Цифровой частотный детектор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик пп841081

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОИ:КОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 061278 (21) 2694915/18-21 (51) М. К,.з

Н 03 0 3/00 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Ъ

Опубликовано 230681.Бюллетень М 23

Рз) УД1(621. 376.

° 234 (088.8) Дата опубликования описания 210681 (72) Автор изобретения

Л.Е. Добродняк

Львовский ордена Ленина политехнический и (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ЧЛСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для частотного детектирования в широком . диапазоне частот с линейной эавнси-.

S мостью выходного напряжения от частоты входного аналогового или импульсного сигнала.

Известен цифровой частотный детектор, содержащий ограничитель вход- 10 ных сигналов, соединенный с первым входом сумматора по модулю 2, делитель частоты, выход которого подключен ко второму входу сумматора по модулю 2, а вход соединен с выходом устройства управления тактовым генерато- 1з ром, первый вход которого соединен с выходом. сумматора по модулю 2 и входом фильтра нижних частот, а.второй вход - с выходом тактового гене- ратора (1 ).

Недостатками этого цифрового час- тотного детектора являются низкая точность детектирования и ограниченный частотный диапазон детектирования.

Цель изобретения - повьхэение точности детектирования и расширения частотного диапазона детектирования.

Укаэанная цель достигается тем, что в цифровой частотный детектор, содержащий устройство управления так- ЭО товым генератором, тактовый генератор, счетчик и фильтр нижних частот, в котором выход устройства управления тактовым генератором соединен с выходом тактового генератора и со входом счетчика, дополнительно введены входной формирователь, триггер, два дешифратора, и-декадный счетчик, выходной формирователь и переключатель детектируемой частоты, причем, выход входного формирователя соединен с установочным входом триггера, выход которого соединен со входом устройства управления тактовым,генератором, с установочными входами счетчика и и-декадного счетчика, а также со входом выходного формирователя, первые входы первого дешифратора соединены с выходами счетчика, вторые входы — с переключателем детектируемой частоты, а выход— со входом и-декадного счетчика, выходы которого соединены с первыми входами второго дешифратора, вторые входы которого соединены с переключателем детектируемой частоты, выход второго дешифратора соединен со счетным входом триггера, а выход выходного формирователя соединен со входом фильтра нижних частот.

841081

Уравнение (1) можно представить

s соответствии с циклом работы детектора как

На фиг. 1 представлена блок-схема цифрового частотного детектора; на фиг. 2 — временная диаграмма, на фиг. 3 — зависимость. выходного напряжения от частоты входного сигнала.

Цифровой частотный детектор содержит входной формирователь 1, триггер ,.счетчик 3, устройство 4 управления енератором тактовых импульсов, фильтр

5 нижних частот, генератор 6 тактовых импульсов, первый дешифратор 7, и-декадный счетчик 8, второй дешифратор 9, выходной формирователь 10, переключатель 11 детектируемой час- тоты.

Вход формирователя 1 соединен с источником детектируемого сигнала, а выход — с установочным входом R триггера 2. Единичный выход триггера

2 соединен,с устройством 4 управления тактового генератора, со входом выходного формирователя 10, с устано- 0 вочными входами R счетчиков 3 и 8.

Выходы счетчика 3 соединены с первыми входами первого дешифратора 7, выход которого соединен со входом и-декадного счетчика 8, вторые входы де- 25 шифратора 7 соединены с переключате.лем 11 выбираемой частоты детектиро. вания. Первые входы второго дешифратора 9 соединены с выходами и-декадного счетчика 8, а его вторые входы — с переключателем 11 выбираемой частоты детектирования, выход дешифратора 9 соединен со счетным входом триггера 2. Выход устройства 4 управления тактового генератора соединен с выходом генератора 6 и со счетным входом счетчиков 3. Выход выходного формирователя 10 соединен со входом фильтра 5 нижних частот: .Устройство работает следующим образом.

В момент перехода входного сигнала через нуль (из минуса в плюс ) на выходе входного формирователя 1 появляется короткий импульс, который устатавливает триггер 2 по установочному входу и в "0".

На выходе триггера 2 устанавливается нулевой потенциал, который разрешает счет счетчикам 3 и 8, включает устройство 4 управления тактовым генератором, на выходе выходного формирователя 10 появляется положительный потенциал на время, равное половине периода выбранной третьоктавной частоты. Включенное устройство 4 поз- 55 воляет проходить тактовым импульсам с выхода генератора 6 на счетный вход счетчика 3.

Когда счетный импульс достигает входа дешифратора 9, соответствующего выбранной частоте детектирования 60 переключателем 11, на выходе дешифратора 9 появляется потенциал, который опрокидывает триггер 2 по счетному входу в "1". Потенциал на единичном выходе триггера 2 одновременно 65 выключает устройство управления 4, затормаживает генератор 6 тактовых импульсов, устанавливает счетчики 3 и 8 в "0", и на выходе формирователя

10 появляется отрицательный потенциал. При этом устройство находится в исходном состоянии.

Длительность положительного потен)циала на выходе формирователя 10 равна половине периода выбранной треть- октавной частоты То)2, длительность отрицательного потенциала на выходе формирователя 10 равна T — — где T

То

Х Х период детектируемой частоты.

Потенциал положительного и отрицательного импульсов по модулю равны. Следовательно, сигнал на выходе фильтра 5 нижних частот линейно пропорционален разности длительностей импульсов и описывается уравнением Bb)X T„()о )х U() kX "/

- м (

Если на фиг. 2а первый переход через нуль де1 дектируемого сигнала; второй переход через нуль детектйруемого сигнала, t — третий переход через нуль детектйруемого сигнала,: то t<-t — положительная полувол1 на синусоиды

t -t — отрицательная полуволъ на синусоиды.

Для синусоидального сигнала

Для сигналов импульсной формы

Если имеется сдвиг по напряжению срабатывания входного формирователя

841081

К примеру, если о =5, тогда п=8.

Следовательно, в предлагаемом устройстве частотный диапазон детектирования в и раз шире, чем в известном.

Кроме того, применение выходного формирователя 10 позволяет избавиться от постоянной составляющей при малых девиациях частоты относительно fo.

Формула изобретения

Цифровой частотный детектор, содержащий устройство управления тактовым генератором, тактовый генератор, счетчик и фильтр нижних частот, в котором выход устройства управления тактовым генератором соединен с выходом тактового генератора и со входом счетчика, .о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности детектирования и расширения частотного диапазона, в него дополнительно введены входной формирователь, триггер, два дешифратора, идекадный счетчик, выходной формирователь и переключатель детектируемой частоты, причем выход входного формирователя соединен с установочным вхо,дом триггера, выход которого соединен со входом устройства управления тактовым генератором, с установочными входами счетчика и и-декадного счетчика, а также со входом выходного формирователя, первые входы первого дешифратора. соединены с выходами счетчика, вторые входы - с переключателем детек тируемой частоты, а выход — со входом n""äåêàäíîãî счетчика, выходы которого соединены с первыми входами второго дешифратора, вторые входы которого соединены с переключателем детектируемой частоты, выход второго дешифратора соединен со счетным входом триггера, а выход выходного формирователя соединен со входом фильтра ниж.них частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 52-35274, кл. 98(5) Е 21 (Н 03 D) 3/00, 08.09.77

® )вых

М> о (4) на время >с, то заполнение счетчиков начинается в с = t< + дс, а следующее заполнение счетчиков начинается в

"= в+

Подставив в (2 ) новые з начения 5 времен, получаем

Из приведенных рассуждений видно, что (2). и (3) равны, следовательно, точность детектирования не зависит от формы входного сигнала и качества входного формирователя,. так как цикл измерения определяется периодом входного сигнала.

Линейная зависимость (1) верна в пределах f> fо, следовательно, час-, тотный диапазон детектирования огра- ничен частотой f . Для расширения частотного диапазона детектирования. необходимо повышать частоту генератора (или уменьшать. длину счетчиков).

Детектировать с самой высокой частотой f малые 1 не имеет смысла, так как

Из (4) видно, что чем выше fo, 35 тем меньше динамический диапазон де-: тектирования.

Для расширения динамического диапазона детектирования применяется счетчик 3, преобразующий частоту следования импульсов тактового генератора б в третьоктавный ряд частот, кратный 1; 1,25; 1,6 ... 8 Гц.

С помощью дешифратора 7 и перекдючателя 11 выбирается необходимая частота о, а с помощью и-декадного счет-45 . чика 8 частоты частота fz понижается в 10" раэ, и определяется переключателем 11 и дешифратором 9. Выбор Го по третьоктавному ряду предопределен требованиями выделения деви- 50 ации частоты, выраженной в процентном отношении, при спектральном анализе в третьоктавных полосах.

Если предположить динамический диапазон выходных напряжений детектора 55

k =10 (60 дБ), а число необходимых различных полос равным k< 10 в по4 ф ЬФ 9 лосе примерно kg=0, 232 (третьоктавная полоса), то ширина частотного диапазона детектирования с фиксированной частотой f и с требуемым динамическим диапазоном определяется из откуда Ео ) О, 232 f < .

Число переключаемых частот Го, необходимое для перекрытиясС декад по частоте, определяется

841081

Составитель Д. Ходырев

Редактор с. Родикова техред н. Бабурка: корректор Г. назарова

Заказ 4799/80 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.- Проектная; 4