Цифровой частотный дискриминатор
Союз Советскими
Социалистическик
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 260279 (21) 2733348/18-21 (51) М. Кл.3
Н 03 К 5/26 с присоединением заявки Но
Государственный комитет
СС.С P по делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 231280, Бюллетень Мо 47
Дата опубликования описания 30. 12. 80 (53)УДК 621 376 .332(088.8) (72) Авторы изобретения
Л. Н. Мельников, A. В. Маргелов и Л. H. Мельникова (71) Заявитель
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в устройствах обработки данных и в радиотехнических устройствах автоподстройки частоты.
Известен дискриминатор частоты следования импульсов, содержащий генератор эталонной частоты, счетчик импульсов, дешифратор, элемент И, элемент задержки, два R-S триггера, формирователь входных импульсов.
Дискриминатор выдает на выход потенциал нижнего уровня в случае, если частота входных импульсов м..ныне частоты эталонных импульсов,.и потенциал верхнего уровня в случае обратного соотношения частот (11.
Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает высокой точности при сравнении двух входных частот, так как одна из сравниваемых частот получается в дискриминаторе делением имнульсов, и подача в этом случае импульсов второй входной частоты на счетчик импульсов приведет к неправильной работе устройства.
Наиболее близким по технической сущности является цифровой частотный компаратор, который содержит два (54) ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР
3 .чч
° .,т.: Се1а(EЯ„(( счетчика импулаппа, три плети йта \Г, два элемента НЕ, два элеметнта запрета, бистабильный элемент (триггер).
Импульсы входных послепдовательноетей с частотами f и f2 поступают через элементы запрета на счетныс. входы счетчиков импульсов с одинаковым модулем и, при переполнении одного из которых выходной потенциал верхне10 го уровня через выходнои лсмент И устанавливает триггер в соотв..тствующее состояние, кроме того он запрещает поступление входных импульсов
:через элемент запрета на счетчик
15 импульсов, а также через элементы
HE и И блокирует переключение триггера в противоположное состояние при переполнении другого счетчика импульсов, сигнал сброса обоих счет2О чиков импульсов формируется элементом И при переполнении обоих счетчиков импульсов. Таким образом, при неизменном соотношении входных частот f< 7 f о или f, (f< состояние триг25 гера не изменяется P) .
Недостатком этого устройства является то, что оно формирует ошибочные выходные сигналы при равенстве входных частот. При нулевом сдвиге
3р фаз счетчики переполняются одновре790272 менно, поэтому состояние триггера может быть неопределенным -.или изменяться,от цикла к циклу под воз.действием флюктуаций периода и длительности входных импульсов. При сдвиге фаз, ° отличающемся от нуля, счетчики импульсов переполняются неодновременно, с временным сдвигом, равным входному сдвигу фаз, поэтому триггер остается все время в одном состоянии в зависимости от того, какой из счетчиков переполнится: пер- 1© вым.
Цель изобретения - повышение точности работы дискриминатора.
Указанная цель достигается тем, что в цифровой частотный дискрими- 15 натор, содержащий два параллельных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента запрета, подключенного к входной шине, счетчика импульсов и элемента И, выход которого соединен с одним из входов триггера, а первый вход — co вторым входом элемента запрета и одним из входон третьего элемента И, выход которого соединен с входами сброса счетчиков импульсов, введены элементы ИЛИ, дополнительный триггер, четвертый элемент
И и ждущий мультивибратор, первый вход которого соединен со входами сброса счетчикон импульсов, а вто- ЗО рой вход — с выходами элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к первым и вторым входам первого и второго триггеров, третьи вхоО ды которых соединены с выходом жду- ЗЗ щего мультивибратора, нулевые выходы — со входами четвертого элемента
И, выход которого подключен к первой выходной шине, а единичные выходы — со второй и третьей выходными gp шинами, причем вторые входы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входным шинам.
На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема циФрового частот- 45 ного дискриминатора; на фиг. 2 временные диаграммы работы.
На Фиг. 2 обозначены напряжения:
U - на первом входе дискриминатора;
Ug — на нтором входе дискриминатора;
0 — на выходе первого счетчика; U4 на выходе второго счетчика; U - на единичном входе триггера; U — на единичном входе дополнительного триггера; U„ на первом выходе дискриминатора; U8 — на втором выходе дискриминатора; Uy - на третьем выходе дискриминатора.
Дискриминатор содержит счетчики
1, 2 импульсов, элементы И 3, 4, 5, 6, элементы 7, 8 запрета, элемент 40
ИЛИ 9, мультивибратор 10 ждущий,тригrepA .11, 12. Первая и вторая входные шины подключены соответственно ко входам элементов 7, 8 запрета и ко вторым .входам элементов И 3, 4, 65 выходы элементов 7, 8 запрета — к счетным входам счетчиков 1, 2, выходы которых соединены соответственно с запрещающими входами элементов
7 8 запрета, к первым входам элементов И 3, 4 и ко входам элемента И 5, выход которого подключен к входам сброса "0" счетчиков 1, 2 и к входу запуска мультивибратора 10, выход элемента И 3 подключен к единичному входу триггера 11, к первому нулевому входу триггера 12 и к первому входу элемента ИЛИ 9, выход элемента И 4 подключен к единичному входу триггера 12, к первому нуленому входу триггера 11 и ко второму входу элемента ИЛИ 9, выход которого подключен к входу сброса мультивибратора 10, выход которого соединен со вторыми нулевыми входами триггеров 11 12, нулевые выходы которых подключены к входам элемента И 6, выход которого соединен с первой выходной шиной, единичный выход триггера 11 подключен ко второй выходной шине, единичный ныход триггера
12 — к третьей выходной шине.
Устройство работает следующим образом.
Импульсы входных поспедавательностей с частотами 1„, Г, при % 7 1 (фиг.2 Ол и 0 ) со нходон устройства постуйают на входы элементов 7
8 запрета. Так как триггеры счетчиков 1 2 н исходном состоянии установлены на "0", то на их выходах— потенциалы низкого уровня, поэтому элементы 7, 8 запрета открыты и входные импульсы поступают на счетные входы счетчиков 1 2. Счетчик
1 первым заканчивает счет и импульсов f и формирует на выходе потенциал верхнего уровня, который поступает на запрещающий вход элемента
7 запрета и запрещает поступление импульсов на счетный вход. Триггеры счетчика 1 переключаются с задержкой по заднему фронту входных импульсов, и входных импульсов через элемент И 3 на запись в триггер
11 не проходят, пока счетчик 1 не переполнится, и лишь (п+1) входной импульс f переключает триггер 11 н состояние "1". Триггеры 11, 12 в исходном состоянии "0". После переполнения счетчика 1 переполняется счетчик 2. Если переполнение происходит до поступления (и+1) входного импульса t>, значит входные частоты равны и элемент И 5 формирует импульс сброса для счетчиков 1 2.
При этом триггеры 11, 12 остаются на "0". Состояние "1" одновременно для обоих триггеров считается запретным. Исключение этого состояния произнодится прн помощи перекрестных связей между единичным входом триггера 11 и нулевым входом триггера 12, а также между единичным вхо790272
ЬО дом триггера 12 и нулевым входом триггера 11. При f +1) входным импульсом f (фиг.2, 09). Триггер 12 при этом остается на "0". При уменьшении f< до значения состояния триггеров не изменяются. Счетчик 1 переполняется раньше счетчика 2 благодаря сдвигу фаз между импульсами f u f . Импульсы записи на единичные входы триггеров 11 и 12 в этом случае не поступают, так как счетчики 1 и 2 устанавливаются на "0" импульсом с выхода элc:.Iàíòа И 5, который формируется в момент переполнения счетчика 2 до поступления (и+1) входного импульса 15 Триггер 11 остается на "1" и нйдает на выход потенциал верхнего уровня хотя частоты входных импульсов уже равны. Необходимо сбросить триггер 11 на "0", чтобы на выход- 2О ную шину f =fthm поступал потенциал верхнего уровня. Для формирования импульса сброса в устройство вводится элемент ИЛИ 9 и мультинибратор 10. Выбор момента формирования импульса сброса влияет на чувствительность устройства, определяемую разностью минимальных значений коэффициента отношения входных частот К . =С, у яр„ ° (30 , т)," ;„=,1 (при fi ), при которых устроиство еще выдает сигналы fq 7 или f (fg При К близком к 1 (например К=1,01) 35 импульсы записи поступают через С входных импульсов f<, когда разность (Et - Ety ) становится равной длительности периода импульсов на входе 1, то Я -8 „=1,„, rge С,=1./ ;, С = 1/ф,, 40 откуда равно .6= — . т ф 4g-t I 4 или же преобразовав для К 5= (при K)1) . лналогичные выражения получа- 45 IOTCH ДЛЯ f а f: f при g= — — (hPN Ф Кс 4. ) т Ь1 Съ 1-k Минимальные значения коэффициента отношения частот К„,, К .„ устанавливают заранее на осйове требований, 5О предъявляемых к устройству. По этим значениям рассчитывается число Модуль счетчиков 1, 2 и выбирают равным, чтобы обеспечить заданную чувствительность. Критерий, по кото- 55 рому определяют раненство частот, можно записать в следующем виде: <,= f, если р=о f,4к еслн р о) ".р(М Ьс т= ьи .где Р— числю импульсов записи за ,время Т переполнения обоих счетчиков 3, 2. Таким образом, выбор n(.t приводит к уменьшению Т и соответственно к уменьшению чувствительности. Проверка выполнения критерия осуществляется с помощью элемента ИЛИ 9 и мультивибратора 10, который запускается импульсом с выхода элемента И 5. Импульс сброса счетчикон 14, 2 Формируется в конце цикла счета позже импульсов запиСи. Импульс сброса (i-1) цикла счета запускает мультивибратор 10, который по окончании нремени Т формирует импульс сброса для триггеров 11 12, если на его вход сброса в i цикле счета не.. поступает импульс записи с выхлопа емента ИЛИ 9, запрещающий формирование импульса сброса. В цИклах счета, когда входные частоты не равны и К)К„,;„,или К(К»,;„, обязательно формируется один или несколько импульсов записи (Фиг. 2, U5, Ut,), поэтому н этом случае мультивибратор 10 не сбрасывает триггеры 11 12 на "0". При возрастании частоты fg и выполнении неравенства K K счетчик 2 переполняется раньше счетчика 1 и (n+1) импульс через элемент И 4 переключает триггер 12 в состояние "1", триггер 11 при этом остается на "0", на выходной шине формируется потенциал верхнего уровня. Таким образом, введение в устройство элемента ИЛИ 9, мультивибратора 10, триггера 12 и новых связей исключает наличие сигналов 1„) f< и У )Г„ на его выходах при равенстве входных частот, что н итоге повышает точНость. Вместо мультинибратора 10 можно использовать счетчик импульсов, который запускается импульсами сброса и считает тактовые импульсы в течение времени Т. Импульсы записи долины сбрасывать его на "0". Использование счетчика импульсов .повышает помехоустойчивость. Формула изобретения Цифровой частотный дискриминатор, содержащий два параллельных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента запрета, подключенного к входной шине, счетчика импульсов и элемента И, выход которого соединен с одним иэ входов триггера, а первый вход — со вторым входом элемента запрета и одним из входов третьего элемента И, выход которого соединен с входами сброса счетчиков импульсов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности работы, н него введены элемент ИЛИ, дополнительный триггер, четвертый элемент И и ждущий мультивибратор, первый вход которого соединен с входами сброса счетчиков импульсов, а второй вход — с выходом элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены 790272 Rue./ к первым и вторым входам первого и второго триггера, третьи входы которых соединены с выходом ждущего мультивибратора, нулевые выходы — со входами четвертого элемента И, выход которого подключен к первой выходной шине, а единичные выходы - со второй и третьей выходными шинами, причем вторые входы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входным шинам. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 551798, кл. Н 03 К 5/18, 1974. 2. Акцептованная заявка Великобритания М 1.496.743, кл.Н 03 0 13/00, 1977.
