Цифровой дискриминатор средней частоты

 

Изобретение 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 . Цифровой дискриминатор состоит из трех каналов, каждый из которых включает реверсивные счетчики 22,23 и 24 и выходные триггеры 1, 2 и 3. В каждый канал цифрового дискриминатора введены триггеры 7-9, 13 - 15 и 16 - 18 и элементы 2-2И-2ИЛИ-НЕ 19 - 21. Триггеры 13-18 каналов на своих прямых выходах формируют сигнал управления режимом работы счетчиков 22 - 24 импульсов своих (Л ОФ сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5и 4 Н 03 К 5/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРытий

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3958379/24-2 1 (22) 02.10 ° 85 (46) 28.02.87.Бюл, Р 8 (72) В.М.Панов, А.П.Шевченко, I0.À.Èðåíêî и В.А.Замулин (53) 621,373.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1083356, кл. Н 03 К 5!26, 27 ° 09.82.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1!19162, кл. Н 03 0 13/00, И 03 К 5/26, 04.06.83. (54) ЦИФРОВОЙ ДИСКРИМИНАТОР СРЕДНЕЙ

ЧАСТО ТЪ| (57) Изобретение может быть использовано для управления процессом вы„„Я0„„1293835 А 1 бора сигнала средней частоты иэ трех входных, поступающих от датчиков с частотно-зависимой характеристикой.

Цель иэобретення — повьппение точности дискриминирования средней частоты. Цифровой дискриминатор состоит из трех каналов, каждый из которых включает реверсивные счетчики 22,23 и 24 и выходные триггеры 1, 2 и 3 °

В каждый канал цифрового дискриминатора введены триггеры 7 — 9, 13 - 15 и 16 — 18 и элементы 2-2И-2ИЛИ-НЕ

19 — 21. Триггеры 13 — 18 каналов на своих прямых выходах формируют сигнал управления режимом работы счетчиков 22 — 24 импульсов своих

12 каналов. Триггеры ? 3 — 18 предназначены для блокировки элементов

2-2И-2ИЛИ-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

93835 неизменной 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 схем привязки" 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 7, 8 и 9, S- u R-входы которых являются, соответственно, первым и вторым входами соответствующего канала, при этом первые входы первого и третьего каналов соединены 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 12 °

Прямые выходы вторых триггеров 7,8 и 9 соединены с 9-входами, соответственно, третьих триггеров 13,14 и 15, а инверсные выходы вторьМ триггеров

7„8 и 9 соединены с D-входами, соответственно, четвертых триггеров 16, 17 и 18. Инверсные выходы третьих триггеров 13, 14 и 15 соединены с

5 первыми входами первых групп входов, соответственно, элементов 19, 20 и

21 2-2И-2ИЛИ-НЕ, выходы которых соединены, соответственно, с тактовыми входами реверсивных счетчиков 22, 10 23 и 24 импульсов, Прямые выходы триггеров 7, 8 и 9 соединены с входами управления, соответственно счетчиков 22, 23 и 24. Инверсные выходы триггеров 16,17 и 18 соединены с первыми входами вторых групп входов, соответственно, элементов 19, 20 и 21

2-2И-2ИЛИ-НЕ, вторые входы первой группы входов которых соединены с первым входом, соответственно, первого, второго и третьего каналов, а вторые входы второй группы входов элементов 19, 20 и 21 — соответственно, с вторыми входами первого, вто 5 рого 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

ЗО также с С-входами соответственно в триггеров 16, 17 и 18. R-входы триггеров 16,17 и 18 соединены с первыми входами соответственно, первого, второго и третьего каналов, а R-входы триггеров 13, 14 и 15 сое 5 динены с вторыми входами, соответ— ственно, первого, второго и третьего каналов. щ Устройство работает следующим образом.

12938

При 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 установ— ки на фиг.1 не показаны. На входные шины 10, 11 и 12 дискриминатора поступают импульсы сигналов сравниваемых частот f,, f, f (фиг.2 r, д, е), предварительно засинхронизиро- 10 ванные (привязанные ) импульсами многофазной тактовой сетки ТИ1, ТИ2,ТИЗ (фиг.2 а, б, в). Каждый входной импульс частоты f своим пе1 редним фронтом устанавливает триггеры 7 и 9 первого и третьего каналов в единичное состояние (фиг.

2 ж, ц) и через элементы 19 и 21

2-2И-2ИЛИ-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 фронтами входных импульсов. Входные импульсы частоты f своими передними фронта9 ми устанавливают триггер 7 первого канала в нулевое состояние (фиг.2 ж), а триггер 8 — в единичное (фиг.2 п), и через элементы 19 и 20 2-2И-2ИЛИНЕ (фиг.2 к, ф) первого и второго каналов проходят на счетные входы счетчиков 22 и 23 импульсов. Входные сигналы частоты f своими перед- 35

3 ними фронтами устанавливают триггеры

8 и 9 второго и третьего каналов в нулевое состояние (фиг,2 п, ц), и через элементы 20 и 21 2-2И-2ИЛИ-НЕ проходят на счетные входы реверсив- 40 ных счетчиков 23 и 24 импульсов. Импульсы сравниваемых частот f< Йд, f 3 проходят через элементы 19, 20 и 21 2-2И-2ИЛИ-НЕ на счетные входы реверсивных счетчиков 22, 23 и 24 им-45 пульсов до тех пор, пока соответствующие третьи и четвертые триггеры каналов находятся в нулевом состоянии.

Триггеры 7, 8 и 9 каналов на своих прямых выходах формируют сигнал управления режимом работы, соответственно, счетчиков 22, 23 и 24 импульсов своих каналов (сложение или

55 вычитание) . Так, при действии на входной шине 10 входного импульса

f триггеры 7 и 9 первого и третьего каналов устанавливаются в единич35 4 ное состояние, обеспечивая счетчикам

22 и 24 этих каналов режим сложения по заднему фронту импульса f,, Когда на входной шине 11 присутствует импульс частоты f, триггер 7 первого канала обеспечивает счетчику 22 режим вычитания, а триггер 8 второго канала обеспечивает счетчику 23 импульсов режим сложения по заднему фронту импульса f . Импульс f 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 f (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

2-2И-2ИЛИ-НЕ первого и второго каналов проходит на счетные элементы

19 и 20 2-2И-2ИЛИ-HE первого и второго каналов, проходит на счетные входы счетчиков 22 и 23 импульсов этих каналов. К моменту окончания импульса частоты f 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 f z на выходе счетчика 22 импульсов первого канала возникает сигнал переполнения за

5 129 счет вычитания единицы из нуля.

Этот сигнал поступает на С-входы триггеров 1, 13 и 16 первого канала, Поскольку на D-входах триггеров 1 и

13 присутствует нулевой уровень с прямого выхода триггера 7, то этот сигнал переполнения подтверждает их нулевое состояние (фиг.2 з, о) и переводит в единичное состояние триггер 16 первого канала (фиг.2 и), так как на его D-входе в этот момент присутствует единичный уровень с инверсного выхода триггера 7. Низкий потенциал инверсного выхода триггера 16 первого канала блокирует прохождение на счетный вход счетчика 22 импульсов последующих входных импульсов частоты Х 2, поступающих на входную шину 11 дискриминатора.

Этот же импульс частоты f по своему заднему фронту добавляет единицу в счетчик 23 импульсов второго канала (фиг.2 р, с, т).

Если после этого на входной шине

10 появляется импульс частоты f, то он переводит в единичное состояние триггеры 7 и 9 первого и третьего каналов, возвращает в нулевое состояние триггер 16 первого канала и подтверждает нулевое состояние триггера 18 третьего канала (фиг.2 ю).

Кроме того, пройдя через открытые элементы 19 и 21 2-2И-2ИЛИ-НЕ первого и третьего каналов, этот импульс своим задним фронтом возвращает в

"0" счетчик 22 импульсов первого канала, поскольку после вычитания из 0 единицы импульсом f все разряды этого счетчика находятся в единичном состоянии, и прибавляет единицу в счетчик 24 импульсов третьего канала. И так далее.

Таким образом, на счетчике 22 импульсов первого канала осуществляется сложение импульсов частоты f, и вычитание импульсов частоты и . На счетчике 23 импульсов второго канала осуществляется сложение импульсов частоты Е и вычитание импульсов частоты f> и, наконец, на счетчике 24 импульсов происходит сложение импульсов частоты f и вычитание импульсов частоты Й (фиг.2 ш, щ, э). Емкость счетчйков 22, 23 и 24 импульсов одинакова и для каждого канала равна и, Триггеры 7,8 и 9 каналов определяют знак сигнала переполнения соответствующего счетчика импульсов

2 Э

Триггеры 1, 2 и 3 каналов предназначены для запоминания это ro з н ака и его хранения до изменения знака разности.

Триггеры 13, 14, 15 и 16, 1 7, 18 каналов предназначены для блокировки элементов 9, 20, 21 2-2И-2ИЛИ-.

НЕ 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 f 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 f не проходит че1 рез заблокированный но первому входу элемент 21 2-?И-2ИЛИ-НЕ на счетный вход счетчика 24 импульсов до тех пор, пока на входную шину 12 дискриминатора не поступит очередной импульс частоты Г, который возвращает.триггер 15 в нулевое состояние и снимает упомянутую блокировку элемента 21

2-2И-2ИЛИ-НЕ для импульсов частоты

f . Однако своим задним фронтом этот импульс частоты f уменьшает код в счетчике 24 импульсов на единицу, поэтому следующий импульс частоты .е

f „, 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, формируемый 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 счет3835 6 (в режиме сложения или в режиме вычитания), т,е ° фактически определяют знак разности частот f ! 29 1 99! 293835 сов п.

Трехразрядный код на выходе пред- 10 лагаемого дискриминатора может принимать восемь различных значений.

Код 000 означает, что имеют место следующие соотношения: f — f c 0;

z0 ° . 15

3 Э

- f < 0; f 3 f; следовательно среднее значение имеет частота

При коде 100 f, — f2 ) 0; f, 7f2; следовательно, f3 > f, f2,— среднее значение имеет частота fq . Если код равен 010, то f, — Г < 0; f2> f,; следовательно, 1 2 > f, f, — среднее значение имеет частота f . И так далее .

Исходя из приведенных соотношений и неравенств, осуществляется использование кода для управления процессом мультиплексирования средней час30 тоты.

Абсолютной ошибкой работы дискриминатора является количество импульсов выбранной (средней) частоты

f „,b-, которое проходит на вход

35 устройства ее обработки за время,отсчитываемое от того момента, когда текущая выбранная частота перестала быть средней (изменилась в верхнюю или нижнюю сторону), и до момента

40 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 перек45 лючения при этом определяются соответственно выражениями (3) ,ра3н. 1 и

f — f выбр нанэ (4) г зн.2 ° (fÄÄ- fÄ.Ä,)> 0

50 или (2) И, наконец, точность работы пред55 лагаемого цифрового дискриминатора средней частоты не зависит от дискретного характера построения схем привязки BXO+HhIK CHI HBJIOB f f 2, f к тактовой сетке ТН1 ТИ2, ТИЗ. чиков импульсов 22, 23 и 24. Кроме того, предлагаемый дискриминатор средней частоты дает возможность точно определить погрешность его работы. Величина этой погрешности не зависит от степени разброса дискриминируемых частот и никогда не пре— восходит емкости счетчиков импульd (f — f )) О.

Д нанм Bb(SP

При этом с момента начала выполнения одного из указанных условий до момента перехода на новую среднюю частоту максимальная абсолютная погрешность не превышает + n импульсов, где n — емкость счетчика до разряда переполнения. Время t переключения предлагаемого дискриминатора с выбранной частоты на другую определяется периодом указанной разностной частоты и прямо пропорционально последнему: и

Š— f наннен выб»

Il пТ

Ра3н 1

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 больше

Р1 время переключения, и наоборот, чем сильнее разброс входных частот, тем меньше период Т или Тр их раэР1 ностной 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

Формула изобретения

Цифровой 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—

I.) с я тем, что, с целью повышения точности дискриминирования средней частоты, в каждый из трех каналов введены с второго по четвертый триггеры и элемент 2-2И-2ИЛИ-НЕ, нри этом S- u R-входы второго триггера соединены соответственно с первым и вторым входами канала, прямой выход соединен с D-входами первого и третьего триггеров, и входом управле-2

Составитель С. Будович

Техред В.Кадар; Корректор М. Демчик

Редактор Е,Кравцова

Эаказ 396/59 Тираж 902 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 а ILILJLIl д)

p)

al д) и)

Р)

И! и м)

nt

y IJLJ —— т)

И

gl

Р! ф ния счетчика импульсов, который выполнен реверсивным, а инверсный выход второго триггера - с D-входом четвертого триггера, при этом К-входы, третьего и четвертого триггеров соединены соответственно с вторым и первым входами канала, а инверсные выходы третьего и четвертого триггеров соединены с первыми входами соответственно первой и второй групп входов элемента 2-2И-2ИЛИ-НЕ, вторые входы первой и второй групп входов которого соединены соответственно с первым и вторым входами канала, а выход - с тактовым входом счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен с С-входами первого, третьего и четвертого триггеров,причем первый вход третьего канала соединен с первой входной шиной, второй вход первого канала соединен с второй входной шиной, а вторые входы второго и третьего каналов соединены с третьей входной шиной.