ЧАСТОТНЫЙ КОМПАРАТОР Российский патент 2000 года по МПК H03K5/22 

Изобретение относится к импульсной технике, а также может быть использовано в блоке управления экономайзером принудительного холостого хода автомобиля.

Известен частотный компаратор, который содержит генератор опорной частоты, счетчик импульсов, два элемента совпадения, шесть триггеров, два формирователя импульсов, четыре элемента И, входную шину, две кодовые шины, три выходные шины [1].

Известен частотный компаратор-прототип, который содержит счетчик, один вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а на второй вход через последовательно включенные формирователи импульсов подан входной сигнал, а выходы поразрядно соединены с входами первых групп входов первого и второго элементов сравнения, вторые группы входов которых образуют соответственно первую и вторую кодовые шины, два триггера, два счетных триггера, элемент совпадения, три выходные шины [2].

Недостатком аналога и прототипа является невозможность "отключать" выход при большей частоте входного сигнала, а "включать" - при меньшей частоте входного сигнала.

Технический результат изобретения заключается в возможности "включать" и "отключать" выход в зависимости от частоты выходного сигнала, причем отключение происходит при большей частоте, а включение - при меньшей частоте входного сигнала. Таким образом, обеспечивается гистерезис частот переключения.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее счетчик, тактовый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а на вход сброса счетчика через последовательно включенные первый и второй формирователи импульсов подан входной сигнал, а выходы поразрядно соединены с входами первых групп входов первого и второго элементов сравнения, вторые группы входов которых образуют соответственно первую и вторую кодовые шины, введены элемент И, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов сравнения; RS-триггер, инверсный S-вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, а C-вход соединен с выходом элемента И; D-триггер, D-вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера, а C-вход соединен с выходом второго формирователя импульсов, а инверсный выход соединен с входом блокировки второго элемента сравнения, а прямой выход соединен с выходной шиной, а R-вход соединен с R-входом RS-триггера и шиной начальной установки триггеров при подаче питания.

На чертеже показана структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит генератор импульсов 1, выход которого соединен с тактовым входом счетчика 2, выходы которого поразрядно соединены с входами первых групп входов первого 3 и второго 4 элементов сравнения. Выходы первого 3 и второго 4 элементов сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И 5, выход которого соединен с C-входом RS-триггера 6, прямой выход которого соединен с D-входом D-триггера 7. Инверсный выход D-триггера 7 соединен с входом блокировки второго элемента сравнения 4. Вход сброса счетчика 2 соединен с инверсным S-входом RS-триггера 6, C-входом D-триггера 7 и выходом второго формирователя импульсов 8. Вход формирователя импульсов 8 соединен с выходом первого формирователя импульсов 9. Вход формирователя импульсов 9 образует входную шину 10. R-входы RS-триггера 6 и D-триггера 7 соединены с шиной начальной установки триггеров 11 при подаче питания. Входы вторых групп входов первого 3 и второго 4 элементов сравнения образуют соответственно первую 12 и вторую 13 кодовые шины. Прямой выход D-триггера 7 образует выходную шину 14.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы контролируемой частоты f_к поступают на вход формирователя импульсов 9, который формирует прямоугольный импульс, при этом формирователь импульсов 8 вырабатывает импульс малой длительности по каждому переднему фронту импульса с формирователя импульсов 9. На счетный вход счетчика 2 поступают импульсы от генератора импульсов 1. Счетчик 2 работает в циклическом режиме, т. е. накапливает импульсы с генератора 1 в течение каждого периода контролируемой частоты с последующим сбросом в "0" в конце каждого периода импульсом формирователя импульсов 8. В течение периода контролируемой частоты счетчик 2 выдает на входы первых групп входов элементов сравнения 3 и 4 сигналы своего текущего состояния. Код, формируемый на выходах счетчика 2, меняется от "0" до максимальной величины, пропорциональной периоду T_к:
n_к=f_г•T_к,
где f_г - частота импульсов генератора 1. На входы вторых групп входов элементов сравнения 3 и 4 поступают опорные коды, соответствующие граничным частотам. Так, на входы второй группы входов элемента сравнения 3 - код частоты, соответствующий частоте "включения" выхода, на входы второй группы входов элемента сравнения 4 - код частоты, соответствующий частоте "отключения" выхода.

Процесс контроля частоты осуществляется следующим образом.

При включении питания устройства все переключающиеся элементы, триггеры устанавливаются в исходное состояние логического "0". Таким образом, на выходной шине 14 - логический "0", т.е. выход "включен". Импульс контролируемой частоты f_к поступает на формирователь импульсов 9, выходной сигнал которого запускает формирователь импульсов 8. Импульс с формирователя импульсов 8 поступает на обнуляющие входы счетчика 2 и приводит его в состояние логического "0", на инверсный S-вход RS-триггера 6 и переводит его в состояние логической "1" и на C-вход D-триггера 7, не изменяя его состояния, т.к. на прямом выходе RS-триггера 6 до этого был сигнал логического "0". С этого момента начинается контроль частоты входного сигнала.

Если частота входного сигнала f_к меньше частоты включения, то счетчик набирает код, соответствующий частоте отключения, при этом сработает элемент сравнения 4. На выходе элемента И 5 вырабатывается логический "0" и RS-триггер 6 переключается в состояние логического "0". Также счетчик успевает набрать и код, соответствующий частоте включения, при этом сработает элемент сравнения 3. На выходе элемента И 5 снова вырабатывается логический "0" и в RS-триггер 6 снова переписывается логический "0". С приходом очередного входного импульса этот логический "0" переписывается в D-триггер 7, т.е. состояние выходной шины 14 не изменяется.

Если частота входного сигнала f_к больше частоты включения, но меньше частоты отключения, то счетчик набирает код, соответствующий частоте отключения, при этом сработает элемент сравнения 4. На выходе элемента И 5 вырабатывается логический "0" и RS-триггер 6 переключается в состояние логического "0". С приходом очередного входного импульса этот логический "0" переписывается в D-триггер 7, т.е. состояние выходной шины 14 не изменяется.

Если частота входного сигнала f_к больше частоты отключения, то счетчик не успевает набрать код, соответствующий частоте отключения и RS-триггер 6 остается в состоянии логической "1". С приходом очередного входного импульса эта логическая "1" перепишется в D-триггер 7. Таким образом, на выходной шине 14 устанавливается логическая "1", т.е. выход "выключен".

Следовательно, для определения частоты входных импульсов требуется интервал времени между двумя входными импульсами.

Таким образом, устройство по сравнению с известным позволяет обеспечить гистерезис частот переключения.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР N 1555843, кл. H 03 K 5/26. Заявлено 29.02.88. Бюллетень N 13.

2. Авторское свидетельство СССР N 570193, кл. H 03 K 5/20. Заявлено 03.01.75. Опубликовано 25.08.77. Бюллетень N31.

Изобретение относится к импульсной технике, а также может быть использовано в блоке управления экономайзером принудительного холостого хода автомобиля. Предложено устройство, содержащее счетчик (С) (2), тактовый вход которого подключен к выходу генератора импульсов (1), а на вход сброса (С) (2) через последовательно включенные первый и второй формирователи импульсов (ФИ) (9), (8) подан входной сигнал, а выходы поразрядно соединены с входами первых групп входов первого и второго элементов сравнения (ЭС) (3), (4), вторые группы входов которых образуют соответственно первую и вторую кодовые шины (12), (13). Введены элемент И (5), входы которого соединены с выходами первого и второго (ЭИ) (3), (4), RS-триггер (Т) (6), инверсный S-вход которого соединен с выходом второго (ФИ) (8), а С-вход соединен с выходом элемента И(5); D-(T) (7), D-вход которого соединен с прямым выходом RS-(Т) (6), С-вход - с выходом второго (ФИ) (8), инверсный выход - с входом блокировки второго (ЭС) (4), прямой выход - с выходной шиной (14), а R-вход - с R-входом RS-(T) (6) и шиной начальной установки триггеров (14) при подаче питания. Технический результат: возможность "включать" и "отключать" выход в зависимости от частоты выходного сигнала, причем отключение происходит при большей частоте, а включение - при меньшей частоте входного сигнала, т.е. обеспечивается гистерезис частот переключения. 1 ил.

Частотный компаратор, содержащий счетчик, тактовый вход которого подключен к выходу генератора импульсов, на вход сброса счетчика через последовательно включенные первый и второй формирователи импульсов подан входной сигнал, а выходы поразрядно соединены с входами первых групп входов первого и второго элементов сравнения, вторые группы входов которых образуют соответственно первую и вторую кодовые шины, отличающийся тем, что в него введены элемент И, входы которого соединены с выходами первого и второго элементов сравнения; RS-триггер, инверсный S-вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, а C-вход - с выходом элемента И; D-триггер, D-вход которого соединен с прямым выходом RS-триггера, C-вход - с выходом второго формирователя импульсов, инверсный выход - с входом блокировки второго элемента сравнения, прямой выход - с выходной шиной, а R-вход - с R-входом RS-триггера и шиной начальной установки триггеров при подаче питания.