Детектор разности частот

(51) 4 Н 03 Р 13/ ЕТЕЛЬСТВУ ТОР СНОМ,Ф ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Патент Франции У 2214998, кл, Н 03 Р 13/00, 1973Авторское свидетельство СС9 1023630, кл. Н 03 Р 13/00, 1983. (54) ДЕТЕКТОР РАЗНОСТИ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в, системах контроля стабильности частоты синтезаторов. Цель изобретения " повышение точности при одновременном расширении диапазона сравниваемых частот. Сигнал Г и эталонный сигнал (ЭС) Е поступают на Р-триггер 1, формирующий импульсный сигнал разностной частоты, Этот сигнал поступает на формирсватель 3 импульсов. Формируемые им короткие отрицательные импульсы устанавливают КЯ-триггер в "1". Делитель 2 частоты формирует сигнал частотой Й /И, задающий интервал, на котором производится оценка частоты биений, По этому сигналу состояние КБ-триггера 4 пере писывается в Р-триггер 5, а КЯ-триггер устанавливается в "0". Сигналы с КЯ-триггера 4 и Р-триггера 5, соответствующие информации о соотношении частот входных сигналов в предыдущем и текущем интервалах, поступают через элемент И 6 на Р-триггер 7 На выходе Р-триггера 7 формируется сигнал "0", если входные сигналы детектора разности частот равны или кратны, импульсный сигнал, если разница частот удовлетворяет условию К /2 Мдй(Г/И, и сигнал "1", еслиэт /11 фИзобретение относится к радиотех" нике и может быть использовано в системах контроля стабильности частоты синтезаторов, формирующих одновременно М сигналов.Цель изобретения - повышение точности при. одновременном расширении диапазона сравниваемых частот.На фиг,1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого детектора разности частот; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Детектор разности частот содержит первый 0"триггер 1, делитель 2 часто" ты, формирователь 3 импульсов, КБ- триггер 4, второй 0-триггер 5, элемент И 6, третий 0-триггер 7.Детектор разности частот работает следукицим образом.Если частоты К и Г сравниваемых сигналов не кратны и не равны, то на выходе 0-триггера 1 формируется импульсный сигнал, частота которого равна абсолютной величине разности частоты эталонного сигнала и ближайшей гармоники входного сигнала дй = Е-оГ . В этом случае с выхода формирователя 3 импульсов снимаются короткие отрицательные импульсы, соответствующие по времени переднему фронту сформированного сигнала разностной частоты и подаваемые на вход установки в "1" КЯ-триг" гера 4. На другой вход КЯ-триггера 4 поступают импульсы частотой К /И с выхода делителя 2, где Я - величина коэффициента деления. Величина частоты Г, /И определяет точность детектирования разности частот. Пе" риод этого сигнала равен временному интервалу, на котором производится оценка частоты биений. В зависимости от значения разности частот возможны три режима работы детектора разности частот.При соотношении частот д Г)Г, /Я к моменту окончания интервала оценки (появления импульса на выходе делителя 2) КБ -триггер 4 установлен в единичное состояние, которое соответствует неравенству частот входного и эталонного сигналовС появлением импульса на выходе делителя 2 производится перезапись состояния КЯ"триггера 4 в 0 -триггер 5 с последующим сбросом КЯ-триггера 4 в нулевое состояние. Таким образом, 1 О в процессе работы устройства в 0-триг гере 5 хранится информация о соотношении частот входных сигналов на предыдущем интервале оценки, а состояние КБ-трнггера 4 к моменту появления очередного импульса на выходеделителя 2 соответствует оценке натекущем интервале. Эти два сигнала с выходов КЯ-триггера 4 и 0-триггера 5 поступают на входы элемента И 6. Поскольку в рассматриваемом случае КБ- триггер устанавливается в единицу на1каждом интервале оценки, то к моментупоявления сигнала на выходе делите"ля 2 на. выходе элемента И 6 сформируется сигнал логической единицы, который переписывается в 0-триггер 7 и подтверждается после каждого интервала оценки, если соотношение частот не изменяется,При выполнении условия.Г с -.т,2 Я М 25,КБ-триггер 4 устанавливается в единицу не на каждом интервале оценки, однакб при этом возможна его установка в единицу на нескольких подряд следующих интервалах. Это при 3030 водит к тому, что в тактовые моменты времени (в моменты появления им"пульсов на выходе делителя 2) на выходе элемента И 6 может быть какединичныи уровень, так и нулевой.33 ЕСледовательно при условии -ф дЕс92 Мс -2 Х на выходе 0-триггера 7 формируЮется импульсный сигнал,йПри выполнении условия Е с -ИКБ-триггер 4 устанавливается в единицу не на каждом интервале оценки, при этом установка в единицу на двух подряд следующих интервалах исключена, т,е. КБ -триггер 4 и Р-триггер 5 одновременно не находятся в единице. В этом случае на выходе элемента И 6 сформируется сигнал логического нуля, который после прохождения импульса с выхода делителя 2 устанавливает 0-триггер 7 в нулевое состояние, которое в дальнейшем не изменяется.Если частоты сравниваемых входного и эталонного сигналов равны или кратны, то состояние 0-триггера 1 в процессе работы не изменяется. В3 1246 этом случае с выхода формирователя 3 импульсов снимается сигнал постоянного уровня, р 4 вный логической единице. КЯ-триггер 4 импульсами, поступающими с выхода делителя 2, уста навлиьлется в нулевое состояние, которое затем переписывается в Р-триггеры 5 и 7. Это нулевое состояние 0- триггера 7 соответствует равенству или кратности частот входныхсигна лов и в дальнейшем не изменяется,Временным диаграммам, поясняющим работу детектора разности частот в описанных режимах (фиг,2) соответствуют сигнал на выходе П-тригге ра 1(а), сигнал на выходе формирователя 3 импульсов (б), сигнал на выходеделителя 2 (в), сигнал на выходе КЯ-триггера 4 (г), сигнал на выходе П-триггера 5 (д), сигнал на выходе 20 элемента И 6 (е) и сигнал на выходе 0-триггера 7 (ж)Таким образом, в предлагаемом детекторе разности частот при равенстве и кратности частот входных сиг налов, а также при их отличии на величину, не превышающую Г, /2 И, на выходе формируется сигнал логического нуля, если разница частот удовлетворяет условию 30 тдУИ.й Г 2 М И 35 Абсолютная ошибка детектирования равна ьйо = Г, /2 М,.Относительнаядебошошибка составляет Я = - -о- = - и не зависит от величины частот сравниваемых сигналов. Таким образом, абсолютная и относительная ошибки детектирования детектора разности частот имеют фиксированные значения и не зависят ни от каких дестабилизирующих факторов. Например, для обеспечения детекти. рования разности частот 1 ИГц с абсолютной ошибкой 0,01 Гц необходи.мое значение коэффициента деления делителя 2 равно Я = = 5 1 О т 2 д й, то на выходе формируется импульсный сигнал, а при отличии частот входных сигналов навеличину большуюГзт /Ю,на выходе формируетсясигнал логической единицы. 40 45 50 55 35 4при этом относительная ошибка составит с.=. 10Выходной сигнал предлагаемого детектора разности частот имеет вид, удобный для,индикации, при этом иск" лючается необходимость дополнительного устройства обработки. Так, например, если на выход детектора разности частот подключить светодиод, то в зависимости от состояния частот входных сигналов он либо горит непрерывно, либо периодически загорается и гаснет, либо свечение отсутствует в соответствии с описанным алгоритмом. Кроме того, в предлагаемом детекторе разности частот решение о соотношении частот входных сигналов выносится на основе совпадения оценок на двух следующих один за другим интервалах наблюдения, Таким образом, детектор разности частот оказывается защищенным от случайных однократных сбоев частоты оцениваемых сигналов.Формула изобретенияДетектор разности частот, содержащий первый и второй П-триггеры, делитель частоты, элемент И и КЯ- триггер, прямой вьпсод которого соединен с Р-входом второго Р-триггера, прямой выход которого соединен с первьпч входом элемента И, причем вход синхронизации первого Р-триггера соединен с входом делителя частоты и с источником эталонной частоты, а Р-вход первого Р-триггера соединен с источником измеряемой частоты, о т - ,л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности при одновременном расширении диапазона сравниваемых частот, в него введены формирователь импульсов и третий П-триггер, вход синхронизации которого соединен с входом синхронизации второго Р-триггера, входом сброса КЯ-, ,триггера и вьпсодом делителя частоты, причем прямой выход КЯ-триггера соединен с вторым входом элемен.та И, выход которого соединен с Р-входом третьего Р-триггера, а прямой выход первого Р-триггера через формирователь импульсов соединен с входом установки КЯ-триггера, при этом прямой выход третьего Р-триггера является выходом детектора разности частот.орректор М.Демчик Редактор Н,Бобк Тираж 1, П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/