Фазоимпульсный компаратор

(19) (1) е)Н 03 К 9/04 Я РиъРР1ЫГ:Я)1 т)-.н ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт черной металлургии(56) Авторское свидетельство СССРВ 831254, кл, В 21 В 37/06, 1981.Авторское свидетельство СССРВ 995947, кл. В 21 В 37/06, 1981,(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 путемисключения цифроаналогового преобразованияУстройство содержит триггер-формирователь 1, шину 2 опорныхимпульсов, шину 3 сигнальных импульсов, элементы ИЛИ 4 и 6, триггер 5знака, генератор 7 импульсов, ключи 8 и 10, счетчики 9 и 11, триггер12 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 надежностиФазоимпульсного компаратора за счетисключения пропадания отдельных импульсов при счете и исключения ложных фусрабатываний от помех при сравнении, 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах контроля, управления и передачи информации для измерения фазы фазомодулиронанных импульсных сигналов, ее запоминания и сравнения с последующими значениями.Целью изобретения является повышение точности сравнения путем исклю чения цифроаналогового преобразования измеряемого сигнала и повышениенадежности путем уменьшения влиянияпомех на результата сравнения исклю 15чением 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, иннертор 13, командный блок 14, элемент 15 совпадений, инвертор 16, выходную шину 17, элемент 18 задержки, при этом К-нход триггера-формирователя 1 соединен с шиной 3 сигнальных импульсов, 1-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 Р-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, В-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 совладений, 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 сигналауправления режимом работы устройства,; Запоминаниеи Сравнение",и в простейшем случае может бьггь выполнен в виде двухпозиционного переключателя, соединяющего Р-входтриггера 12 управления с шиной высокого уровня в режимеЗапоминаниени с шиной низкого уровня в режиме"Сравнение".Генератор 7 импульсов должен обеспечить выходной сигнал, удовлетворяющий следующим условиям:1 Г,( ГвхГгде Г - частота импульсов генератора 7,/сх - длительность опорного и сигнального импульсов,частота следования импульсов входного сигнала,Е - разрядность счетчиков9 и 11.Элемент 1 Я задержки должен удовлетворять следующему условию:1 1- с Г (где Г, - предельная частота счетасчетчиков 9 и 11, иможетбыть выполнен в виде катушки индуктивности или КС-цепочки.фазоимпульсный компаратор работает следующим образом.В исходном состоянии триггер-фор. мирователь 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 Р-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 так 1370761тирующий вход. При этом появляется сигнал логической единицы на входе элемента ИЛИ 6, ключ 8 замыкается, пропуская на входы ключа 10 и счетчи 5 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 О 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 = Г, где Т - время запаздывания сигнального импульса относительно опорного.Сигнальный импульс, поступая навход К, подготавливает, а импульсгенератора 7 через инвертор 16 заднимфронтом переключает триггер-формирователь 1 в состояние "0". Так каксодержимое счетчика 9 отлично от нуля, на его выходе переполнения действует сигнал логического нуля, который через инвертор 13 и элементИЛИ 6 удерживает ключ 8 в замкнутомсостоянии, и накопление содержимого30в счетчике 9 продолжается, Одновременно на вход элемента ИЛИ 4 с инверсного выхода триггера-формирователя 1поступает сигнал логической единицы, который вызывает замыкание ключа 10, и счетчик 11 начинает накапли 35вать содержимое. В момент времени,когда в счетчике 9 устанавливаетсясостояние "0", он через элемент 18задержки, инвертор 13 и элемент ИЛИ 6размыкает ключ 8, прекратив подачу40импульсов на оба счетчика. Крометого, с выхода переполнения счетчика 9 поступает импульс на тактирующий вход триггера 12 управления,1145устанавливая его в состояние 1если до этого он находился в состоянии нО . В этот момент времени в счетчике 11 устанавливается число Е-и =Е - Г 50С 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 0-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 К-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-п, 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 "0и на Р-входе триггера 5 знака действует сигналлогического 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 в формирователь 1 сохраняет состояние "1",и импульс переполнения переключает триггер 5 знака в состояние "1", что соответствует результатуФаза 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 сигнал1370761 помех при сравнении. 20 50 555 дом второго ключа. ВНИИПИ Заказ 427/54 Тираж 928 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 компаратора в отсутствие сигнально о импульса соответствует состоянию "Фаза больше",Переход компаратора в режим измег 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 вход1 О 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 циклаизмерения, Тактирование триггераформирователя 1 инвертированным импульсом генератора 7 обеспечиваетпрохождение на счетчики 9 и 11 импульсов с постоянными параметрами,исключая сбои одного из счетчиков в режиме сравнения и искажение хранимой в памяти информации в моментвключения ключа 8 из-за потери первого импульса одним из счетчиков. Аналогичную функцию выполняет элемент 18задержки, обеспечивая прохождениепоследнего импульса перед замыканием ключа 8 на счетчик 11, дост-точного для его срабатывания длит льности.Введение в фазоимпульсный компаратор новых элементов и связей обеспечивает увеличение точности измерения35 фазы за счет представления сравниваемой информации в дискретной форме без преобразования в аналоговую и исключения таким образом дрейфа элементов. При этом разрешающая способно 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 Гц, и применении для его реализации логических элементов серии 176 с предельной рабочей частотой не менее 1 МГц разрешающая способность может дости-ггать 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 повьсить надежность работы устройства за счет исключения пропадания отдельных импульсов при счетеи исключения ложных срабатываний от Формула 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 1-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 триггера- формирователя, инверсный выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а прямой выход с 0-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 входомвторого счетчика, выход переполнениякоторого подключен к второму входувторого элемента ИЛИ через соединенные последовательно элемент задержкии второй инвертор и непосредственнок тактирующему входу триггера управления, Р-вход которого соединен свыходом командного блока, инверсныйвыход - с вторым входом первого элемента ИЛИ, а прямой выход - с вторымвходом элемента совпадений, выходкоторого соединен с к-входом первого счетчика, выход переполнения которого соединен с тактирующим входомтриггера знака, а выход первого элемента ИЛИ соединен с управляющим вхо