера, а прямой и инверсный выходы являются прямым и инверсным выходами частотного дискриминатора, вход сложения и вход вычитания счетчика 19 являются первым и вторым входами частотного дискриминатора, а

S-вход D-триггера 22 в частотном дискриминаторе 2 — его третьим входом.

Частотный компаратор работает следующим образом.

Сигналы сравниваемых частот Ь и f поступают соответственно на входы делителя

8 на три (фиг. 2а) и делителя 10 на два (фиг. 26), с выходов которых сигналы с частотами Ьуз и Ьу 2 (фиг. 2в и 2г) поступают на входы делителей 9 и 7.

На выходах делителя 9 на два (фиг. 2д) и делителя 7 на три (фиг. 2е) формируются сигналы с частотами f = и

f = P- соответственно. Эти сигналы поступают на входы частотного дискриминатора l., D-триггера 3 и перестраиваемого делителя 4.

Частотный дискриминатор 1 вырабатывает сигнал, соответствующий знаку частотного рассогласования, следующим образом. Когда в реверсивном счетчике 19 записан код 000, RS-триггер 21 сигналом с второго выхода

20 устанавливается в нуль, а при коде 001 сигналом с первого выхода — в единицу. При коде реверсивного счетчика

19 011 сигналом с третьего выхода дешифратора 20 состояние RS-триггера 21 переписывается в D-триггер 22. При остальных значениях кода реверсивного счетчика состояние RS-триггера 21 и D-триггера 22 не изменяется. Таким образом, состояние Dтриггера 22 определяется направлением счета реверсивного счетчика 19. При выполнении условия f a) fr что эквивалентно far)fx реверсивный счетчик 20 работает в режиме вычитания и на прямом выходе частотного дискриминатора 1 формируется сигнал логического нуля. При условии f z (f > (или

1х > fn ) на прямом выходе частотного дискриминатора 1 формируется сигнал логической единицы.

D-триггер 3 выполняет функции цифрового смесителя частот. Частота сигнала на выходе D-триггера 3 и ри выполненнии условия 0,5((1,5 будет равна—

Этот сигнал разностной частоты поступает на первый вход частотного дискриминатора 2, на второй ход которого поступает сигнал с выхода перестраиваемого делителя 4 с частотой - .

И и

При выполнении условия 0,5((1,5 на и на S-входе D-триггера 21 частотного дискриминатора 2 отсутствует сигнал установки в единицу и частотный дискриминатор 2 работает аналогично дискриминатору 1, осуществляя сравнение частот

- - - — - и Ьт/6N.

При условии - --- - — ) -+ на

6 6У прямом выходе частотного дискриминатора 2 будет сформирован единичный сигнал, а при

- -- — -" - (Ьр/6N — нулевой (фиг. 2м) .

Сигналы с выходов частотных дискриминаторов 1 и 2 поступают на элементы

И 5 и 6. На выходах элементов И 5 и 6 (соответственно Qi и Qq) и на инверсном выходе (Q ) частотного дискриминатора (фиг. 2н,п,р) формируется трехразрядный двоичный потенциальный код, соответствующий трем уровням передаточной характеристики частотного компаратора. Соотношеа-i нию частот 0,5Ьу(Ь(- — fn соответствует код 010 (Q1. QQ Q3), соотношению 1,5Üò)

3 +1. f ) — „— 4, — код 100 и соотношению

M-1 +1

f(f (4 — Ьу соответствует код 001. М

При невыполнении условия 0,5(<1,5

Я частота на выходе D-триггера 3 будет равна абсолютной величине разности частот измеряемого сигнала и ближайшей гармоники эталонного сигнала, т. е. где п=1,2,3..., — номер гармоники. В этом случае при соотношении входных частот частотного дискриминатора 2 удовлетворяющий условию /nf» Ь/(— — на его прямом выходе формируется нулевой сигнал, который блокирует элементы И 5 и 6, в результате чего появляется ложная оценка соотношения частот входного и эталонного сигнала, за счет формирования ложных зон нечувствительности на частотах, кратных частоте эталонного сигнала. Для устранения ложной оценки введены третий и четвертый частотные дискриминаторы 11 и 12, которые осушествляют проверку выполнения условия 0,5(< (1,5 для частот входных и сигналов D-триггера 3. В результате математических преобразований это условие сводится к следующим двум неравенствам

24)4 и 2fi (fg, что эквивалентно условию

-+Π— Q и -+(— э1т. проверку этих

1167719 и

1 а и о д р

1 г п

1 д р

Е д

1 ж g

1 ее 0

К 1/

1 п 1/

1 О

И О

Л1

1 р 0

Составитель С. Николаев

Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор И. Ковальчук

Заказ 4444/53 условий осуществляют дискриминаторы 1 и

12, которые работают аналогично частотному дискриминатору 1.

При невыполнении условия — 1-) — на

3 = 6 прямом выходе дискриминатора 12 формируется сигнал логической единицы (фиг. 2и) .

При невыполнении условия +<(+ сигнал логической единицы формируется на прямом выходе третьего частотного дискриминатора 11 (фиг. 2ж) . Сигналы с прямых выходов частотных дискриминаторов 11 и 12 объединяются элементом ИЛИ 13 (фиг. 2к) .

В результате при появлении сигнала логической единицы на прямом выходе частотных дискриминаторов 11 либо 12 на выходе элемента ИЛИ 13 формируется сигнал логической единицы, который устанавливает D-триггер 22 частотного дискриминатора 2 в единичное состояние, снимая тем самым блокировку с элементов И 5,6 и разрешая прохождение сигналов с выходов частотного дикриминатора 1 на выход устройства.

Следовательно, при условии 0(Ь(— Ьт

Д 1 на выходе частотного компаратора формируется трехразрядный двоичный код 010 (Q f Q9 Q3); соотношению ф fyy(fa

5 (-ФЬтсоответствует код 001, а соотношению fx)+g+f9T код 100.

Таким образом, в известном устройстве диапазон изменения частоты измеряемого сигнала относительно эталонного ограничен

10 условием 0,5(— (1,5, а предлагаемое устройство работоспособно практически от нулевой частоты до величины определяемой быстродействием используемых элементов.

Следовательно, преимуществом п редлагаемого частотного компаратора является увеличение допустимого диапазона изменения частоты входного сигнала относительно частоты эталонного сигнала за счет устранения ложной оценки соотношения частот входных сигналов.

20 Технико-экономический эффект от использования предлагаемого частотного компаратора в широкополосных системах частотнофазовой автоподстройки частоты заключается в увеличении диапазона перестройки выходного сигнала без ухудшения фильтрующей способности.