Цифровой частотный дискриминатор

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 о 790272(51)М. Кл.3 Н 03 К 5/26 с присоединением заявки Но Государственный комитет С С.С Р по делам изобретений и открытий(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 Втриггера, 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 ДИСКРИМИНАТОРтчСт 1 ааЯ,счетчика импулаппатри плетийта 3 Гдва элемента НЕ, два элемента запрета, бистабильный элемент (триггер).Импульсы входных последовательностей5 с частотамии г поступают черезэлементы запрета на счетны входысчетчиков импульсов с одинаковым модулем и, при переполнении одного изкоторых выходной потенциал верхне 10 го уровня через выходнои лсмент Иустанавливает триггер в соотвтствующее состояние, кроме того он запрещает поступление входных импульсов,через элемент запрета на счетчик15 импульсов, а также через элементыНЕ и И блокирует переключение триггера в противоположное состояниепри переполнении другого счетчикаимпульсов, сигнал сброса обоих счет 20 чиков импульсов формируется элементом И при переполнении обоих счетчиков импульсов. Таким образом, принеизменном соотношении входных частот К 7 12 или 1,( 1 состояние триг 25 гера не изменяется 1"2 .Недостатком этого устройства является то, что оно формирует ошибочные выходные сигналы при равенствевходных частот. При нулевом сдвиге30 фаз счетчики переполняются одновре"менно, поэтому состояние триггераможет быть неопределенным или изменяться,от цикла к циклу под воз.действием флюктуаций периода и длительности входных импульсов. Присдвиге фазотличающемся от нуля,счетчики импульсов переполняются неодновременно, с временным сдвигом,равным входному сдвигу фаз, поэтомутриггер остается все время в одномсостоянии в зависимости от того, какой из счетчиков переполнится: первым.Цель изобретения - повышение точности работы дискриминатора.Указанная цель достигается тем,что в цифровой частотный дискриминатор, содержащий два параллельныхканала, каждый из которых состоитиз последовательно соединенных элемента запрета, подключенного к входной шине, счетчика импульсов и эле- ;щмента И, выход которого соединен содним из входов триггера, а первыйвход - со вторым входом элемента запрета и одним из входов третьегоэлемента И, выход которого соединенс входами сброса счетчиков импульсов, введены элементы ИЛИ, дополнительный триггер, четвертый элементИ и ждущий мультивибратор, первыйвход которого соединен со входамисброса счетчикон импульсов, а вто- Жрой вход - с выходами элемента ИЛИ,первый и второй входы которого подключены к первым и вторым входам первого и второго триггеров, третьи вхо 0ды которых соединены с выходом ждущего мультивибратора, нулевые выходы - со входами четвертого элементаИ, выход которого подключен к первой выходной шине, а единичные выходы - со второй и третьей выходнымишинами, причем вторые входы первогои второго элементов И подключены ксоответствующим входным шинам,На Фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема циФрового частотного дискриминатора; на Фиг. 2временные диаграммы работы,На Фиг. 2 обозначены напряжения:О 1 - на первом входе дискриминатора;О 2 - на втором входе дискриминатора;О- на выходе первого счетчика; О 4на выходе второго счетчика; О 5 - наединичном входе триггера; О - наединичном входе дополнительного триггера; О - на первом выходе дискриминатора; О 8 - на втором выходе дискриминатора; О - на третьем выходедискриминатора.Дискриминатор содержит счетчики1, 2 импульсов, элементы И 3, 4, 5,6, элементы 7, 8 запрета, элемент еОИЛИ 9, мультинибратор 10 ждущий,триггерь.11, 12. Первая и вторая входные шины подключены соответственноко входам элементов 7, 8 запрета ико 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 ик 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 последовательностей с частотами 1, Г, при (фиг,2 О 1 и О) со входов устройства постуйают на входы элементов 78 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 в импульсов Г 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, в входных импульсов через элемент И 3 на запись в триггер 11 не проходят, пока счетчик 1 не переполнится, и лишь (в+1) входной импульс Г, переключает триггер 11 н состояние "1". Триггеры 11, 12 в исходном состоянии "О", После переполнения счетчика 1 переполняется счетчик 2. Если переполнение происходит до поступления (и+1) входного импульса 11, 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 вхо 790272ЬО дом триггера 12 и нулевым входом триггера 11. При 117 Г 2 переключение триггера 11 на "1" производится (п+ +1) входным импульсом Г 1 (фиг.2, О 9). Триггер 12 при этом остается на "0".При уменьшении Г до значения состояния триггеров не изменяются.5 Счетчик 1 переполняется раньше счетчика 2 благодаря сдвигу фаз между импульсами Г и Г , 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 элсмента И 5, который формируется в момент переполнения счетчика 2 до поступления (и+1) входного импульса Г 15 Триггер 11 остается на "1" и нйдает на выход потенциал верхнего уровняхотя частоты входных импульсов уже равны. Необходимо сбросить триггер 11 на "0", чтобы на выход О ную шину , =1 поступал потенциал верхнего уровня. Для формирования импульса сброса в устройство вводится элемент ИЛИ 9 и мультинибратор 10.25Выбор момента Формирования импульса сброса влияет на чувствительность устройства, определяемую разностью минимальных значений коэффициента отношения входных частот Кп 1. =Г,)У (ярзо ,Я,д =, )2(при Г2), при которых устроиство еще выдает сигналы7 Г 2 или Ф( ГПри К близком к 1 (например К=1,01)35 импульсы записи поступают через С входных импульсов 1, когда разность (12 -Ь ) становится равной длительности периода импульсов на входе 1, то И -8=1где С,:1/Е В:1/Г 2 40откударавно .6= -2-Фили же преобразовав для К 5= (при К 71). Аналогичные выражения получаются для ФГ: й - при Р= -- (фармФ 2Кс 4.т 2 Ь 1 ч, 1-КМинимальные значения коэффициента отношения частот К К . устанавливают заранее на осйове требований, 50 предъявляемых к устройству. По этим значениям рассчитывается число С. Модуль счетчиков 1, 2 и выбирают равным , чтобы обеспечить заданную чувствительность. Критерий, по кото рому определяют раненство частот, можно записать в следующем виде:,=Е,если р=оу, 4 Г еслн р о)цр(фМЬОТ=п мгде Р - число импульсов записи за время Т переполнения обоих счетчиков ), 2. Таким образом, выбор пс приводит к уменьшению Т и соответственно к уменьшению чувствительности.65 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 (-1) цикла счета запускает мультивибратор 10, который по окончании нремени Т формирует импульс сброса для триггеров 11 12, если на его вход сброса вцикле счета не поступает импульс записи с ныхопаеМЕнта ИЛИ 9, запрещающий формирование импульса сброса. В цИклах счета, когда входные частоты не равны и КтК,;,или К(Кп; обязательно формируется один или несколько импульсов записи (фиг. 2, О 5, О), поэтому н этом случае мультивибратор 10 не сбрасывает триггеры 11 12 на "0". При возрастании частоты Гд и выполнении неравенства КсК,;и счетчик 2 переполняется раньше счетчика 1 и (о+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 17 Г 2 и Г 7 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 изобретенияЦифровой 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 щ и й с я 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 подключенык первым и вторым входам первого ивторого триггера, третьи входы которых соединены с выходом ждущего мультивибратора, нулевые выходы - со входами четвертого элемента И, выход которого подключен к первой выходнойшине, 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 551798, кл. Н 03 К 5/18, 1974.2. Акцептованная заявка Великобритания М 1.496.743, кл,Н 03 0 13/00,1977.НИИ лиал каэ 9072/б