Частотный компаратор

 

Совхоз Советских

Социалистических

Республик

ОПИС

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к 88Т. саид-ву (22) Заявлено14.11.78 (2)) 2684365/18-21 с присоединением заявки № (51)М. Кл.з

Н 03 К 5/19

Государственный комитет

СССР но делам мзобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2312,80. Бюллетень ¹ 4 7

Дата опубликования описания 23. 12. 80 (53) УДК 621.373 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Р. A. Ивашев и Г. Ф. Морозов (71) Заявитель (54) ЧАСТОТНЫЙ КОМПАРАТОР

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано, как в качестве автономного устройства, так и в составе автоматизированных систем регулирования, контроля и измерения.

Известен частотный компаратор, содержащий в качестве сравнивающего устройства элемент памяти, выполненный на счетном триггере, снабженном управляющим входом (1) .

Недостатком известного устройства является его сравнительно низкая помехоустойчивость вблизи порога срабатывания, которая проявляется в многократных срабатываниях устройства, при наличии шума, вызывающего частотную модуляцию контролируемой частоты, а также нестабильность па.раметров времязадающей цепи ждущего мультивибратора, вызывающей частотную модуляцию пороговой частоты.

Наиболее близким по технической. сущности является частотный компаратор, содержащий генератор опорной частоты, пороговый элемент, один из входов которого соединен с источником сигнала управления, а выход - с одним иэ входов элемента памяти, пер= вый формирователь импульсов, вход ко-.

2 торого подключен к источнику входного сигнала, а выход — к другому входу элемента памяти и через второй

Формирователь импульсов — к другому

5 входу порогового элемента. Н устройстве использован пороговый элемент число-импульсного типа, который выполнен на базе счетчика, выход которого подключен к триггеру, а устанотО вочный 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 модуляцию контролируемой частоты, а также вследствие

2О изменения опорного интервала времени, вызываемого кратковременной нестабильностью частоты генератора опорной частоты.

Цель изобретения — повышение поме25 хоустойчивости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор опорной частоты, элемент памяти, первый пороговый элемент, выход которого соединен с первым входом эле790237 мента 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, введены ключ, второй пороговый элемент и элемент запрета, входы которого соединены соответственно с выходами элемента памяти и второго форми рователя импульсов,.а выход — c первым входом второго порогового Элемента, второй вход которого подключен к первой шине управления, третий вход к выходу генератора опорной частоты и первому входу ключа, а выход через ключ — к второму входу порогового . f$ элемента, третий вход которого саединен с второй шиной управления.

На чертеже приведена структурная электрическая схема. частотного компаратора. 20

Устройство содержит формирователи

1 и 2 импульсов, генератор 3 опорной частоты, ключ 4, элемент 5 запрета, элементы б и 7 пороговые. элемент 8 памяти, шина 9 входная, шины 10 и 11 управления, шина 12 выходная.

Пороговый элемент б может быть выполнен как на базе счетчика импульсов, предустановка которого осуществляется через вентили, а импульсный выход 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 35 поступлении на его вход определенного числа импульсов, заданного сигналом управления.

Пороговый. элемент 7 может..быть вы-. полнен аналогично элементу б, либо на щ базе ждущего мультивибратора с тригrepoM на выходе.

Устройство работает следующим образом.

Через шину 10 на:пороговый элемент б подается код числа N, соответствующего порогу У„ срабатывания устройства, а через иину 11 на пороговый элемент 7 — код числа дй=й -N соответствующего значению hf, гистерезиса частотного компаратора, причем = пс, Ng= o f 0> где Г - частота следования импульсов генератора 3;

f - порог отпускания частотного

ПО компаратора.

Электрические коЛебания„ частота

fg которых подлежит контролю, поступают через шину 9 на Формирователь 1, который формирует узкие прямоуголь-. 40 ные импульсы с частотой следования, равной частоте входных колебаний

Допустим, на выходе формирователя

1 появляется импульс. Этот импульс поступает на управляющий вход элемен" 65 та 8 памяти. При этом сигнал на шине

12 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 исходное нулЕвое состояние, соответствующее нулевому значению сигнала на его выходе. Одновременно импульс формирователя 2 поступает на вход элемента

5 запрета. Последний разблокирован, если сигнал на шине 12 имеет нулевое значение; или заблокирован, если этот сигнал имеет единичное значение. ,Цопустим, сигнал на шине 12 имеет нулевое значение и элемент 5 запрета разблокирован. Тогца импульс формирователя 2 устанавливает пороговый элемент 7 в исходное нулевое состояние, соответствующее нулевому значе— нию сигнала на era выходе, и ключ 4 оказывается заблокированным. На счетный вход порогового элемента 7 поступают импульсы генератора 3, В процессе счета этих импульсов пороговый элемент 7 срабатывает при поступлении на его вход ЛИ =N -N< импульсов, число которых соответ ствует значению гистерезиса устройства, и формирует на своем выходе единичный сигнал. Ключ 4 разблокируется и импульсы генератора 3 начинают поступать на счетный вход порогового элемента б. В процессе счета этих импульсов пороговый элемент б срабатывает и на его выходе появляется единичный сигнал, если до появления второго импульса формирователя

1 с выхода генератора 3 "успевает" поступать еще Н импульсов, число которых соответствует порогу fg срабатывания частотного компаратора. Общее число импульсов, образующееся при этом на выходе генератора 3 после появления импульса Формирователя 1, равно Ng, Таким образом, момент срабатывания Порогового элемента б при нулевом значении сигнала на шине

12 определяется порогом f отпускания частотного компаратора.

Пусть пороговый элемент б к моменту прихода второго импульса формирователя 1 сработал и, следовательно, на соответствующий вход элемента

8 памяти поступает единичный сигнал.

Тогда, в момент появления второго импульса на выходе формирователя 1, на выходе элемента 8 также образуется единичный сигнал и элемент 5 запрета блокируется. Следовательно, импульс, образующийся на выходе формирователя

2, отбрасывает в исходное состояние только пороговый элемент б. Пороговый элемент 7 в исходное состояние не возвра ается, сигнал на его выходе имеет по-прежнему единичное значение и ключ 4 остается разблокированным.

Пороговый элемент б срабатывает, ес790237 ли к моменту появления следующего импульса формирователя 1, на выход генератора 3 поступает Nq импульсов.

Таким образом, момент срабатывания порогового элемента 6 при единичном значении сигнала на шине 12 определяется порогом ГП срабатывания часб тотного 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 и .

Месяцу моментом появления двух импульсов формирователя 1 на выходе генератора 3 образуется N импульсов, равное

15

"х l "х

Если контролируемая частота Гх меньше порога Гпо отпускания частотного компаратора (f> С 1п ), то N„) N< и, следовательно, пороговый элемейт

6 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 Зо

6 будут определяться порогом f срабатывания частотного компаратора.

Если контролируемая частота f„ оказывается более порога Гпс срабатывания частотного компаратора (, Tfp ), 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 40 импульса на выходе формирователя 1 на шине 12 образуется нулевой сигнал, соответствующий сигналу "больше", а моменты срабатывания порогового элемента б будут определяться порогом g5

f> отпускания частотного компаратора, меньшим его порога f срабатывания на величину гистерезиса 6f. В результате, если значение контролируемой частоты fq оказывается равным или близким порогу ГпС срабатывания частотного компаратора (1„ Гп ), то обратное его срабатывание вследствие частотной модуляции контролируемой частоты под влиянием шумовой составляющей, не произойдет, если изменение д Гщ частоты входного сигнала не превысит значения gf гистерезиса устройства.

Таким образом, при компарированин текущего значения частоты в присутствии помех ложные срабатывания частотногG компаратора могут быть исключены путем соответствующего изменения уровня сигнала управления на входе порогового 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 порога срабатывания, т.е. повысить помехоустойчивость устройства. формула изобретения

Частотный 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, отличающийся 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 — c первым входом второго порогового элемента, второй вход которого подключен к первой шине управления, 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 экспертизе

1. "Электроника", N 9, 1972, с. 61-6 2.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 448392, кл. G 01 R 23/00, 1973.

° >

° а у °

790237

Составитель А. Камросенко

Техреду,тт4епанская Корректор И . Иуска

Редактор Н. Коичицкая

Заказ 9069/62 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаи изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Рау1нская наб., д. 4/5

Оилиал ППП Патант, r. Ужгород, ул. Проантна», 4