Устройство для определения момента равенства двух частот

 

Изобретение относится к области электроизмереийй и может быть иcпbль зоаано в качестве нуль-органов в цифровых приборах, использующих частотно-временное кодирование информации . Цель изобретения - повьшение надежности - достигается введением в устройство, содержап ее формирователь импульсов, логические и ключевые элементы, двух элементов совпадения , позволяющих определить при меньших аппаратурных затратах момент равенства двух частот с той же точностью, что и в прототипе. Погрешность определения момента равенства частот в данном устройстве определяется значением длительности импульсов , совпадения которых фиксируются рсновньнч блоком совпадений. При этом точность и быстродействие устройств остаются такими же, как и в i прототипе. Особенности работы устройства поясняются в описании изобре (Л тения функциональными схемами и временными диаграммами. 1.з п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф с:с ОСО„

"ссЧЕ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ с

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3740423/24-21 (22), 16,05.84 (46) 30. 12.85. Бюл. Р 48 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины (72) А.Д.Зеня и Н.В.Скиба (53) 621.217(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 572766, кл, С 01 R 23/01; 1973.

Авторское свидетельство СССР

В 842616, кл. G .01 R 23/02, 1978. (54).,УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ MOМЕНТА РАВЕНСТВА ДВУХ ЧАСТОТ (57) Изобретение относится к области электроизмеренйй и может быть исполь зовано в качестве нуль-органов в цифровых приборах, использующих частотно"временное кодирование информации. Цель изобретения — повышение.„Я0„„1201778 A (дй g С 01 R 23/02 надежности — достигается введением в устройство, содержащее формирователь импульсов, логические и ключевые элементы, двух элементов совпадения, позволяющих определить при меньших аппаратурных затратах момент равенства двух частот с той же точностью, что и в прототипе. Погрешность определения момента равенства частот в данном устройстве определяется значением длительности импульсов, совпадения которых фиксируются основным блоком совпадений, При этом точность и быстродействие устройств остаются такими же, как и в прототипе. Особенности работы устройства поясняются в описании изобретения функциональными схемами и временными диаграммами. 1.з п.h-лы.

4 ил.

1201778

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано в качестве нуль-органов в цифровых приборах, использующих частот" но-временное кодирование информации, Цель изобретения — повышение надежности путем введения вспомогательных блоков совпадения, позволяющих определить при меньших аппаратурных затратах момент равенства двух частот с той же точностью.

На фиг.1 и 2 приведены структурные электрические схемы устройства и блока совпадений соответственно; на Аиг.3 — временные диаграммы работы устройства (для случая двух шкал задержанных импульсов заданной частоты)1 на Аиг.4 — временная диаграмма работы блока совпадений.

Устройство содержит формирователь

1 импульсов контролируемой частоты, формирователи 21-2 m импульсов заданной частоты, элемент И 3, а также основной 41 и вспомогательные

4 -4„ блоки совпадений.

Каждый из вспомогательных блоков совпадений, имеющий входы 5 и 6 и . выходы 7 и 8, состоит из секционированной линии 9 задержки, элементов ИЛИ 10 и 11, дифференцирующих цепей 12„-12 д и параллельных каналов 13 -13„ совпадений из элементов И 14„ -14„, элементов ИЛИ 15„1 5„и 161-1 6» триггеров 1 71 -1 7 „, ключей 18„-1 >„ I 191-19„и элементов 20„-20 „задержки.

В основном блоке совпадений дифференцирующие цепи и второй элемент

ИЛИ, а следовательно, и выход 8, отсутствуют. Выход формирователя 1 соединен с первыми входами блоков

4„ -4„„ выход формирователя 2,„ соединен с вторым входом блока 4, первые выходы блоков 4 -4„, соединены через элемент 3 с выходом устройства, вторые выходы предыдущих блоков 4 соединены с входами последующих Аормирователей 2.

В каналах 13 элемент 14, 5 -вход триггера 17, .линия 9 и ключ 18 соединены последовательно, последовательно соединены и элемент 15, ключ

19, элемент 16 и 1 -вход триггера

17, второй вход элемента 15 соединен с вторым входом элемента 14, первые входы их соединены между собой. Выходы ключей 18 через эле-. мент 10 соединены с первым выходом

55 45<4 7,,поступают на вторые входы элемейтов И 14 -14 и элементов ИЛИ

15>-15 остальйых каналов 13 -13 соответственно. Кроме того, с выхо10

7 канала. Первый вход 5 блока соединен с первыми входами каналов, второй вход — с вторым входом первого сигнала, входом линии 9 и цепи 12, Выходы линии 9 соединены с вторыми входами каналов 13 -13„ и через цепи 122 -12 и элемент 11 с вто-, Yl рым выходом блока 8. Вторые выходы каналов соединены с третьими входами последующих каналов, а выход канала 13 — с третьим входом канап ла 13,.

В дальнейшем верхним индексом условно обозначают номер блока совпадений, в который входят канал и элемент, а нижним индексом — порядковый их номер внутри блока совпалений. Например, из обозначения 13

1 следует, что канал 13 совпадений входит в j-и блок совпадений и является в нем -м по счету. Кроме того, коли ество каналов в блоках может отличаться, т.е. п gn фп Фп

2 (где Il — количество каналов в j -и

) блоке совпадений), Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства в статике, т.е. при отсутствии сигнала частоты f на входе. Частоту одного из сравниваемых сигналов (имеющую фиксированное, заранее известное значение) называют заданной частотой f, а частоту второго сигнала, изменяющуюся по произвольному заранее неизвестному закону, — контролируемой частотой

Последовательность импульсов заданной частоты (фиг.Зб) через Аормирователь 2, формирующий импульсы длительностью ;„„(фиг.Зв, 1),поступает на вход 6 вспомогательного блока 4 совпадений. Далее в последнем (см.Аиг.2) указанная последовательность импульсов поступает на вторые входы элементов И 14 и ИЛИ

61 ill

15 „ канала 13, совпадений, на вход секционированной линии 9 задержки, а также через дифференцирующую цепь

12 1 на первый вход элемента ИЛИ 11, С выходов секционированной линии 9 задержки импульсы заданной частоты, сдвинутые относительно друг друга на время задержки между выходами

1201778

25

При этом необходимо обеспечить выполнение следующих условий: дов 2 - 1 линии 9 задержки импульсы заданной частоты через диАференцирующие цепи 12 2 -12 „ поступают на входы 2- и элемента ИЛИ 11

Таким образом, на входах эле- 5 ментов И 14„-14„вспомогательного блока 4щ совпадений создается шкала сдвинутых во времени (от канала к каналу) импульсов заданной частоты длительностью 7 (фиг.Зв, 1-2), полностью перекрывающая период Т =

=1/f далее с выхода элемента ИЛИ 11 блока 4„„ совпадений(т.е. с выхода 8 последнего) укороченные импульсы частоты т (параметры дифференцирующих цепей 12 -12 должны быть поп добраны таким образом, чтобы обеспечить разделение во времени указанных импульсов), поступают на 20 вход формиров ат ел я 2, импульс ов .

Последний формирует прямоугольные импульсы длительностью,привязанные во времени к фронту поступающих на него импульсов (фиг.Зг, 1). Эти импульсы поступают на вход 6 вспомогательного блока 4 „, „ совпа- дений, в результате аналогично описанному выше на вторых входах элем- ментов ряда И 14 этого блока сов- 30 падений присутствуют импульсы частоты f длительностью т „, образующие шкалу сдвинутых во времени (от канала к каналу) импульсов длительHOCTblO „ KOTOPRH ПОЛНОСТЬЮ ПЕРЕ крывает длительность 7 импульсов предыдущей шкалы (фиг.Зг, 1-4).

Для временной диаграммы, приведенной на фиг.3, количество блоков совпадений (а следовательно, и 40 количество шкал задержанных импульсов частоты Е ) равно двум, количество каналов вспомогательного блока совпадений также равно двум, а количество каналов основного блока совпадений равно четырем.

Таким образом, в устройстве образуются tn шкал (соответственно количеству блоков совпадений) сдвинутых во времени (задержанных) импульсов заданной частоты, причем длительность импульсов, шкалы основного блока совпадений, поскольку оиа определяет точность устрой- . ства, должна быть минимальной.

Т л (3

2., ")441 () 2

М где 1 — номер шкалы задержанных импульсов;

7 — длительность импульсов -й

) 1 шкалы; . — время задержки между вывоЭ 1 дами линии задержки -й шкалы.

Для устройства, содержащего и, шкал (v блоков совпадений) общее количество каналов совпадений S может быть найдено из выражения:

1=%

71 - — Т1 f1

S=Ent +. Est I И) где E n4 означает округление до большего целого значения, причем л «/»

t ь

1п

В данном случае несущественна нецелочисленность отношений Т > / Т

) Al и ., (. Следовательно, к линиям задержки предъявляется лишь одно требование: с. c — 1 1

Рассмотрим работу устройства в динамике, т.е. при наличии текущей частоты на входе.

С выхода формирователя 1 на входы 5 всех блоков совпадений (т.е.. на первые входы элементов И 14 и элементов ИЛИ 15 всех блоков совпадений и всех каналов) поступают импульсы текущей частоты длик тельностью „(фиг. 3, а), причем каждый из этих импульсов совпадает во времени с соответствующими импульсами частоты во всех без исключения блоках совпадений (в каждом блоке в одном из каналов).

Вначале рассмотрим выделение совпадений импульсов частот и в к одном, например основном, блоке совпадений 4, с помощью временной диаграммы, приведенной на фиг.4, нумерация на которой входных импульсов частоты „ и временных осей соответствует позиционным обозначениям элементов на фиг.1 и 2 °

При поступлении первого импульса частоты fz на вход основного блока совпадений происходит его совпадение во времени с импульсами

5 1 частоты > в двух соседних каналах совпадений, как показано на фиг.4, в первом и втором каналах. Эти совI падения фиксируются элементами И 14„

H 1 4, выходные HMIIQJIbCbl KOTOpbIX

I поступают на входы триггеров 17 и

17 и ключей 18 и 18 соответственно. Триггеры 17„ и 17 перебрасываются во второе устойчивое состояние, что приводит к открыванию ключей 18„ и 18, однако через послед2 э ние импульсы совпадения (выходные импульсы элементов И 14„ и 142) не

I I проходят, так как выходы триггеров соединены с входами указанных клю—

I ( чей через элементы 20„и 20, задержки соответственно..Для этого время задержки последних должно -удовлетворять условию: ! ь„(7 < Г,.

3>

Пр одиффер е нцир о ва нный (диффер е нцирующая цепь на схеме не показана) импульс с выхода элемента 20, задержки образованный при перебросе

) триггера 17„, поступает через элемент ИЛИ 16 на второй вход тригге2 ра 17 и возвращает его в исходное состояние (чем и устраняется неопределенность, возникшая при выделении канала 131 совпадений). Следовательно, канал совпадений 13 снова закрыт, а к срабатыванию подготовлен канал 13 .

В случае неравенства частот 1ки каждое последующее совпадение импульсов текущей и заданной частот происходит в другом элементе И ряда

И 14 -14 (хотя бы для одного бло-! I ка совпадения), При этом импульс текущей частоты (если к v f ) или импульс заданной частоты (если к(1 ), f поступая через элемент ИЛИ 15;, открытый ключ 19. и элемент ИЛИ 16, i

I i возвращает триггер 17„(и тем самым канал 13;) в исходное состояние.

Как видно из временной диаграммы на фиг.4, первым на вход канала 13„

I приходит импульс частоты g и в . соответствии с вышеописанным, пройдя далее через элемент ИЛИ 15 и последовательно соединенные открытый ключ 19 „ и элемент ИЛИ 16, возвращает триггер 17 в исходное со1 стояние.

При поступлении второго импульса частоты Хк на вход основного блока совпадений он совладает с импульсом t частоты 1 в канале 13> совпадений

201778

50 устройства. В случае равенства частот и f в соответствии с вык шеописанным на выходах 7 всех блоков совпадений присутствуют импульсы, которые приводят к срабатыванию

55 элемента И 3, т.е.

Таким образом, погрешность опре5

40 (фиг. 4) . Работа последнего аналогична вышеописанной работе канала

13.„ совпадений.

Такие последовательные во времени срабатывания каналов совпадений ряда 13„ -13 и возврат их в исход1 ное состояние продолжаются до тех пор, пока частоты „ и не совпадут. В этом случае и второе совпадение во времени импульсов текущей и заданной частот произойдет в том же элементе И ряда И 14 -14„.

Так, при поступлении третьего импульса (см.фиг.4) частоты К„ он совпадает с импульсами частоты f в четвертом и первом каналах 13 и

13,„совпадений. Работа этих двух каналов аналогична вышеописанной, I из чего следует, что канал 13„ закрыт и совпадение импульсов охлдаI ется в канале 13 . При поступлении четвертого импульса частоты „ он вновь совпадает с импульсами частоты (в четвертом и первом каналах совпадений. Однако канал 13 закрыт, 1 поэтому импульс совпадения с выхода элемента И 14 поступает на вход

I триггера 17, подтверждая его соI стояние, и через открытый ключ 18 и элемент ИЛИ 10 на выход 7 блока совпадений и далее на вход элемента И 3 (фиг.1).

Импульс с выхода элемента ИЛИ

15<, пройдя через открытый ключ 19 и элемент ИЛИ 16, вновь возвращает триггер 17 в исходное состояние.

Необходимый сдвиг во времени между поступлением на входы триггера 17 импульса с выхода элемента И 14 и импульса с выхода элемента ИЛИ 15 обеспечивается естественной (или предусмотренной) временной задержкой последовательной цепи из ключа

19 и элемента ИЛИ 16.

Одновременно с выделением совпадений импульсов частот 41,и f в к основном блоке совпадений таким же образом выделяются указанные- совпадения и во всех остальных блоках деления момента равенства частот предлагаемым устройством чэпределя7 1201778

8 ется значением длительности Г им) пульсов, совпадения которых выделяются в основном блоке совпадений, т.е. точность и быстродействие остаются такими же, как и у прототипа.

В то же время, в отличие от прототипа, в котором реализован параллельный принцип образования шкалы импульсов частоты f>, в предлагаемом устройстве с помощью дополнительно введенных (»>-1) вспомогательных блоков совпадений и (>-1) формирователей импульсов частоты 1 реализован параллельно-последовательный принцип формирования указанной шкалы. Следовательно, в каждом блоке совпадений до поступления на вход устройства импульсов частоты Г„ создается своя шкала импульсов частоты определенной длительности, причем начало каждого импульса шкалы следующего блока совпадений является началом всей шкалы предыдущего блока совпадений (фиг,3). Таким образом, сформированная первоначально шкала импульсов частоты f с длительностью

>,„„ последовательно преобразуется в шкалу с длительностью 1,1 .

Применение предлагаемого устройства позволяет снизить количества необходимых каналов совпадений. Так, предположим, что в устройстве имеется лишь два блока совпадений (осНоВНоА 4„ H дополнительный 4 ) H два формирователя импульсов задан- 35 ной частоты (2„ и 2 ). Предположим также, что f =1 МГц; t>„=5 10 с; 5 10 с, 1>4 ь» 12

Тогда в соответствии с (3)

Т а 10-Ь 5 10-8 40

5 = = + =20+10=30

7„5 -10З 5.10

При наличии в устройстве трех блоков совпадений и трех формирователей импульсов заданной частоты в случае >,=5 -10 5 с; Ь> =2. 10 с и > =10 " C в соответствии с (3)

10 10 2 10

5= 0-1+ „- + =19

10 2 -10" 5-10 з

1О

45

Формула изобретения 50

1. Устройство для определения момента равенства двух частот, содержащее формирователи импульсов кон,тролируемой и заданной частот и ос- 55 ковкой блок совпадений, первый и второй входы которого соединены с выходами формирователей импульсов л. контролируемой и заданной частот соответственно, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно вве дены (ю-1) формирователей импульсов заданной частоты (rn-1) вспомогательных блоков совпадений и элемент И, причем первые входы вспомогательных блоков совпадений подключены к формирователю импульсов текущей частоты, выходы формирователей импульсов заданной частоты соединены с вторыми входа ли соответствующих по номерам вспомогательных блоков совпадений, входы — с вторыми выходами предыдущих вспомогательных блоков совпадений, первые выходы всех блоков совпадений соединены с входами элемента И, выход которого соединен с выходной шиной.

2, Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, вспомогательные блоки совпадений содержат секционированную линию задержки, два элемента ИЛИ, и дифференцирующих цепей и и каналов совпадений, каждый канал совпадений состоит из последовательно соединенных элемента И, триггера, элемента задержки и первого ключа, а также последовательно соединенных первого элемента ИЛИ, второго ключа и второго элемента ИЛИ, выход элемента задержки подключен к второму входу второго ключа, выход элемента И вЂ” к второму входу первого ключа,, соединенные между собой первые входы первого элемента ИЛИ и элемента И, соединенные между собой вторые входы первого элемента ИЛИ и элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ является соответственно первым, вторым и третьим входами каналов совпадений, а выходы элемента задержки и первого ключа являются соответственно первым и вторым выходами каналов совпадений, первые входы всех. каналов совпадений соединены между собой и с первым входом блока совпадений, вход секционированной линии задержки,.вход первой дифференцирующей цепи и второй вход первого канала совпадений соединены между собой и с вторым входом блока совпадений, выходы секционированной линии задержки соединены соответственно с вторыми входами остальных каналов совпадений и вхо12017

9 дами 2-в дифференцирующих цепей, первый выход предыдущего и третий вход последующего и первый выход последнего и третий вход первого каналов совпаденийсоединены между собой, а вторые выходы всех каналов совпадений соединены с входами первого

78 1О элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым выходом вспомогательного блока совпадений, выходы дифференцирующих цепей череэ второй элемент И соедиенны с вторым выходом вспомогательного блока совпадений, 1201778 а (/

I I(I! 1! ( (I

1 -гд! (1

1I

С (С! I т ((! 1 !

1

Риа.5

uw iy, Составитель В.Латышев

Редактор Л.Пчелинская Техред С.Мигунова Корректор В.Бутяга

Заказ 8000/46 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F.-35, Раушская наб.,д. 4/5,А

И, Jy и

NJJNd уи0)

u, тп, Э92д иА риА ин, r

А ипил, т у, иа», Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

С

С

С

t

t

С

t

t

С

t

С