Частотный компаратор Советский патент 1983 года по МПК H03K5/26 

:Я

Г5С

tl

ЧАСТОТНЫЙ КОМПАРАТОР, содержащий первый генератор импульсов, выход которого соединен с суммирующим входом счетчика импульсов,-выходы разрядов которого соединены с первыми входами первого и второго элементов сравнения, вторые входы которых подключены соответственно к первой и второй управляющим шинам, выходы к первым входам соответственно первого и второго триггеров, вторые входы которых объединены, а выходы подключены к первым входам ; первого и второго счетных триггеров, входы синхронизации которыз : объе инены, первые выходы соединены с входами элемента И, по-,, ю.-нчого выходом к первой выходной ил.не, а..срые выходцы счетных триггеров подключены к второй и третьей выходным шинам,, и формирователь импульсов вход которого подключен к входной шине, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоусГойчиности в него введены третий и четвертый триггеры, третий и четвертый элементы сравнения, первые входы которых соединены о выходами счетчика импуль сов, вторые входы - с третьей и четвертой управляющими шинами, выходы с первыми входами третьего и четвертого триггеров, выходы которых соединены с вторыми входами.соответственно первого и второго счетных триггеров, и второй генератор импу.пь сов, первый выход которого.соединен %5;гж с вторыми входами первого, третьего и четвертого триггеров, второй выход - с входом-синхронизации первого счетного триггера., причем выход формирователя импульсов соединен с входом установки в нуль счетчика кмпульсов.

i

J3

10 Изобретение относится к импульс ной технике и электроизмерениям и может быть использовано для постро ,ния помехоустойчивых компараторов частоты и указателей частотных под диапазоноз измерителей параметров сигналов вШумах. Известно частотное пороговое ус ройство ,/ содержащее генератор опор ной Частоты, два делителя частоты с подключенным к их выводам тригге ром и блок предустановки, соединен мый выходом с входом: предустановки первог9 делителя частоты, соединен ного .счетным входом с источником входного сигнала, а выходом с вх дом бло-ка предустановки и входом Сброс Второго делителя частоты соединенного входом с генератором опорной частоты, а выходом - с вхо дом Сброс первого счетчика til Недостатки данного устройства возрастание погрешности сравнения частот в области низких частот и низкая помехоустойчивость при нали чии широкополосных помех, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является частотныйкомпаратор, содержащий генератор импульсов, выход которого соединен с суммирующим входом счет чика импульсов, выходы разрядов ко торого соединены с первыми входами первого и второго элементов сравне ния, вторые входы KOTOPEJX подключе ны соответственно к первой и второй управляющим шинам, выходы -к первы входам соответственно первого и вто рого триггеров, вторые входы которы объединены, а выход1п подключены к первым входам первого и второго счетных триггеров, входы синхрониза ции которых объединены, первые выходы соединены с входами элемента И подключенного выходом к первой выходной шине, вторые выходы счетных триггеров подключены к второй и третьей выходным шинам, первый формирователь импульсов, вход которого подключен к входной шине, выход - к входу синхронизации первого счетног триггера непосредственно, а через второй формирователь импульсов к второму входу первого триггера и входу установки s нуль счетчика импульсов , Недостаток данного устройства низкая помехоустойчивость при наличии широкополостных шумов, приводящих к дроблению фронтов входного сигнала. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости частотного компаратора. Поставленная цель достигается тем, что в частотный компаратор, со держащий т ервый генератор импульсов выход которого соединен с суммирую- -щим входом счетчика импульсов, выходы разрядов которого соединены с первыми входами первого и второго элементов сравнения, вторые входы которых подключены соответственно к первой и второй управляющим шинам, выходы.- к первым входам соответственно первого и второго триггеров, вторые входы которых объединены, а выходы подключены.к первым входам первого и второго счетных триггеров, входы синхронизации которых объединены, первые выходы соединены с входами элемента И, подключенного выходом к первой выходной шине, вторые выходы счетных триггеров подключены к второй и третьей выходным шинам, и формирователь импульсов, вход которого подключен к входной шине, введены третий и четвертый триггеры, третий и четвертый элементы сравнения, первые входы которых соединены с выходами счетчика импульсов, вторые входы - с третьей и четвертой управляющими шинами, выходы - с первыми входами третьего и четвертого триггеров, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого и второго счетных триггеров, и второй генератор импульсов, первый выход которого соединен с вторыми входами первого, третьего и четвертого триггеров, второй выход - с входом синхронизации первого счетного триггера, причем выход формирователя импульсов соединен с входом установки в нуль счетчика импульсов. На чертеже приведена структурная частотного компаратора. Частотный компаратор содержит генераторы 1 и 2 импульсов, формирователь 3 импульсов, счетчик 4 импульсов, элементы 5-8 сравнения, счетные триггеры, в качестве которых используются счетные ЛК-триггеры 9 и 10, триггеры 11-14, элемент И 15, шину 16 входную, шины 17-20 управляющие, шины 21-23 выходные. Входная шина 16 через формирователь 3 подключена к входу установки в нуль счетчика 4, на суммирующий вход которого подаются импульсы с генератора 1. Выходные разряд.ы счетчика 4 подключены к первым входам элементов 5-8 сравнения, вторые входы которых подключены к шинам 17-20. Выходы элементов 5-8 сравнения соединены с первыми входами триггеров 11-14, вторые входы которых соединены с первьпУ выходом генератора 2. Второй выход генератора 2 соединен с входами синхронизации DK-триггеров 9-10. Первые управляющие входы (К-входы) ЭК триггеров подключены к прямыг 5 выходам соответственно триггеров 11 и 12, а вторые управляющие входы (Э-входы) к инверсным выходам триггеров 12 и 14« Прямой выход ТК-тригге.ра 9 и инверсный выход :5К-триггера 10 соединены с входами элемента И 15, выход которого подключен к шине 21 выходной, инверсны выход ЭК-триггера 9 подключен к ши не 22 выходной, а прямой выход Ктриггера 10 подключен к шине 23 выходной .. Устройство работает следующий об разом, Входные колебания, частота которых FC сравнивается с некоторыми по роговыми значениями FH / в / с помощ формиро.вателя 3 преобразуются в последовательность стандартных прямоуг-ол в вых. импульсов с логическими уровнями , О : Эти импульсы поступают на вход устанозки в нуль счетчика 4, открывая его на время действия логическо , соответствующей длительности полупериода входного сигнала. При этом счетчик 4 регистрирует счетные импульсы.генератора 1 и его код линейно возрастает во времени. Текущий код счетчика поступает нл первые входы элементов 5-8 сравнения и сравнивается с некоторы ми кодовыми значениями длительносте полупериодов Nj. , N и N , Ng которые подаются на их вторые входы и соответствуют частотам срабатывания и отпускания устройства в области нижяей граничной частоты н , и .верхней граничной частоты Р(, , . Значения U,,-FM - н определяют ширину зон гистерезиса частотной характеристики компаратор Если частота сигнала больше граничной частоты Pg ( )/ то код счетчика 4 не достигает ни , из пороговых значения N , м, Ng, н один из элементов 5-8 сравнения не сра тывает.В результате триггеры 11-14 ост нутся в исходном нулевом состоянии ,под тверждаемом очередным импульсом опроса с генератора 2. При этом частота опроса выбирается ниже минимал но возможной частоты сигнала. По от рицательному фронту импульса опроса {с второго выхода генератора 2) информация о состоянии триггеров 1114 -заносится в DK-триггеры 9 и 10, устанавливая их в данном случае в единичное состояние. На шине 23 уст навливается логическая , соответствующая случаю FC FB При понижении частоты сигнала .до значения Fg) код счетчика достигает значения N|J , срабатывает элемент сравнения 8, устанавливая триггер 14 в единичное состояние. При этом на инверсном выходе этого триггера установится логический О, что не приведет к переключению ЗК-триггера 10 при очередном опросе. Если же частота сигнала ста нет меньше F0 , то срабатывают оба элемента 6 и 8 сравнения и триггеры 12 и 14 устанавливаются в единичное , состояние, которому соответствует нулевое состояние Зк-триттера 10, При этом на выходе элемента li 1.5 установится уровень логической , которому соответствуетf Fe РЗ При дальнейшем понижении частоты сигнала и достижении порогового значения рц в области нижней граничной частоты компаратора { F) срабатывает элемент 7 сравнения, устанавливающий триггер 13 в единичное состояние, однако это не приводит к переключению ЗК триггера 9 при очередном опросе. Этот триггер переключается в нулевое состояние только при FC F), , когда срабатывает элемент 5 сравнения и триггер 11 переходит в единичное состояние. В результате на инверсном выходе Эктриггера 9 появляется логическая , соответствующая тому, что FC : F U При обратном повышении частоты сигнала ЭК-триггеры 9 и 10 будут переключаться при значениях частоты сигнала, равных соответственно и Fg , которые определяют пороги срабатывания компаратора в области нижней и верхней граничных частот, в то время как значения F и Г|3 соответствуют порогам отпусканкя устройства при понижении частоты сигнала. Тем самым обеспечивается гистерезисный характер частотной характеристики устройства, исключающий возможность его многократных срабатываний на границах поддиапазонов за счет флуктуации и нестабильносте частоты сигнала и погрешности квантования. Наличие широкопслосных помех на входе приводит к дроблению фроктов сформированного сигнала. Однако это не вызывает сбоев ycTpoiicraaf поскольку сброс триггероа 11-14 и занесение информации в элементы памят$, ЭК-триггеры 9 и 10, производится не входным сформированным сигналом, а сигналом от дополнительного генератора 2 . С помощью элементов 5-8 сравнения, триггеров 11-14 к к-триггеров 9 и 10, образующих блок сравнения и регистрации, осуществляется разбиение диапазона рабочих частот на трк поддиапазона с дискриминационной частотной характеристикой гистерезис ного типа. Для увеличения числа поддиапазонов достаточно подключить необходимое количество аналогичных блоков к соответствующим разрядам счетчика 4 . Введение новых элементов и связей существенно повьзшает помехоустойчиKjJij4eHHH на границах поддиапазопов, так р к широкополосным шумам.