Трехальтернативный частотный компаратор

 

Устройство содержит тактовый генератор 1, первый счетчик 2 импульсов, первый 3 и второй 4 цифровые компараторы, с первого по четвертый триггеры 5-8. формирователь 9 импульсов, входную шину 10. первую 11 и вторую 12 кодовые шины, второй 13. третий 14 и четвертый 15 счетчики импульсов, третий цифровой компаратор 16. блок 17 синхронизации, элемент 18 задержки, первый 19. второй 20 и третий 21 коммутаторы, первый 22 и второй 23 элементы ИЛИ и выходные шины 24. Третий счетчик 14 импульсов содержит коммутатор, реверсивный счетчик, триггер, элемент ИЛИ и дешифратор. Первый коммутатор 19 содержит первый, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ. 2 з.п. ф-лы. 3 ил.. 3 табл. Зшо^г^(Яс

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s )s Н 03 К 5/156. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР .зф (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4738930/21 (22) 19.09.89 (46) 07.12.92. Бюл. ¹ 45 (71) Харьковский инженерно-строительный институт и Украинский заочный политехнический институт им, И. 3. Соколова (72) В. А. Добрыдень, 8. П, Петрик и В. Ф.

Фоменко (56) Авторское свидетельство СССР № 783989, кл. Н 03 К, 1983.

Ермаков P. С. и др. Электроизмерительные устройства для диагностики машин и механизмов. Л.: Энергия, 1979. с. 38, рис.

3 — 4 (прототип). (54) ТРЕХАЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ КОМПАРАТОР

„„QJ „„1780161 А1 (57) Устройство содержит тактовый генератор 1, первый счетчик 2 импульсов, первый

3 и второй 4 цифрсвые компараторы, с первого по четвертый триггеры 5-8, формирователь 9 импульсов, входную шину 10, первую

11 и вторую 12 кодовые шины, второй 13, третий 14 и четвертый 15 счетчики импульсов, третий цифровой компаратор 16, блок

17 синхронизации, элемент 18 задержки, первый 19, второй 20 и третий 21 коммутаторы, первый 22 и второй 23 элементы ИЛИ и выходные шины 2:1. Третий счетчик 14 импульсов содержит коммутатор, реверсивный счетчик, триггер, элемент ИЛИ и дешифратор. Первый коммутатор 19 содержит первый, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл.

/млР84

1780161

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике и измерительной технике.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости за счет статической обработки и анализа нескольких периодов

Входной частоты.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема компаратора; на фиг, 2— структурная схема третьего счетчика импульсов; на фиг, 3 — структурная схема первого коммутатора, Предлагаемый компаратор содержит тактовый генератор 1, первый счетчик 2 импульсов, первый 3 и второй 4 цифровые компараторы, с первого по четвертый триггеры

5-8, формирователь 9 импульсов, входную шину 10, первую 11 и вторую 12 кодовые шины, второй 13, третий 14 и четвертый 15 счетчики импульсов, третий цифровой IcoM-. паратор 16, блок 17 синхронизации, элемент 18 задержки, первый 19, второй 20 и третий 21 коммутаторы, первый 22 и второй

23 элементы ИЛИ и выходные шины 24.

Вход формирователя 9 импульсов соединен с входной шиной 10, первый выход— с входами установки "О" первого счетчика 2 импульсов и перцого 5 и второго 6 триггеров, а второй выход — с входам блока 17 синхронизации.

Входы установки 1" первого 5 и второго 6 триггеров соединены соответственна с выходами первого 3 и второго 4 цифровых компараторав, первые информационнь4е входы которых соединены с, выходами первого счетчика 2 импульсов, а вторые информационные входы — с соответствующими первыми 11 и BTOpbIMI. 12 кодовыми шинами. Вход синхронизации первого счетчика 2 и лпульсов соединен с первым выходом тактового генератора 1 и первым тактовым входом блока 17 синхронизации, второй

TBêT0Bûé вход которого соединен вторым выходом тактово -о генератора 1, а выход— с входам первого коммутатора 19, управляющие ВхОди котарага соединены попарно с выходами первого 5 и BTopoI o 6 триггеров,а первь4й, второй, третий и четвертый выходы

СОЕДИНЕНЫ COOTBBTCTBBIIIIO С СУММИРУЮЩИМ и вь4чита4ощим входа ли третьего счетчика

14 импульсов и со счетными входами второго 1 и четвертого 15 счетчиков импульсов, выходы третьего 14 и четвертого 15 счетчиков 4лмпульсов соединены с входами третьего цифрового компаратора 16, вь4хад которого соединен с управля4ощим входом второго коммутатора 20, выход которого соеди4 ен с выходом переполнения второго счетчика 13 импульсов и через элемент 18 задержки с входом установки "0" с третьего

ЗО

55 и четвертого 15 счетчиков, первый выход — с входом третьего коммутатора 21, а второй выход — с первыми входами первого 22 и второго 23 элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего коммутатора 21 и входами установки "0" третьего 7 и четвертого 8 триггеров, а выходы — " входами установки "1" третьего 7 и четвертого

8 триггеров, выходы 3 которых соединены с выходными шинами 24, управляющий вход третьего коммутатора 21 соединен с знаковым выходом третьего счетчика 14 импульсов, Третий счетчик 14 импульсов (фиг. 2) содержит коммутатор 25, реверсивный счетчик 26, триггер 27, элемент ИЛИ 28 и дешифрВТор 29 с соответствующими связями, Первый коммутатор 19 содержит первый 30, второй 31 и третий 32 элементы И и элемент ИЛ И 33 с соответствующими связяMlfl, Специфика отдельных блоков состоит в следующем.

Формирователь 1 формирует на выходах короткие импульсы; импульс на первом выходе появляется в момент начала периода Т», а импульс на втором выходе — в момент окончания периода Т».

Тактовый генератор 1 непрерывного генерирует иа первом выходе короткие импульсы высокой стабильной частоты f< с периодом Tp=1/Ьо; на втором его выходе появля4отся зти же импульсы, задержанные иа время To/2. Счетчики 2, I3 Ifl 15 — обычные суммирующие счетчики. Емкость счетчика 2 должна быть достаточной для подсчета тактовых импульсов в течение максимальнога возможного периода Т» входноI-o сигнала, Третий счетчик 14 Выполнен реверсив, -Iь44л, ои работает в г:рямом коде: в основных разрядах фиксируется абсолютное значение разиостл

n=-n — ПМ (1) и. и г4м — число импульсов, поступивших на суммиру,ащии вход "+" и на вычитающий вход "— "; при Л < О в знаковом разряде счетчика установлена единица, при Л > О— нуль.

Коммутатор 25 третьего c«BT«lfllca 14 функционирует в соответствии с табл. 1.

Т"-.бл, 1 определяет, на какай из входов рев .4вного счстчика 26 будет передан вхо ...й импульс счетчика 14, поступающий на одну из его Входов "-" или "-" при различных сочетаниях логических сигналов Т и Я 4IB управляющих входах коммуТВТОрВ 25.

1:8016) Таблица 1

«+»

0 +1

1 — 1

Q +1

1 +1

Таблица 2

à 3 : 1A

Q I!

Счетчик 26 срабатывает па срезу (заднему фронту) входных импульсов, а знаковый триггер 27 — по их фронту (переднему).

В процессе работы устройства в реверсивном счетчике 26 фиксируется абсолгатнаа значение величины Л, а триггер 27 ф1ксирует ее знак. При Л =0 триггер 27 мажет оказаться в л обам состоянии, чта не имеет значения для правильной рабаты устройства (см. правило (5)),Если, например, р версивный счетчик 26 имеет два двоичны:( разряда (младший — слева), то в счетчике 14 могут быть представлены в прямом коде числа от 3 да +3.

Соответствующие состояния триггеров счетчика 14 показаны в табл. 2 (правый бит соответствует триггеру знака 27, а левый— младшему разряду счетчика 26), Емкость счетчиков 14 и 15 равна емкости счетчика 13.

Цифровые кампараторы 3 и 4 адиг аксвы; единичный сигнал на выходе компаратара 3 появляется толька при выполнении равенства

K=K*, (2) а единичный сигнал на выходе компэратара

4 — только при

К=-К, где К вЂ” содер>кимое счетчика 2;

К* и К* — числа, поданные на вторые входы компараторов 3 и 4 соответственна, Схема 17 синхронизации загам;знает импульс, поступающий на ее информационный вход, и выдает его на выход одновременна с очередным тактовым импульсом на втором выходе генератора 1.

Элемент задержки 18 задерживает импульсы на время, достаточное для прохож.— дения выходного импульса счетчика 13 (импульса переполнения) по цепочке: коммутатор — элемент ИЛИ вЂ” триггер.

Цифровой кампаратор 16 поддерживает на выходе единичный сигнал толька при выполнении неравенства: ! Л, ïH (4) где Ли пя — содержимое счетчиков 14 и 1:..:

СООТВеТСТВ8НН0, Импульс, поступающий на вход второго коммутатора 26. проходит нэ его первый вь:.хад при нулевом сигнале на его управляющем входе и на его второй выход — при

Б единичном. Третий коммутатор 21 идентичен вакара: 1 c устройство рабат".ет следующим образам. .Лвтамати к; осуществляется заранее 1Q заданное число сравнений периода Тх входной части fx с двумя пороговь;ми значениями: Т и Т*. В поацассе проведения ,". ì:;„: èé подсчитывается число пн тех из н,»х, -= которых был получен и результат Н 5 (норма), а также -. исло Л . определяемое фс рмулай (1), в которой пе и nM — числа ср вне. -:ий, B которых был получен резульга 6 и м (больше, меньше) соответственна.

В зэв;;.имос1 и ат полученных значений

Q величин пм, пн и п,очевидна, пм+пн+пБ=п) принимается решение R относительно часта>ы fi са ласно и-:э",илу

Б c1ипн< I Л, и Л<О, ">= 1-! ес.,, пн > I Л I (5}

25 r4 если пн< I Л I и Л>0

У;:эзанные реш",иия кодируются состояниями триг -еров .. 8 согласно табл. 3 (СЗ, С4 — состояния тригг рав 7 и 8 соответственно), Таблица 3 3

0 и

1 с ч

1

1

"" К

В исходном cr> .;òoëíèè устройства счетчики 13 —,5 и триперы 5, 7, 8 установлены в нуль, а триггер 6 — в единицу, т.е.

40 С1=С3=-С4=-0, С2=1. Нэ в-орые входы компэратаров 2 и 3 поданы соответственно коды чисел

Г = аТ+ К+=1 .Т*. (6)

Коэффициент пересчета счет чика 13 ус45 танавле-: равным требуюшемуся числу и однократных сравнений периода Тх са знаФ ч(::.:-.!изми Т: и,, r,å, после и входных импульсаэ счетчик 1 . формирует импульс на выхгде перепалн;"ния и возвращается в - и

="- ).! órt И

Если паоле вкл.аления устройства) им: ульс на втором выходе формирователя 9 появляется раньше, чем на первом, то при указанных выше исходных состояниях триг55 герое 5!; 6 o-i не проходит ни на один из выха;;,ав комм тат",аэ 19, Первый импульс с гервага:.ыход= фармиаавэтеля 9 устанавливает в нуль счетчик 2 и триггер 6, С этого г-;амента С1=-0, -2=-0, а счетчик 2 начинает заполняться тактов -. ми импульсами.

1780161

К концу интервала времени между импульсами на первом и на втором выходах формирователя 9 в счетчике 2 будет содер>катьсЯ число К=-f,Òx, и если Txf ), получим К<К*, т.е. ни одно из условий (2), (3) 5 в течение этого времени выполнено не будет и, следовательно, оба триггера 5 и 6 останутся в нулевом состоянии. При этом импульс со второго выхода формирователя

9 пройдет нз вычита!ощий вход реверсивно- 10 го счетчика 14 и на счетный вход счетчика

13, Если Т* -Тх Т* (т,е. f+ -тх . г*, "норма"), то в течение интервала Тх (интервала между импульсам и на первом и на 15 втором выходах формирователя 1) будет достигнуто выполнение равенства (2), и импульс с выхода компаратора 3 установит триггер 5 в единицу, Таким образом, к моменту прихода им- 20 пульса на рабочий вход коммутатора 1!3 будем иметь Ci=1, С2=0. так что этот импульс пройдет через коммутатор Q на счетный вход счетчиков 13, 15.

Если Tx>T* (т.е. fx

ТерВапа Тх будет достигнуто выполнение обоих равенств (2) и (3), т,е. получим С1=1, С2=1, так что импульс со второго выхода формирователя 1 пройдет через коммутатор

19 на суммирующий вход счетчика 14 и на 30 счетный Bxog счетчика 13.

Таким образом, в результате анализа каждого периода Т единица добавляегсл в счетчик 13, а тзк>ке: пРи Тх<Т"- — вычитаетсл из соДеР>к!!! oro 35 счетчика 14; при Т+ Tx «Т* — добавляется в с !етчик 15;

ПРИ Tx>T* — ДобаВЛЯЕтСЯ К СОДЕР>КИМО 4v счетчика 1 4. 10

Следовательно, в счетчике 13 фиксируется число проанализированных периодов входной частоты, в счетчике 15 — число тех из них, которые удовлетворяют услови!о 45

T* < Тх = Т, а в счетчике 14 — разность между числом периодов, удовлетворяющих услови!о Тх>Т* и число периодоз, удовлетворяющих условию Гх<Т*.

8 результате после анализа п периодов 50 входной частоты счетчик 13 возвращается в исходное состояние (нуль), в счетчике 14 будет сформирована величина Л, а в счетчике

15 — величина и!!.

Импульс переполнения с выхода счет- 55 чика 13 проходит — в случае выполнения условия ) Ь I пн — на вход второго коммутатора 20, устанавливая СЗ==С4=1, т.е, B=-Н.

Если условие (4) не выполняется, указанный импульс проходит через коммутатор

20 на вход третьего коммутатора 21. Если при этом А>0, т.е. в знаковом разряде счетчика 14 установлен нуль, импульс проходит на первый выход коммутатора 21, устанавливая СЗ=О, С4=1, т,е. К=M. Если >ке при этом Ь <О, то импульс проходит на второй выход коммутатора 21, устанавливая С3=-1I, С4=0 т е R=E

Спустя время задержки элемента 18 импульс с выхода счетчика 13 устанавливает в нуль счетчики 14 и 15.

Формула изобретения

1. Трехальтернативный частотный êîìпаратор, содержащий тактовый генератор, первый счетчик импульсов, первый и второй цифровые компараторы, с первого по четвертый триггеры и формирователь импульсов, вход которого соединен с входной шиной, а первый выход — с входами установки "О" первого счетчика и первого и второго триггеров, входы установки 1 первого и второго триггеров соединены соответственно с выходами первого и второго цифровых компараторов, первые информационные входы которых соединены с выходами первого счетчика импульсов, а вторые информационные входы — с соответствующими первыми и вторыми кодовыми шинами, причем вход синхронизации первого счетчика импульсов соединен с первым выходом тактогого генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены второй, третий и четвертый счетчики импульсов, третий цифровой компаратор, блок синхронизации, элемент задер>кки, первый второй и третий коммутаторы, первый и второй элементы ИЛИ, при«:ем первый и втоппй тактовые входы блока

Ги i".XPOI(ИЗ ОИИ !i )!.,4ы < ПЕРВЫМ И Б ( рь!м выходами тактового генератора а вход и выход соединены соответственно с ВТорым выходом формирователя импульсов и входом первого коммутатора, управляющие

Bx0pb! которого соединены попарно с выходами первого vi второго триггерОВ, а первый второй, третий и четвертый выходы соединены cOQTBQTGTBRHIIo с суммирующим и выs sтз!Ощим входзми третьего счетчика импульсов и со счетными входами второго и четвертого c«àò÷èêOB импульсов, выходы треть=. о и четвертого счетчиков импульсов соед. "ны с входами третьего цифрового комл": зтора, выход которого соединен с управл!Ощим Входом второго коммутатора, вход ".îòoðîãî соединен с выходом и""..ðåïoëнения второго счетчика импульсов и через элемент задержки с .входами,стансвки 0

"; 78016! третьего и четвертого счетчиков импульсов, первый выход — с входом третьего коммутатора, а второй выход - с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с 5 первым и вторым выходами третьего коммутатора и входами установки"0 третьего и четвертого триггеров, а выходы — с входами установки "1 третьего и четвертого триггеров, выходы которых соединены с выходны- 10 ми шинами, управляющий вход третьего коммутатора соединен со знаковым выходом третьего счетчика импульсов.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что третий счетчик импульсов содер- i 5 жит коммутатор, реверсивный счетчик, триггер,. элемент ИЛИ и дешифратор, вь1ход которого соединен с первым входом коммутатора и входом триггера, а информационные входы соединены с выхо11 ами реверсивного 20 счетчика, вход установки 0 которого соединен с входом установки"0 третьего счетчика импульсов и первым входом элемента 1АЛИ, вто, рой вход которого соединен с суммирующим входом третьего счетчика импульсов и вто- 25 рым входом коммутатора, а выход — с выхо11 ll 1 Л дом установки 0 триггера, вход установки 1 которога соединен с вычитающим входом третьего счетчика импульсов и третьим входом коммутатора, а выход -- со зн".êîàûì выходом третьего счетчика импульсов и четвертым входом коммутатора, первый и втооой выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика.

3. Устройства по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что первый коммутатор содержит первый, второй н третий элементы И и элемент ИЛИ, выхсд которого соединен с третьим выходом первого коммутатора, первый вход — с выходом первого элемента

Vi и первым выходом первого коммутатора, второй вход — c выходом второго элемента

И и вторым выходом первого коммутатора, а третий вход- с выходом третьего элемента

И и четвертым выходом первого коммутатора. первый вход первой пары управляющих входов которого соединен с первым входом первого элемента И. второй вход первой пары управляющих входов — с первыми входами ьторого и третьего элементов И, первый вход второй пары управляющих входов — с вторыми входами первого и третьего элементов И, второй вход второй пары управляющих входов — с вторым входом второго элемента И, а вход — с третьими входами первого, второго и третьего элементов И.

1780161

Составитель О. Бодряш .- .

Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4440 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5