Цифровой дискриминатор средней частоты

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК и 4 НО 3 К 5/2 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОТА НОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНРЫТИЙ ЕНИ ФгрР е тикой, точнос часто- стоит торых 22,23 и 3римина 13 - 15ИЛИ-НЕалов отывоих ет быть испольпроцессом вы ПИСАНИЕ ИЗ К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1083356, кл. Н 03 К 526,2709.82.Авторское свидетельство СССРВ 119162, кл, Н 03 0 13/00,И 03 К 5/26, 04.06,83.(54) ЦИФРОВОЙ ДИСКРИМИНАТОР СРЕДНЕЙЧАСТО ТЪ(57) Изобретение можзовано для управления ЯО 129383 бора сигнала средней частотывходных, поступающих от датчичастотно-зависимой характерисЦель иэобретення - повьппениети дискриминирования среднейты. Цифровой дискриминатор соиз трех каналов, каждый из ковключает реверсивные счетчикии 24 и выходные триггеры 1, 2В каждый канал цифрового дисктора введены триггеры 7 - 9,и 16 - 18 и элементы 2-2 И 19 - 2. Триггеры 13 - 18 канна своих прямых выходах формисигнал управления режимом рабсчетчиков 22 - 24 импульсов с12 каналов. Триггеры 13 - 18 предназначены для блокировки элементов2-2 ИИЛИ-НЕ 19 - 21 по соответствующим входам с целью предотвращения разрушения сигнала переполнения счетчика импульсами той же частоты, которые вызывали переполнение. В предлагаемом устройстве, независимо от соотношения сравниваемых частот, емкость счетчиков 22 - 24 остается 93835неизменной и принимать ее следует, исходя из требований к точности работы устройства обработки средней частоты на всем диапазоне разброса дискриминируемых частот, Точность работы устройства не зависит от дискретного характера построения схемпривязки" входных сигналов к тактовой сетке. 2, ил.Изобретение относится к электрон радиоизмерительной технике и может быть использовано для управления процессом выбора сигнала средней частоты из трех входных, поступающих от датчиков с частотно-зависимой характеристикой.Цель изобретения - повышение точности дискриминирования средней частоты.На Фиг.1 показана структурная электрическая схема устройства; на Фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства с двухразрядными счетчиками импульсов.Устройство содержит первые триггеры 1,2 и 3, выходы которых являю; - ся выходами, соответственно, перво - го, второго и третьего каналов, при этом выходы первого, второго и третьего каналов соединены, соответственно, с первой, второй и третьей выходными кодовыми шинами 4,5 и б, Входы первых триггеров 1, 2 и 3 соединены с прямыми выходами, соответственно, вторых триггеров ., 8 и 9, 8- и К-входы которых являются соответственно, первым и вторым входами соответствующего канала, при этом первые входы первого и третьего каналовсоединены с первой входной шиной 10, второй вход первого канала и первый вход второго канала соединены с второй входной шиной 11, вторые входы второго и третьего каналов соединены с третьей входной шиной 12Прямые выходы вторых триггеров 7,8 и 9 соединены с Э-входами, соответственно, третьих триггеров 13,14 и 15, а инверсные выходы вторьМ триггеров 8 и 9 соединены с П-входами, соответственно, четвертых триггеров 16,17 и 18. Инверсные выходы третьихтриггеров 13, 14 и 15 соединены с 5 первыми входами первых групп входов,соответственно, элементов 19, 20 и21 2-2 ИИЛИ-НЕ, выходы которых соединены, соответственно, с тактовымивходами реверсивных счетчиков 22, фо 23 и 24 импульсов, Прямые выходытриггеров 7, 8 и 9 соединены с входами управления, соответственно счетчиков 22, 23 и 24. Инверсные выходытриггеров 16,17 и 18 соединены спервыми входами вторых групп входов,соответственно, элементов 19, 20 и 212-2 ИИЛИ-НЕ, вторые входы первойгруппы входов которых соединены спервым входом, соответственно, первого, второго и третьего каналов, авторые входы второй группы входовэлементов 19, 20 и 21 - соответственно, с вторыми входами первого, второго и третьего каналов. Выходы переполнения счетчиков 22, 23 и 24 соединены с С-входами, соответственно,триггеров 1,2 и 3, с С-входами, соответственно, триггеров 13, 14 и 15, а ЗОтакже с С-входами соответственновтриггеров 16, 17 и 18. К-входытриггеров 16,17 и 18 соединены спервыми входами соответственно, первого, второго и третьего каналов,а К-входы триггеров 13, 14 и 15 сое динены с вторыми входами, соответственно, первого, второго и третьего каналов. 40 Устройство работает следующим образом.12938При включении цифрового дискриминатора средней частоты все счетчики 22, 23 и 24 импульсов и триггеры 1-3,7-9 и 13-18 устанавливаются"в нулевое состояние. Цепи установки на фиг.1 не показаны. На входныешины 10, 11 и 12 дискриминатора поступают импульсы сигналов сравниваемых частот Г Й, Г (фиг.2 г, д,е), предварительно засинхронизированные ( привязанные ) импульсамимногофазной тактовой сетки ТИ 1,ТИ 2,ТИЗ (фиг.2 а, б, в), Каждыйвходной импульс частоты Г своим передним Фронтом устанавливает триггеры 7 и 9 первого и третьего каналов в единичное состояние (фиг.2 ж, ц) и через элементы 19 и 212-2 ИИЛИ-НЕ (Фиг.2 к, ч), соответственно, первого и третьего каналов проходит на счетные входы ревер-сивных счетчиков 22 и 24 импульсов.Реверсивные счетчики 22, 23 и 24 импульсов всех каналов по счетным входам переключаются задними Фронтамивходных импульсов. Входные импульсычастоты Й своими передними Фронта%ми устанавливают триггер 7 первогоканала в нулевое состояние (фиг.2 ж),а триггер 8 - в единичное (Фиг.2 п),и через элементы 19 и 20 2-2 ИИЛИНЕ (фиг.2 к, Ф) первого и второгоканалов проходят на счетные входысчетчиков 22 и 23 импульсов. Входные сигналы частоты Г своими перед3ними фронтами устанавливают триггеры8 и 9 второго и третьего каналов внулевое состояние (фиг,2 п, ц), и через элементы 20 и 21 2-2 ИИЛИ-НЕпроходят на счетные входы реверсивных счетчиков 23 и 24 импульсов. Импульсы сравниваемых частот Е,й з проходят через элементы 19, 20и 21 2-2 ИИЛИ-НЕ на счетные входыреверсивных счетчиков 22, 23 и 24 им пульсов до тех пор, пока соответствующие третьи и четвертые триггерыканалов находятся в нулевом состоянии,50Триггеры 7, 8 и 9 каналов на своих прямых выходах формируют сигналуправления режимом работы, соответственно, счетчиков 22, 23 и 24 импульсов своих каналов (сложение или55вычитание). Так, при действии навходной шине 10 входного импульсаЕ триггеры 7 и 9 первого и третьего каналов устанавливаются в единич 35 4ное состояние, обеспечивая счетчикам 22 и 24 этих каналов режим сложения по заднему Фронту импульса Й Когда на входной шине 11 присутствует импульс частоты Г, триггер 7 первого канала обеспечивает счетчику 22 режим вычитания, а триггер 8 второго канала обеспечивает счетчику 23 импульсов режим сложения по заднему Фронту импульса 1. Импульс Г на входной шине 12 устанавливает триггеры 8 и 9,второго и третьего каналов в нулевое состояние, обеспечивая тем самым-счетчикам 23 и 24 этих каналов режим вычитания по своему заднему Фронту.Следовательно, в момент включения цифрового дискриминатора средней частоты все триггеры дискриминатора устанавливаются в нулевое состояние. На выходных шинах 4, 5 и 6 (фиг.2 о, х, я) дискриминатора присутствует код 000. Этот код используется для управления процессом мультиплексирования средней частоты на вход устройства ее дальнейшей обработки.Если первым на входных шинах 10, 11 и 12 после включения дискри- . минатора появляется, например, входной импульс частоты Й (на входной шине 11), то он подтверждает нулевое состояние триггера 7 первого канала и триггера 17 второго канала (фиг.2 у), переводит в единичное состояние триггер 8 второго канала и через открытые элементы 19 и 20 2-2 ИИЛИ-НЕ первого и второго каналов проходит на счетные элементы 19 и 20 2-2 ИИЛИ-НЕ первого и второго каналов, проходит на счетные входы счетчиков 22 и 23 импульсов этих каналов. К моменту окончания импульса частоты й счетчик 22 импульсов первого канала (фиг.2 л, м, и) находится в режиме вычитания, поскольку на его управляющем входе присутствует низкий потенциал с выхода триггера 7, а счетчик 23 импульсов второго канала имеет режим сложения эа счет высокого потенциала на выходе триггера 8 своего канала. Поскольку в момент включения дискриминатора все его счетчики импульсов установлены в нулевое состояние, то по заднему фронту импульса Ена выходе счетчика 22 импульсов первого канала возникает сигнал переполнения за5 129счет вычитания единицы из нуля,Этот сигнал поступает на С-входытриггеров 1, 13 и 16 первого канала,Поскольку на 0-входах триггеров 1 и13 присутствует нулевой уровень спрямого выхода триггера , то этотсигнал переполнения подтверждает ихнулевое состояние (фиг.2 з, о) ипереводит в единичное состояниетриггер 16 первого канала (Фиг,2 и),так как на его Э-входе в этот моментприсутствует единичный уровень синверсного выхода триггера 7. Низкий потенциал инверсного выходатриггера 16 первого канала блокирует прохождение на счетный вход счетчика 22 импульсов последующих входных импульсов частоты Х , поступающих на входную шину 11 дискриминатора.Этот же импульс частоты йпосвоему заднему фронту добавляет единицу в счетчик 23 импульсов второгоканала (Фиг.2 р, с, т).Если после этого на входной шине10 появляется импульс частоты Гто он переводит в единичное состояние триггеры 7 и 9 первого и третьего каналов, возвращает в нулевоесостояние триггер 16 первого каналаи подтверждает нулевое состояниетриггера 18 третьего канала (Фиг.2 ю).Кроме того, пройдя через открытыеэлементы 19 и 21 2-2 ИИЛИ-НЕ первого и третьего каналов, этот импульссвоим задним фронтом возвращает в"0" счетчик 22 импульсов первого канала, поскольку после вычитания из 0единицы импульсом К все разряды этого счетчика находятся в единичномсостоянии, и прибавляет единицу всчетчик 24 импульсов третьего канала. И так далее,Таким образом, на счетчике 22 импульсов первого канала осуществляется сложение импульсов частоты й, ивычитание импульсов частоты й , Насчетчике 23 импульсов второго каналаосуществляется сложение импульсовчастоты Еи вычитание импульсов частоты Е и, наконец, на счетчике 24импульсов происходит сложение импульсов частоты Е и вычитание импульсов частоты Й (Фиг.2 ш, щ, э). Емкость счетчйков 22, 23 и 24 импульсон одинакова и для каждого канала равна и, Триггеры 7,8 и 9 каналовопределяют знак сигнала переполнениясоответствующего счетчика импульсов35 40 45 50 55 Триггеры 13, 14, 15 и 16, 17, 18 каналов предназначены для блокировки элементов 9, 20, 21 2-2 ИИЛИНЕ по соответствующим входам с целью предотвращения разрушения сигнала переполнения счетчика импульсами той же частоты, которые вызвали переполнение. Так, если, например, при действии на входной шине 10 импульса частоты Й по его заднему фронту возникает сигнал переполнения на выходе счетчика 24, то этот сигнал устанавливает в единичное состояние триггер 3 и триггер 15 в третьем канале, Начиная с этого момента ни один из последующих импульсов частоты 2 не проходит че 1рез заблокированный но первому входу элемент 21 2-2 ИИЛИ-НЕ на счетный вход счетчика 24 импульсов до тех пор, пока на входную шину 12 дискриминатора не поступит очередной импульсчастоты Г, который возвращает триггер 15 в нулевое состояние и снимает упомянутую блокировку элемента 21 2-2 ИИЛИ-НЕ для импульсов частотыОднако своим задним фронтом этот импульс частоты Й уменьшает код в счетчике 24 импульсов на единицу, поэтому следуюший импульс частоты.Э Е, проходя на счетный вход счетчика 24 импульсов, добавляет эту единицу к содержимому счетчика, не вызывая изменения состояния на выходе переполнения (на выходе старшего разряда) счетчика. Таким образом, трехразрядный код, вормируемый на выходных шинах 4, 5 и б дискриминатора и используемый для управления процессом выделения (мультиплексирования) средней частоты из трех входных, изменяет свое значение не под воздействием изменения величины этих частот, как это имеет место в известном дискриминаторе, а под действием изменения разностей дискриминируемых частот, благодаря чему значительно возрастают устойчивость и точность работы дискриминатора при значительно меньшей емкости и счет 3835 6(в режиме сложения или в режиме вычитания), т,е. фактически определяютзнак разности частот Г - Г Г - Гф 1 3эТриггеры 1, 2 и 3 каналов предназначены для запоминания этого знака и его хранения до изменения знака разности.чиков импульсов 22, 23 и 24. Крометого, предлагаемый дискриминаторсредней частоты дает возможностьточно определить погрешность его работы. Величина этой погрешности не 5зависит от степени разброса дискриминируемых частот и никогда не превосходит емкости счетчиков импульсов п. Трехразрядный код на выходе пред(2) При этом с момента начала выполнения одного из указанных условий до момента перехода на новую среднюю частоту максимальная абсолютная погрешность не превышает +и импульсов,лагаемого дискриминатора может принимать восемь различных значений.Код 000 означает, что имеют место следующие соотношения: Г, - Г с 0;Е- Е сО Я )Я Е1 фз ф э я 1 3 с О; ГЗследоВательно есссреднее значение имеет частота Г .При коде 100 Е, - Гп ) 0; Г,) Г следовательно, ЕЙ 7 Е - среднее 20 значение имеет частота Е . Если код равен 010, то Е, - Г с 0; йт Е следовательно, 1 ) ГЕ, - среднее значение имеет частота Е . И так далее.Исходя из приведенных соотношений и неравенств, осуществляется использование кода для управления процессом мультиплексирования средней час 30 тоты.Абсолютной ошибкой работы дискриминатора является количество импульсов выбранной (средней) частоты Е ы , которое проходит на вход35 устройства ее обработки за время,отсчитываемое от того момента, когда текущая выбранная частота перестала быть средней (изменилась в верхнюю или нижнюю сторону), и до момента40 изменения трехразрядного кода на выходных шинах 4, 5 и 6, т,е, до момента смены выбранной ранее частоты на новую, имеющую среднее значение в текущее время. Условия начала перек 45 лючения при этом определяются соответственно выражениямигде и - емкость счетчика до разрядапереполнения. Времяпереключенияпредлагаемого дискриминатора с выбранной частоты на другую определяется периодом указанной разностнойчастоты и прямо пропорционально последнему: и Е - Е наннен ВЫЗР 11 пТ Ран 1(4) И, наконец, точность работы предлагаемого цифрового дискриминатора средней частоты не зависит от дискретного характера построения схем привязки Входных сигналоВ Й 1г.Гэ к тактовой сетке ТИ 1, ТИ 2, ТИЗ. На точность работы предлагаемого дискриминатора средней частоты практически не влияет начальный разброс фаэ входных сигналов после очередного переключения с одной частоты на другую. Кроме того, как видно из выражений 3,4, время переключения предлагаемого цифрового дискриминатора средней частоты меняется в зависимости от степени разброса входных сигналов по частоте. Чем ближе частоты по величине, тем меньше разность межцу ними, тем больше значение Т или Тр и тем большеР 1время переключения, и наоборот, чем сильнее разброс входных частот,тем меньше период Т или Тр их раэР 1ностной частоты и тем быстрее происходит переключение дискриминатора.Таким образом, в отличие от известного частотного дискриминатора, в котором для повышения точности работы при слабом разбросе входных частот по величине необходимо увеличивать емкость счетчиков импульсов, в предлагаемом цифровом дискриминаторе средней частоты независимо от соотношения сравниваемых частот емкость счетчиков остается неизменной и принимают ее,исходя из требований к точности работы устройства обработки средней частоты на всем диапазоне разброса дискриминируемых частот.1293835 10 Формула изобретенияЦиФровой дискриминатор средней частоты, содержащий три идентичных канала, каждый из которых содержит счетчик импульсов и первый триггер, 5 прямой выход которого соединен с выходом канала, при этом первые входы первого и второго каналов соединены соответственно с первой и второй входными шинами, а выходы с первого по третий каналов соединены соответственно с первой по третью выходными кодовыми шинами, а также третью входную шину, о т л и ч а ю щ и й -15 с я тем, что, с целью повышения точности дискриминирования средней частоты, в каждый из трех каналов введены с второго по четвертый триггеры и элемент 2-2 ИИЛИ-НЕ, при этом Б- и К-входы второго триггера соединены соответственно с первым и вторым входами канала, прямой выход соединен с Э-входами первого и третьего триггеров, и входом управлеСоставитель С. Будович Техред В.Кадар, Корректор М. Демчик Редактор Е,Кравцова Эаказ 396/59 Тираж 902 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, ЖРаушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 а 0.3 Л 1.Л 4 р/ Ф д/ и/ Р/ И/ зф м/ ф 4 ц 313 е/ И Ц Эф ния счетчика импульсов, который выполнен реверсивным, а инверсный выход второго триггера - с 0-входомчетвертого триггера, при этом К-входы, третьего и четвертого триггеровсоединены соответственно с вторым ипервым входами канала, а инверсныевыходы третьего и четвертого триггеров соединены с первыми входами соответственно первой и второй групп входов элемента 2-2 ИИЛИ-НЕ, вторыевходы первой и второй групп входовкоторого соединены соответственнос первым и вторым входами канала, авыход " с тактовым входом счетчикаимпульсов, выход переполнения которого соединен с С-входами первого,третьего и четвертого триггеров,причем первый вход третьего каналасоединен с первой входной шиной,второй вход первого канала соединенс второй входной шиной, а вторыевходы второго и третьего каналов соединены с третьей входной шиной.