Частотный компаратор

Совхоз СоветскихСоциалистических ОПИСИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву 1)М, Кл. Н 03 К 5 Заявле 1) 2684365/18-21 рисоединением заявки Й сударственный комитет СССР о делам мзобретений н открытий2) Авторы изобретен А. Ивашев и Г. Ф. Морозов 71) Заявитель 54) ЧАСТОТНЬЩ КОМПАРАТ тизиконт ие пом 1Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, как в качестве автономного устройства, так и в составе автомарованных систем регулирования,роля и измерения.Известен частотный компаратор, содержащий в качестве сравнивающегоустройстваэлемент памяти, выполненный на счетном триггере, снабженномуправляющим входом 1,Недостатком известного устройства является его сравнительно низкаяпомехоустойчивость вблизи порогасрабатывания, которая проявляетоя вмногократных срабатываниях устройства, при наличии шума, вызывающегочастотную модуляцию контролируемойчастоты, а также нестабильность па,раметров времязадающей цепи ждущегомультивибратора, вызывающей частотнуюмодуляцию пороговой частоты,Наиболее близким по технической.сущности является частотный компаратор, содержащий генератор опорной 2частоты, пороговый элемент, один извходов которого соединен с источником сигнала управления, а выход - содним иэ входов элемента памяти, пер=вый формирователь импульсов, вход ко-. 3 торого подключен к источнику входного сигнала, а выход - к другому входу элемента памяти и через второй Формирователь импульсов - к другому входу порогового элемента. В устройстве использован пороговый элемент число-импульсного типа, который выполнен на базе счетчика, выход которого подключен к триггеру, а установочный вход - к выходу вентилей. В качестве элемента памяти используется счетный триггер, снабженный управляющим входом 2 .Недостатком известного устройства является его сравнительно невысокая помехоустойчивость вблизи порога срабатывания в присутствии шума, вызы. вающего частотную модуляцик контро.лируемой частоты, а также вследствие изменения опорного интервала времени, вызываемогО кратковременной нестабильностью частоты генератора опорной частоты.Цель изобретения - повышен ехоустойчивости устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор опорной частоты, элемент памяти, первый пороговый элемент, выход которого соединен с первым входом элемента памяти, первый Формировательимпульсов, вход которого подключен квходной шине, а выход - к Второмувходу элемента памяти и через второйформирователь импульсов -. к первомувходу первого порогового элемента,введены ключ, второй пороговый элемент и элемент запрета, входы которого соединены соответственно с выходами элемента памяти и второго Формирователя импульсов,.а выход - с первым входом второго порогового Элемента, второй вход которого подключеН кпервой шине управления, третий входк выходу генератора опорной частотыи первому входу ключа, а выход черезключ - к второму входу порогового . Яэлемента, третий вход которого саединен с второй шиной управления.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема частотного компаратора, 20Устройство содержит формирователй1 и 2 импульсов, генератор 3 опорнойчастоты, ключ 4, элемент 5 запрета,элементы б и 7 пороговые. элемент 8памяти, шина 9 входная, шины 10 и 11управления, шина 12 выходная.Пороговый элемент б может бытьвыполнен как на базе счетчика импульсов, предустановка которого осуществляется через вентили, а импульсныйвыход переноса подключен ко входу 30.триггера, так и на базе счетчика им-пульсов с устройством сравнения кодов; выход которого подключен к триггеру, либо в виде любого другого устройства, Формирующего сигнал при 35поступлении на его вход определенного числа импульсов, заданного сигналом управления,Пороговый. элемент 7 можетбыть вы-,полнен аналогично элементу б, либо на 4 Обазе ждущего мультивибратора с триггером на выходе.Устройство работает следующим образом.Через шину 10 на пороговый элементб подается код числа й, соответствующего порогу У срабатывания устройства, а через иину 11 на пороговый элемент 7 - код числа Дй=й-й,соответствующего значению АГ, гистерезиса частотного компаратора, причемй=/,;:/, )где Г - частота следоВания импульсовгенератора 3;Г - порог отпускания частотногоПОкомпаратора.Электрические коЛебания частота Г которых подлежит контролю, поступают через шину 9 на Формирователь 1, который Формирует узкие прямоуголь-. 60 ные импульсы с частотой следования, равной частоте входных колебанийДопустим, на выходе формирователя 1 появляется импульс. Этот импульс поступает на управляющий вход элемен" 65 та 8 памяти. При этом сигнал на шине12 с элемента 8 памяти принимает значение, соответствующее значению сигнала на выходе порогового элемента б.Задним фронтом импульса, вырабатываемым Формирователем 2, пороговый элемент б устанавливается в исходноенулЕвое состояние, соответствующеенулевому значению сигнала на его выходе. Одновременно импульс формирователя 2 поступает на вход элемента5 запрета. Последний разблокирован,если сигнал на шине 12 имеет нулевое значение, или заблокирован, еслиэтотсигнал имеет единичное значение.Допустим, сигнал на шине 12 имеетнулевое значение и элемент 5 запретаразблокирован, Тогца импульс Формирователя 2 устанавливает пороговыйэлемент 7 в исходное нулевое состояние, соответствующее нулевому значению сигнала на его выходе, и ключ 4оказывается заблокированным, На счетный вход порогового элемента 7 поступают импульсы генератора 3,В процессе счета этих импульсовпороговый элемент 7 срабатывает припоступлении на его вход ЬИ =Н -Нимпульсов, число которых соответствует значению гистерезиса устройства, и Формирует на своем выходеединичный сигнал, Ключ.4 разблокируется и импульсы генератора 3 начинают поступать на счетный вход порогового элемента б. В процессе счетаэтих импульсов пороговый элемент бсрабатывает и на его выходе появляется единичный сигнал, если до появления второго импульса Формирователя1 с выхода генератора 3 "успевает"поступать еще Н импульсов, число которых соответствует порогу Г)Ю сРабатывания частотного компаратора. Общее число импульсов, образующееся приэтом на выходе генератора 3 послепоявления импульса Формирователя 1,равно М, Таким образом, момент срабатывания Порогового элемента б принулевом значении сигнала на шине12 определяется порогом Гп отпускания частотного компаратора.Пусть пороговый элемент б к моменту прихода второго импульса Формирователя 1 сработал и, следовательно, на соответствующий вход элемента8 памяти поступает единичный сигнал.Тогда, в момент появления второго импульса на выходе Формирователя 1, навыходе элемента 8 также образуетсяединичный сигнал и элемент 5 запретаблокируется. Следовательно, импульс,образующийся на выходе формирователя2, отбрасывает в исходное состояниетолько пороговый элемент б. Пороговый элемент 7 в исходное состояние невозвращается, сигнал на его выходеимеет по-прежнему единичное значениеи ключ 4 остается разблокированным,Пороговый элемент б срабатывает, ес 790237ли к моменту появления следующего импульса формирователя 1, на выход генератора 3 поступает М импульсов. Таким образом, момент срабатывания порогового элемента б при единичном значении сигнала на шине 12 определяется порогом ГП срабатывания частотного компаратора.В общем случае пороговый элемент б срабатывает независимо от значения сигнала на шине 12 (например при включении устройства), если к моменту появления очередного импульса Формирователя 1 число импульсов, образующихся на выходе генератора 3, превышает число й.Между моментом появления двух импульсов формирователя 1 на выходе генератора 3 образуется М импульсов, равное 10 15 хЕсли контролируемая частота Гх меньше порога Гпо отпускания частотного компаратора (Г(Гп ),то Ир Н и, следовательно, пороговый элемейт б срабатывает до появления очередного импульса Формирователя 1. Тогда 25 при поступлении очередного импульса Формирователя;1 на шине 1,2 появляется единичный сигнал, соответствующий результату сравнения "меньше", а моменты срабатывания порогового элемента б будут определяться порогом Г срабатывания частотного компаратора.Если контролирУемая частота Г оказывается более порога Гпс срабатывания частотного компаратора (Г )Гп ), то йх( й и, следовательно, до появления очередного импульса Формирователя 1 пороговый элемент б не "успевает" сработать и сигнал на его выходе имеет исходное нулевое .значение, тогда после появления очередного 4 О импульса на выходе Формирователя 1 на шине 12 образуется нулевой сигнал, соответствующий сигналу "больше", а моменты срабатывания порогового элемента б будут определяться порогом 45 Г отпускания частотного компаратора, меньшим его порога Г срабатывания на величину гистерезиса ЬГ. В результате, если значение контролируемой частоты Г оказывается равным или близким порогу ГпС срабатывания частотного компаратора (Г Гп ), то обратное его срабатывание вследствие частотной модуляции контролируемой частоты под влиянием шумовой составляющей, не произойдет, если изменение д Гш частоты входного сигнала непревысит значения Г гистерезисаустройства.Таким образом, при компарированинтекущего значения частоты в присутствии помех ложные срабатывания частотного компаратора могут быть исключены путем соответствующего измененияуровня сигнала управления на входепорогового элемента 7, задающего значение гистерезиса частотного компа.ратора,Введение новых элементов - ключа,второго порогового элемента и элемента запрета выгодно отличает предлагаемое устройство от известного,так как позволяет исключить его многократные срабатывания вблизи порогасрабатывания, т.е. повысить помехоустойчивость устройства,Формула изобретенияЧастотный компаратор, содержащий генератор опорной частоты, элемент памяти, первый пороговый элемент, выход которого соединен с первым входом элемента памяти, первый формирователь импульсов, вход которого подключен к входной шине, а выход - к второму входу элемента памяти и через второй формирователь импульсов к.первому входу первого порогового элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены ключ, второй пороговый элемент и элемент запрета, входы которого соединены соответственно с выходами элемента памяти и второго Формирователя импульсов, а выход - с первым входом второго порогового элемента, второй вход которого подключен к первой шинеуправления, третий вход - к выходу генератора опорной частоты и первому входу ключа, а выход через ключ - к Второму входу порогового элемента, третий вход которого соединен с второй шиной управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Электроника", У 9, 1972,с. 61-б 2.2. Авторское свидетельство СССРР 448392, кл, 0 01 К 23/00, 1973.4а иа4790237 Составитель А. Камрасенко Техред 7 Депанская Корректор И, Иуска Редактор Б. Коичицкая Заказ 9069/62 Тираж 995 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делаи изобретений и открытий .113035, Москва, Ж, Рау 1 иская наб., д. 4/5Оилиал ППП Патант, г. Ужгород, ул. Проантна, 4