Фазоимпульсный компаратор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах контроля, управления и передачи информации для измерения фазы фазомодулированных импульсных сигналов, ее запоминания и сравнения с последующими значениями. Цель изобретения - повьшение точности сравнения - достигается путем исключения цифроаналогового преобразования . Устройство содержит триггер-формирователь 1, шину 2 опорных импульсов, шину 3 сигнальных импульсов , элементы ИЛИ 4 и 6, триггер 5 знака, генератор 7 импульсов, ключи В и 10, счетчики 9 и 11, триггер 12 управления, инвертор 13, командный блок 14, элемент 15 совпадений, инвертор 16, выходную шину 17 и элемент задержки 18. Введение новых элементов (поз.4,6,7,11,12,16 и 18) и связей, кроме повышения точности, обеспечило также повьшхение надежности фазоимпульсного компаратора за счет исключения пропадания отдельных импульсов при счете и исключения ложных срабатываний от помех при сравнении . 1 ил. с (Л

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) А1 (б)) Н 03 К 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4055918/24-21 (22) 14.04.86 (46) 30.01.88.Бюл. Ф 4 (71) Институт черной металлургии (72) Е.Я.Подковырин (53) 62 1.376.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 831254, кл. В 21 В 37/06, 1981.

Авторское свидетельство СССР

В 995947, кл. В 21 В 37/06, 1981. (54) ФАЗОИ)(ПУЛЬСНЫЙ КОИПАРАТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах контроля, управления и передачи информации для измерения фазы фазомодулированных импульсных сигналов, ее запоминания и сравнения с последующими значениями.

Цель изобретения — повышение точноати сравнения — достигается путем исключения цифроаналогового преобразования ° Устройство содержит триггер-формирователь 1, шину 2 опорных импульсов, шину 3 сигнальных импульсов, элементы ИЛИ 4 и 6, триггер 5 знака, генератор 7 импульсов, ключи 8 и 10, счетчики 9 и 11, триггер

12 управления, инвертор 13, командный блок 14, элемент 15 совпадений, инвертор 16, выходную шину 17 и элемент задержки 18. Введение новых элементов (поз.4,6,7,11,12,16 и 18) и связей, кроме повышения точности, обеспечило также повышение надежности

Фазоимпульсного компаратора за счет исключения пропадания отдельных импульсов при счете и исключения ложных срабатываний от помех при сравнении. 1 ил.

1370761

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах контроля, управления и передачи информации для измерения фазы фазомодулированных импульсных сигналов, ее запоминания и сравнения с последующими значениями.

Целью изобретения является повышение точности сравнения путем исклю- 10 чения цифроаналогового преобразования измеряемого сигнала и повышение надежности путем уменьшения влияния помех на результата сравнения исклю—

15 чением аналогового компаратора.

На чертеже представлена функциональная схема фазоимпульсного компаратора.

Компаратор содержит триггер-формирователь 1, шину 2 опорных импульсов, 20 шину 3 сигнальных импульсов, элемент ИЛИ 4, триггер 5 знака, элемент

ИЛИ 6, генератор 7 импульсов, ключ 8, счетчик 9, ключ 10,счетчик 11, триггер 12 управления, инвертор 13, командный блок 14, элемент 15 совпадений, инвертор 16, выходную шину 17, элемент 18 задержки, при этом К-вход триггера-формирователя 1 соединен с шиной 3 сигнальных импульсов, I-г д -30 с шиной 2 опорных импульсов и первым входом элемента 15 совпадений, инверсный выход — с первым входом элемента ИЛИ 4, прямой выход — с D-входом триггера 5 знака и первым вхо-! дом элемента ИЛИ 6, выход которого соединен с управляющим входом ключа 8, вход которого соединен с выходом генератора 7 импульсов, а выход — с выходами ключа 10 и счетчика 9, выход 40 переполнения которого через соединенные последовательно элемент 18 задержки и инвертор 13 подключен к второму входу элемента ИЛИ 6, а непосредственно — к тактирующему входу триггера 12 45 управления, D-вход которого соединен с выходом командного блока 14, прямой выход — с вторым входом элемента 15 совпадений, а инверсный выход— с вторым входом элемента ИЛИ 4, выход которого соединен с управляющим входом ключа 10, выход которого соединен с входом счетчика 11, К-вход которого соединен с выходом элемента 15 совпадений, а выход переполнения — с тактирующим входом триггера 5 знака, выход которого соединен с выходной шиной 17, а выход генератора 7 импульсов через инвертор 16 соединен с тактирующим входом триггера-формирователя 1.

Командный блок 14 служит для формирования двухпозиционного сигнала управления режимом работы устройства.: Запоминание" и Сравнение и в простейшем случае может бьггь выполнен в виде двухпозиционного переключателя, соединяющего D-вход триггера 12 управления с шиной высокого уровня в режиме Запоминание и с шиной низкого уровня в режиме

"Сравнение".

Генератор 7 импульсов должен обеспечить выходной сигнал, удовлетворяющий следующим условиям:

1 fr

< (f (— —— м вх

Г где f частота импульсов генератора 7, / „— длительность опорного и сиг. нального импульсов, частота следования импульсов входного сигнала, Š— разрядность счетчиков

9 и 11.

Элемент 1Я задержки должен удовлетворять следующему условию:

1 1 — (Г ( где f„,„предельная частота счета счетчиков 9 и 11, и может быть выполнен в виде катушки индуктивности или RC-цепочки.

Фазоимпульсный компаратор работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер-формирователь 1 и счетчики 9 и 11 нахо дятся в состоянии "0", а триггер 12 управления в — состоянии "1".

В режиме "Запоминание (измерения) командный блок 14 создает на

D-входе триггера 12 управления сигнал логической единицы. На входах элемента ИЛИ 6 действуют сигналы логического нуля и ключ 8 закрыт. Импульс с шины 2 опорных импульсов через элемент 15 совпадений подтверждает состояние "0" счетчика 11 и подготавливает триггер-формирователь 1 к переключению в единичное состояние, осуществляемое задним фронтом импульса генератора 7 импульсов, прошедшим через инвертор 16 на так1370761 тирующий вход. При этом появляется сигнал логической единицы на входе элемента ИЛИ 6, ключ 8 замыкается, пропуская на входы ключа 10 и счетчи5 ка 9 импульсы с выхода генератора 7 импульсов. Ключ 10 находится в разомкнутом состоянии, так как на обоих входах элемента ИЛИ 4 присутствуют сигналы логического нуля, поэто- 10 му счетчик 11 остается в нулевом состоянии, а счетчик 9 начинает счет, переключаясь передними фронтами импульсов генератора 7. К моменту прихода импульса по шине 3 сигнальных импульсов в счетчике 9 зафиксировано число п = f,,, где Т вЂ” время запаздывания сигнального импульса относительно опорного.

Сигнальный импульс, поступая на вход К, подготавливает, а импульс генератора 7 через инвертор 16 задним фронтом переключает триггер-формирователь 1 в состояние "0". Так как содержимое счетчика 9 отлично от ну- 25 ля, на его выходе переполнения действует сигнал логического нуля, который через инвертор 13 и элемент

ИЛИ 6 удерживает ключ 8 в замкнутом состоянии, и накопление содержимого

30 в счетчике 9 продолжается. Одновременно на вход элемента ИЛИ 4 с инверсного выхода триггера-формирователя 1 поступает сигнал логической единицы, который вызывает замыкание ключа 10, и счетчик 11 начинает накапли 35 вать содержимое. В момент времени, когда в счетчике 9 устанавливается состояние "0", он через элемент 18 задержки, инвертор 13 и элемент ИЛИ 6 размыкает ключ 8, прекратив подачу

40 импульсов на оба счетчика. Кроме того, с выхода переполнения счетчика 9 поступает импульс на тактирующий вход триггера 12 управления, 11 I1 45 устанавливая его в состояние 1 если до этого он находился в состоянии "0". В этот момент времени в счетчике 11 устанавливается число

Е - и = Š— f 50

С приходом очередного опорного импульса процесс повторяется, причем к концу цикла измерения в счетчике 11 устанавливается число, соответствующее последнему измеряемому значению 55 фазы сигнала.

Лля перехода в режим Сравнение" с командного блока 14 на D-вход триггера 12 управления подается сиг нал логического нуля, при этом он сохраняет состояние "1", и очередной цикл выполняется в описанной выше последовательности. В момент установки счетчика 9 в состояние "0" импульс с его выхода переполнения по тактирующему входу переключает триггер 12 управления в состояние

0 . Последний сигналом логической единицы с инверсного выхода через элемент ИЛИ 4 поддерживает ключ 10 постоянно во включенном состоянии и сигналом логического нуля с прямого выхода запрещает прохождение опорного импульса через элемент 15 совпадений на R-вход счетчика 11. Следующий цикл работы устройства осуществляется в режиме Сравнение, причем работа счетчика 9 осуществляется в той же последовательности, как и при измерении. Так как ключ 10 постоянно замкнут, счетчик 11 начинает и оканчивает работу одновременно со счетчиком 9. В связи с тем, что в начале цикла в счетчике 11 хранится число Е и, а его разрядность Е равна разрядности счетчика 9, к моменту времени, когда в нем наступает переполнение, в счетчике 9 оказывается число п, соответствующее измеряемой фазе. Если сигнальный импульс поступает ранее этого момента времени, он переключает триггер-формирователь 1 в состояние "0 и на D-входе триггера 5 знака действует сигнал логического нуля. При этом импульс переполнения счетчика 11 по тактирующему входу устанавливает триггер 5 знака в состояние "0", соответствующее результату сравнения "Фаза меньше". В противном случае к моменту переполнения счетчика 11 триггер †формирователь 1 сохраняет состояние "1", и импульс переполнения переключает триггер 5 знака в состояние "1", что соответствует результату "Фаза больше". Триггер 5 знака сохраняет свое состояние до тех пор, пока не изменится соотношение между фазамн, измеряемой и хранимой в памяти компаратора. В отсутствие сигнального импульса триггер-формирователь 1 не сбрасывается в состояние "0", а все время находится в состоянии "1".

В соответствии с этим триггер 5 знака устанавливается в такое же состояние. Таким образом, выходной сигнал

1370761 помех при сравнении.

50

55 5 дом второго ключа.

ВНИИПИ Заказ 427/54 Тираж 928 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. (1роектная, 4 компаратора в отс.утствие сигнально1 о импульса соответствует состоянию

"Фаза больше".

Переход компаратора в режим изме5 рения так же, как и описанный переход в режим сравнения, происходит только в момент окончания цикла подачей тактирующего импульса с выхода переполнения счетчика 9 на вход

10 триггера 12 управления. Следует заметить, что тактирование переключения триггера 12 управления имеет смысл только при переходе от режима измерения к режиму сравнения, что гарантирует завершение последнего цикла измерения. Тактирование триггераформирователя 1 инвертированным импульсом генератора 7 обеспечивает прохождение на счетчики 9 и 11 импульсов с постоянными параметрами, исключая сбои одного из счетчиков в режиме сравнения и искажение хранимой в памяти информации в момент включения ключа 8 из-за потери первого импульса одним из счетчиков. Аналогичную функцию выполняет элемент 18 задержки, обеспечивая прохождение последнего импульса перед замыканием ключа 8 на счетчик 11, дост-точного для его срабатывания длительности.

Введение в фазоимпульсный компаратор новых элементов и связей обеспечивает увеличение точности измерения

35 фазы за счет представления сравниваемой информации в дискретной форме без преобразования в аналоговую и исключения таким образом дрейфа элементов. При этом разрешающая способап ность устройства в принципе ограничивается паРаметрами фронтов импульсов сигнала, предельными для элементов устройства рабочими частотами. Так при использовании компаратора в устройстве, где частота следования импульсов составляет 300 Г ц, и применении для его реализации логических элементов серии 176 с предельной рабочей частотой не менее 1МГц разрешающая способность может дости-г гать 3 10 . Очевидно, что погрешность в этом случае определяется устройствами, формирующими входной сигнал, являющийся по своей природе аналоговым. А исключение аналогового сравнения двух сигналов и использование тактирования триггеров позволяет повь1сить надежность работы устройства за счет исключения пропадания отдельных импульсов при счете и исключения ложных срабатываний от

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Фазоимпульсный компаратор, содержащий триггер-формирователь, К-вход которого соединен с шиной сигнальных импульсов, а I-вход — с шиной опорных импульсов и первым входом элемента совпадений, триггер знака, выход которого соединен с выходной шиной устройства, первый ключ, соединенные последовательно второй ключ и первый счетчик, первый инвертор и командный блок, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и надежности, в него дополнительно введены генератор импульсов, второй счетчик, два элемента ИЛИ, второй инвертор, триггер управления и элемент задержки, при этом выход генератора импульсов соединен с входом первого ключа и через первый инвертор с тактирующим входом триггераформирователя, инверсный выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а прямой выход с D-входом триггера знака и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого соединен с входом второго ключа и входом второго счетчика, выход переполнения которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ через соединенные последовательно элемент задержки и второй инвертор и непосредственно к тактирующему входу триггера управления, D-вход которого соединен с выходом командного блока, инверсный выход — с вторым входом первого элемента ИЛИ, а прямой выход — с вторым входом элемента совпадений, выход которого соединен с R-входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен с тактирующим входом триггера знака, а выход первого элемента ИЛИ соединен с управляющим вхо